加热反应炉的PLC控制

课程设计课程名称 电气控制与PLC课题名称加热反应炉电气控制系统容与要求一.课程设计的性质与目的现理论与实践相结合的重要手段。它的主要目的是培养学生综合运用本课程所学知识和技能去分析和解决本课程范围内的一般工程技术问题，建立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序和方法。通过课程设计使学生得到工程知识和工程技能的综合训练，获得应用本课程的知识和技术去解决工程实际问题的二.课程设计的内容1.据控制对象的用途、基本结构、运动形式、工艺过程、工作环境和控制，确定控制方案。2.绘制加热反应炉电气控制系统 的电气原理图、控制系统的PLCI/O接和梯形图，写出指令程序清单。3.择电器元件，列出电器元件明细表。4.写设计说明书。三.课程设计的要求术先进，安全可靠，操作方便。2.所绘制的设计图纸符合国家标准局颁布的GB4728－84《电气图用图形符00设计条件编程软件及实物PLC，PLC实验室说明书装订顺序1.计说明书封面。2.计任务书。3.目录。5.献。6.7.计评分表。进度安排1.第一周星期一上午：课题内容介绍。2.第一周星期一下午：仔细阅读设计任务书，明确设计任务与要求，收集料，准备设计工具。控制系统的电气原理图、控制系统的PLCI/O接线图和梯形图，写出指令程序。选择电器元件，列出电器元件明细表。4.第二周星期二：试验调试5.第二周星期三～第二周星期五：编写设计说明书,答辩。文献[1]刘星平.PLC原理及工程应用[M].北京：中国电力出版社[2]廖常初.PLC编程及应用[M].北京：机械工业出版社[3]万太福.可编程序控制器及其应用[M].重庆：重庆大学出版社[4]工厂常用电气设备手册编写组.工厂常用电气设备手册[M].北京：水利电力出版社[5]谢桂林.电力拖动与控制[M].北京：中国矿业大学出版社[6]刘星平.电气控制技术实验指导书. 湖南工程学院：课题简介及控制要求1.介绍应炉结构：上液面、下液面传感器被液体淹没时为，即逻辑值为1。压力传感器当炉内压力升到给定值时为ON，逻辑值为1。温度传感器当炉内温度升高到给定值时为ON，逻辑值为1。阀Y1、阀Y2、阀Y3、阀Y4均为电磁阀，线圈通电时打开，线圈断电时关闭。在加热回路中，接触器KM闭合时发热器开热，断开时停止加热。2.要求按以下动作要求设计系统。反应炉工艺流程如下：应炉的工艺过程如下：段：送料控制1是否都小于给定值，即下液面传感（2）.若是小于给定值，则开启排气阀Y1和进料阀Y2。ON料阀Y2（4）.延迟20S，开启氮气阀Y3，氮气进入反应炉，内压力上升。.阶段：加热反应控制（1）.交流接触器KM得电动作，接通加热炉发热器EH的电源。ON热器的电源。（3）.延迟10min，加热过程结束。阶段：泄放控制1OFF。（2）.打开泄放阀，当炉内液面下降到下液面，即下液面传感器为OFF时，泄放阀与排气阀。系统恢复到初始状态，准备进入下一循环。引言.............................................................5第一章控制系统设备简介...........................................71.1FX20PLC软硬件简介............................................71.2加热反应炉简介...............................................9第二章加热反应炉对电气控制系统的要求............................162.1进料控制....................................................162.2加热反应控制.................................................162.3泄放控制.....................................................16第三章控制画面的创建............................................173.1工程的建立...................................................173.2变量的定义...................................................173.3控制画面的设计与制作.........................................183.4动画连接.....................................................193.5控制程序的编写...............................................203.6数据显示画面的设计与制作....................................213.6.1组对象的定义............................................213.6.2报表输出................................................213.6.3曲线显示................................................213.6.4数据显示画面的菜单连接..................................223.6.5自动控制画面的菜单连接..................................223.6.6连接....................................................233.6.7编写控制程序............................................233.6.8实时数据显示............................................24第四章电气控制系统软硬件设计....................................25第五章系统的抗干扰措施..........................................305.1电磁干扰类型及其影响.......................................305.2电磁干扰的主要来源.........................................305.2.1来自空间的辐射干扰......................................305.2.2来自系统外引线的干扰....................................305.2.3来自PLC系统内部的干扰...................................305.3主要抗干扰措施.............................................315.3.1采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰...................315.3.2正确选择电缆的和实施敷设................................325.3.3硬件滤波及软件抗干扰措施................................325.3.4正确选择接地点，完善接地系统.............................32..........34.............35.............361强化了高职高专教育的目的.....................................362贯彻了理论联系实际的原则.....................................363有助于提高了我适应未来岗位的能力.............................36.........38....39引言炉是轧钢生产企业中的主要耗能设备，如何提高燃料利用率，是节能降耗需解决的主题。加热炉控制的核心——燃烧过程控制，就是在各种燃烧工况条件下，找到合理的最佳比，使燃烧处于较佳状态，从而提高炉温控制精度，保证钢锭以较快的速度达到出钢温度，。我国工业加热炉的能源消耗大，浪费严重，普遍存在空气过剩系数于调节手段的落后，难以保证理想的燃烧工况。因此从提高工业加热热工检测与控制水平着手，将具有很大的节能空间。重要的一个参数，广泛的应用在冶金、化工、机械各类加热炉热处中安全生产更是关系到人民群众生命财产安全，关系改革发展稳定的好安全生产工作，是贯彻和落实科学发展观，维护广大人民群众的根谐社会的必然要求。所以在企业生产中，需要采用先进生产技术和措加工作人员和生产设备的安全。工工业常用的重要设备，过去仅靠人工经验进行操作，往往存在送化时不能实施有效控制的问题，产品质量不稳定甚至出现次品，造成浪费，给企业带来经济损失。可编程控制器PLC（programmablelogiccontroller）以其可控性高，功能强，控制灵活已成为目前工业现场环境的首选控制装置。它不仅能实现复杂的顺序控制，还能完成量的过程控制，且编程简单，使用方便，所以，选用可编程控制器对加热反应炉电气进行改造实现加热反应炉的可视化安全生产控制。第一章对加热反应炉控制总体设计方案PLC即可编程控制器（ProgrammablelogicController，是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会（InternationalElectricalCommittee）颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：PLC英文全称ProgrammableLogicController,中文全称为可编程逻辑控制器，定义是:一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用,户的指令，并通/.PLC，也是一种和硬件结合很紧密的语言，在半导体方面有很重要的应用，可以说有半导体的地方就有PLCPLC用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。国际电工委员会(IEC)在其标准中将PLC定义为:可程式逻辑控制器是一种数位运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与可程式逻辑控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功原则设计。1.1.1PLC的特点：（1靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。大规模集成电路技术，采用严格的的机外电路来说，使用的继电接触器系统相比，电气接线及开关故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系统中除护。这样，整个系统具有极高的可靠就不奇怪了。（2套齐全，功能完善，适用性强PLC了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业PLC能力，可用于各种数字控控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常（3学易用，深受工程技术人员欢迎PLC机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。（4统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。（5积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为例，新近出产的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。图1.1加热反应炉原理图原理图如上图所示。上液面、下液面传感器被液体淹没时为ON，即逻辑值为1。压力传感ON1ON辑值为1。阀Y1、阀Y2、阀Y3、阀Y4磁阀，线圈通电时打开，线圈断电时关闭。在加热回路中，接触器KM闭合时发热器开始加热，断开时停止加热。第二章加热反应炉对电气控制系统的要求（1）.下液面、炉内温度、炉内压力是否都小于给定值，即下液面传感器、温度传感器、压力传感器都为OFF（逻辑值为0）（2）.若是小于给定值，则开启排气阀Y1和进料阀Y2（3）.当液面上升到上液面时，即上液面传感器为ON，应关闭排气阀Y1和进料阀Y2（4）.延迟20S，开启氮气阀Y3，氮气进入反应炉，内压力上升（5）.当压力升到给定值时，即压力传感器为ON，关闭氮气阀。送料过程结束（1）.交流接触器KM得电动作，接通加热炉发热器EH的电源（2）.当温度升高到给定值，即温度传感器为ON时，交流接触器KM失电，切断加热器的电（3）.延迟10min，加热过程结束（1）.打开排气阀，使炉内压力下降到预定的最低值，即压力传感器为OFF。2OFF泄放阀与排。系统恢复到初始状态，准备进入下一循环。第三章电气控制系统的硬件设计系统I/O接线图如图3.1所示：图3.1.系统硬件构成示意图皮带传送机需要热继电器、点动开关、单刀开关、电压表、电流表、三相异步电机、常闭开关、导线、继电器、熔断器、S7-200CPU221芯片。详情如3—2下表所示表3—2电气元件详情元件名称电器开关异步电机继电器熔断器（个）第四章电气控制系统软件设计4.1PLC图4.2PLC控制系统软件顺序功能图网络 SM0.1 M0.1,7网络

I0.3 M0.0

.1 M0.1 网络

I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 M0.1

Q0.0,1R 网络

.1A LD

.3= TONT40，+200网络

.2A LD

.4= R 网络

.3A LD

.5= R 网络

.4A LD

.6= 网络

T41，+200 T41 M0.5 M0.6

Q0.0,1网络

I0.2 M0.7

Q0.4,1第五章控制程序调试运行形图程序输入到可编程控制器，进行仿真后再进行系统调试。在仿真调试时，实际的件和输出元件不接，而要用小的扳动开关来模拟输入，输出通过输出端发光二极管来判考虑各种可能的情况，对控制系统的工艺流程进行测试，如果发现问题应及时修正控制程序。程序的仿真调试完成后，再进行联机调试。本系统调试时应将手动操作与自动制独立分开。手动操作时先在低压下进行，检查各控制开关是否正常工作。待各部分调试成功后，再转入可编制器自动控制方式，最后连接整个系统试运行，由软件在计算机上显示系统运行情况。利用软件实现对加热反应炉的PLC自动控制，是在工控系统中的典型应用。通过使用PLC，加热等自动控制，这样，既可以对加热反应炉进行现场的实时自动控制，又可以对加热反应炉的状态进行实时数据监控，以避免事故的发生备的安全系数。总之，加热反应炉可视化安全生产控制技术的应用实现了企业生产中加热反应过程的远程监控，能预防和减少生产过程中安全事故的发生，增加了生产设备和工作人员的安全，有利于提高企业的生产效益和效益，体现了以人为本、关爱生命的思想，这项技术有着远大的发展前景和应用空间。第六章课程设计总结课程设计设计，使我提高了综合应用所学的各种理论知识和技能，进行全面、系统、的技术及基本能力的训练。首先，由于新技术、新设备和不断应用，岗位能力要求越来越高，特别是要求从业人员能主动适应并创造性地开展工作。因而应该培养更多具有创造力的技术型工人。课程设计作为一新教育，给我了一种方法、一种全新的思维模式，激发了我的创新意识和潜能。其次，我进行的课程设计，是在专业理论知识的指导下，通过各种方式，解决一些实际性在设计过程中，我将所学的理论知识运用到实践中，不仅加深了对专业理论知识的理且丰富和发展了书本上的理论知识，使之转化成更高层次的经验、技能和技巧。最后，会生活的变革和科技进步对社会及个人的影响，认为学校能满足人生所有教育的理性主义幻想已经破灭。社会的发展要求劳动者不断更新知识，每个人的职业不可能终变。这一切都要求我