基于PLC控制的锅炉自动输煤系统设计

摘要本论文主要是以锅炉的自动输煤系统为探讨对象，自动输煤系统的出现不仅仅解决了在锅炉输煤过程中只能运用人力的现状，也解决了工作强度大、工作时间长的问题。论文首先简述了锅炉概况，对自动输煤系统的工艺流程进行分析设计，然后对输入输出点进行安排,设计了主电路，对PLC进行分析选择，最终画出梯形图。通过对原有锅炉输煤系统限制方面存在的问题进行分析，采纳PLC限制系统选用日本三菱F1-30MR型PLC，通过硬件选取，软件调试，实现整体限制系统结构合理，运转良好的目的。个机械之间均涉与平安连锁爱护限制共嫩：系统的输煤电机启停有严格限制依次，彼此间有相应的联锁互动关系，当启停某台输煤系统设备时。从该设备下面流程的最终输煤设备起先向上逐级启用，最终才能使该台设备启动；当停止某台输煤设备或某台设备故障时，从该设备上面流程的源头给煤设备起先向下逐级停机，左后才能使该台设备停止。这样就保证了上煤传输的正常运行在线限制煤流量，避开了皮带上煤的积累，也爱护了皮带。PLC限制系统硬件设计布局合理，工作牢靠，操作，维护便利，工作良好。用PLC输煤程控系统。用PLC来对锅炉输煤系统进行限制。锅炉输煤系统，是指从卸煤起先，始终到将合格的煤块送到煤仓的整个工艺过程，它包括以下几个主要环节：卸煤生产线、煤场、输煤系统、破裂与筛分、配煤系统以与一些协助生产环节。本设计中主要探讨的是其中的输煤系统部分，即煤块从给煤机传输到原煤仓的过程。采纳了依次限制的方法。不但实现了设备运行的自动化管理和监控。提高了系统的牢靠性和平安性，而且改善了工作环境，提高了企业经济效益和工作效率。因此PLC电气限制系统具有肯定的工程引用和推广价值。关键词：PLC；自动输煤系统；煤料自动限制目录绪论…………………4第1章输煤电控系统的概况………51.1锅炉的概述………………51.2自动输煤系统的工艺过程………….5第2章输煤系统硬件电路设计………………72.1输入和输出点地址安排与设备选择……...72.2主电路设计………….…102.3PLC限制电路设计…………………..11第3章输煤系统软件限制设计………………123.1系统限制流程图………...123.2梯形图…………………133.3指令表………….16总结…………..18致谢………………..19参考文献………….20绪论锅炉自动输煤系统的主要任务就是实现对煤料的输送、除杂、破裂、提升等工作过程，以达到按时保质保量为机组（原煤仓）供应原煤的目的。整个输煤限制系统是锅炉平安牢靠运行非常重要的支持系统，它是保证系统正常运行的重要条件。由于输煤限制系统在整个锅炉限制中心中的重要性，且工作时间长、煤场面积大、工作环境恶劣、人工作业通讯难以畅通，利用现代技术可编程逻辑限制器（PLC）和现代总线网络通讯实现其限制功能。PLC是八十年头发展起来的新一代工业限制装置，是自动限制、计算机和通信技术相结合的产物，是一种特地用于各种工业生产过程自动限制的现场设备。由于限制对象的困难性，运用环境的恶劣性和运行的长期连续性，使PLC在设计上有自己明显的特点：牢靠性高，适应性广，具有通信功能，编程便利，结构模块化。自动输煤限制系统有程序限制、连锁手动、解锁手动三种限制方式。程序限制为系统的最佳限制方式，设备的空载运行时间最短，操作员的操作步序最少。连锁手动方式是对要启动的流程中设备按逆煤流方向一对一的启动，按顺煤流方向一对一停车，设备的爱护动作均同自动限制方式。解锁手动是在设备间解除了连锁关系的状况下，一对一启动设备，此方式绝不行带负载运行，因设备已经不存在联跳功能。锅炉输煤限制系统各主要任务就是卸煤，堆煤、上煤和配煤。已达到按时保质保量为机组供应燃煤的目的。整个输煤系统是锅炉平安牢靠运行非常重要的支持系统，他是保证机组满发的重要条件。基于输煤限制系统过载整个锅炉限制中心的重要性，且煤场面积大，工作环境恶劣，人工作业通讯难以通畅，在故障停机状况下，可操作上位机的急停按钮或同时按空盒子台右侧红色的急停按钮，它将使现场全部运行中格的收控设备马上停机。第1章输煤电控系统的概况1.1锅炉概况锅炉的燃料多分为煤和燃油，还有自然气等。按其蒸发实力大小可分为三类：小型锅炉、中型锅炉、大型锅炉。锅炉共有六大系统：点火系统、燃料配给系统、燃煤系统，水循环系统，补水系统，送引风系统。从限制角度，锅炉的特点与留意事项如下：(1)设备相互之间往往有肯定时间限制的限制依次。如点火时，给水泵先启动，然后除渣；引风机起动数秒后鼓风机启动；停炉时，先停鼓风和炉排，数秒后停引风和和除渣，最终停水泵。(2)设备间往往有连锁如给煤机和运输机、碎煤机；又如鼓风和引风机。(3)设备间往往有联动，如锅炉故障时，汽泡极低水位；蒸汽压力过高时，应自动停止排风、炉排，起停给水泵等。(4)一般锅炉属于二级负荷，无起动给水的蒸汽锅炉，以补水定压的高温热水锅炉的给水泵应保证牢靠供电。(5)每台锅炉宜单独设置限制屏，宜由锅炉配套、宜设集控室，并将其置与室内。(6)线缆宜穿金属管与金属桥架，必需留意敷设时与高温设备的间距。(7)锅炉间、除氧间、水处理和风机间，顶层料仓等的检修照明，宜采纳12V平安电压。1.2自动输煤系统的工艺过程1)输煤系统组成输煤系统的组成如图1-1所示煤料经人工或者抓煤机构送给给料器。给料器将煤料送到送煤机P1上的皮带上，煤料随送煤机的皮带进去破裂机上，皮带上有磁选料器，磁选料器的目的是将煤料中的杂质铁去除掉。送入破裂机中的大块煤被破裂机打碎变成可以简单运用的小快煤，经过破裂的煤料在经提升机运到高处，在经过送煤机P2将煤送至卸煤仓或者干脆送入锅炉中。限制系统对整个流程进行限制，通过现场的采样反馈和报警系统确定系统的启停。图1-1输煤系统组成示意图1、给煤间；2、提升机；3、送煤机P2；4、运转间;5、破裂机；6、磁选料器；7、送煤P1；8、受煤坑；9、给料器、电磁铁门、堵煤振动器；10、受煤斗2)输煤机工作过程由于被限制对象运用环境的特殊性和运行时间的长期连续性，据供煤系统要求，流程启动时，只按逆煤流方向逐台启动开车依次：送煤机P2→提升机→破裂机→送煤机P1→给煤器→电磁铁门→堵煤振动器。当系统停车时，过程按顺煤流方向如图1-2逐台停机，停车依次与开车依次相反。图1-2输煤机工作过程示意图第2章输煤系统硬件限制设计2.1输入和输出点地址安排与设备选择1)输入点确定输煤系统中分为自动和手动两个部分，分别由旋转开关SA1-1、SA1-2限制，在整个过程中还须要有自动开车按钮、自动停车按钮、紧急停车按钮，分别用SB1、SB2、SB3表示。在手动限制中限制电动机的按钮分别由SB4、SB5、SB6、SB7、SB8表示。在系统中有正常运行信号和过载爱护信号装置分别由KM、FR表示。综上所述自动输煤系统输入端点须要12个。2)输出点确定在输煤系统中有五台电动机分别由五个接触器限制，分别由KM1、KM2、KM3、KN4、KM5表示。在系统中各个电动机的运行又有相对应的单机运行指示灯HL1、HL2、HL3、HL4、HL5来指示。当系统起先运行或者停止时报警电铃示警，报警电铃由HA表示。当按下自动开车按钮、自动停车按钮、紧急停车按钮时,相对应的紧急停车指示灯、正常运行指示灯、故障指示灯指示，其分别由HL7、HL8、HL9表示。综上所述自动输煤系统输出端点须要15个。3)PLC的选择三菱公司FN系列PLC汲取了整体式和模块式可编程序限制器的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和宽度相同。它们相互连接不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体。其体积小，很适合用于在机电一体化产品中。在FX系列中，FX2N是其中功能最强、速度最快的微型可编程序限制器。FX2N有3000多点协助继电器，1000点状态继电器、200多点定时器、200点16位加计数器、35点32加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针。这位应用程序的设计供应了丰富的资源。所以本文选择FX2N系列的可编程限制器。在选择PLC中FX2N是FX系列中功能最强，速度最快的微型可编程序限制器。在输煤系统中确定运用13个输入端口和15个输入端口，又考虑到须要备用端口，所以选用三菱FX2N-48MS-001来完成硬件结构配置。4)I/O安排表由上述内容分析可知,共须要输入端点12个和输出端点15个,详细PLC安排如表2-1所示：自动输煤系统是由五台三相异步电动机M1~M5和一台磁选料器YA组成,SA1为自动/手动转换开关,SB1和SB2为自动开车/停车按钮,SB3为事故紧急停车按钮,SB4~SB8为五个限制按钮。HA为开车/停车电铃示警,用来提示在输煤机旁边的工作人员留意平安。八个指示灯HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL7、HL8、HL9，主要用于各电动机运行或停止指示。表2-1自动输煤系统输入/输出点地址安排表输入输出1SA1-1系统手动限制开关X0KM1给料器和磁选料器接触器Y02SA1-2系统自动限制开关X1KM2送煤机P1接触器Y13SB1自动开车按钮X2KM3破裂机接触器Y24SB2自动停车按钮X3KM4提升机接触器Y35SB3紧急停车按钮X4KM5送煤机P2接触器Y46SB4给料器和磁选料器手动按钮X5HL1给料器和磁选料器接触器运行指示Y57SB5送煤机P1手动按钮X6HL2送煤机P1运行指示Y68SB6破裂机手动按钮X7HL3破裂机运行指示Y109SB7提升机手动按钮X10HL4提升机运行指示Y1110SB8送煤机P2手动按钮X11HL5送煤机P2运行指示Y1211KA磁选料器运行正常信号X12HA报警电铃Y1312FR1-FR5电机过载爱护信号X13HL6手动运行指示灯Y1413HL7紧急停车指示灯Y1514HL8正常运行指示灯Y1615HL9故障指示灯Y175)主要设备的选择A、电动机的选择依据实际考察估算，选择电动机的型号为：给料器、破裂机选择Y132S1-2，功率5.5KW，额定电压380V、额定电流11.1A。送煤机P1、送煤机P2，提升机选择Y225M-2,功率为45KW，额定电压380V、额定电流83.9A。B、熔断器选择熔断器熔体的额定电流Ier的选择必需满意下列条件：熔体在线路中或电动机正常工作时不应熔断需满意：Ier≥Ijs式中Ijs为正常运行时流经熔体的工作电流。对于单台电动机支线，Ijs就是电动机的额定电流（A）；熔体在电动机启动时不应熔断需满意：Ier≧式中为躲开电动机启动电流的计算系数，其值与电动机的启动状况（轻载或重载启动）、熔断器的型号特性与熔体的额定电流Ier值得大小因数有关。依据上述条件，经查《工业企业供电》中表3-3，《电力工程电气设备手册》经计算所选相应熔断器。爱护给料器、破裂机相应熔断器为RL150/30，爱护送煤机P1、提升机、送煤机P2相应熔断器为RL1200/150。C、接触器选择依据要求接触器选择SUNWORLDCJ20系列220V沟通接触器，接触器适用于不间断工作制，断续周期工作制，各设备所选对应接触器为给料器、破裂机对应接触器为CJ20-25型号，送煤机P1、提升机、送煤机P2对应的接触器为J20-100型号。D、继电器选择电动机M1、M2、M3、M4、M5分别由继电器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5来实现过载爱护，运用中应当考虑电动机的工作环境、启动状况、负载性质等因素详细应按以下几个方面来选择。（1）依据被爱护电动机的实际启动时间选取6倍额定电流下具有相应可返回时间的热继电器。一般热继电器的可返回时间大约为6倍额定电流下动作时间的50%~70%。(2)热元件额定电流一般可按式2-1确定In=(0.95~1.05)Imn（2-1）式中：In为热元件额定电流，Imn为电动机的额定电流依据电动机的额定电流可选择给料器、破裂机所对应的热继电器选择TR16-20/3D型号，送煤机P1、提升机、送煤机P2对应的热继电器选择TR16-150/3型号。E、电铃与指示灯的选择其中指示灯功率选择为0.25KW，电铃HA选择为8W,电源都为沟通电220V。2.2主电路设计依据系统须要设计出电路如图2-1所示图2-1锅炉车间运煤机组系统主电路图1)给料器、送煤机P1、破裂机、提升机、送煤机P2的电动机分别为M1、M2、M3、M4、M5，它们分别由继电器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5来限制实现电路的过载爱护。2)QF为电源总开关，电源总开关既可以完成主电路的短路爱护，又起到分段三相沟通电源的作用，而且电源总开关运用和维护也很便利。3)熔断器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5分别实现系统中各负载回路的短路爱护。当发生过载时熔断器断掉，使系统不能工作。4)主电路中接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5分别限制三相异步电动机M1、M2、M3、M4、M5。2.3PLC限制电路绘制PLC限制电路接线图如下图2-2所示:图2-2PLC限制电路接线图第3章输煤系统软件限制设计3.1系统流程图依据输煤系统限制要求，建立自动输煤系统流程图，如下图所示，表达出各限制对象的动作依次，相互的制约关系。在明确PLC寄存器空间安排，进行限制的程序设计，包括主程序编制，其它各功能子程序编制，其它协助程序的编制等。图3-1系统自动限制流程图1)正常开车当按下系统自动开车按钮X2，报警电铃运行10S，送煤机P2电动机运行，对应的单机运行指示灯HL1点亮，并延时10S；10S后，提升机电动机运行，对应的单机运行指示灯HL2点亮，并延时10S；10S后，破裂电动机运行，对应按钮的单机运行指示灯HL3点亮，并延时10S;10S后，送煤机P2电动机运行，对应的单机运行指示灯HL4点亮，并延时10S；10S后，给料器和磁选料器电动机运行，对应的单机运行指示灯HL5点亮，并延时10S；10S后，点亮系统正常运行指示灯HL6，输煤系统正常运行。2)正常停车当按下系统自动停车按钮X3,报警电铃运行10S,延时10S后，给料器和磁选料器电动机停车，对应的单机运行指示灯HL5熄灭，并延时10S。10S后，送煤机P2电动机停车，对应的单机运行指示灯HL4熄灭，并延时10S。10S后，破裂电动机停车，对应的单机运行指示灯HL3熄灭，并延时10S。10S后，提升机电动机停车，对应的单机运行指示灯HL2熄灭，并延时10S。10S后，送煤机P2电动机停车，对应的单机运行指示灯HL1熄灭，并延时10S，输煤机组全部正常停机。3)过载爱护输煤系统中有三相异步电动机M1~M5，每台电动机都有相对应的过载爱护装置热继电器，在系统中电动机假如发生故障必需马上全线停车，来爱护电动机不被损害，停车后系统故障指示灯HL9，HA电铃连续报警20S，HL9始终亮到故障处理完毕后，接着正常开车，复原正常生产。4)紧急停车在输煤系统中，可能会有许多事故发生，假如不与时处理的话，会造成很大的损失，因此在系统中还须要设置紧急停车按钮，防止事故的扩大化。当按下紧急停止按钮时，整个系统必需马上停止运行，HA报警电铃连续10S停止，相对应的指示灯HL7连续闪亮，输煤系统停止。5)系统正常运行指示输煤系统假如正常运行时HL8点亮。3.2梯形图依据自动输煤系统的要求，画出梯形图如图3-2所示：0~44为主程序，45~80为爱护程序，81~222为自动程序。图3-2梯形图3.3指令表0LDX0011CJP04LDX0005OUTY0146MPS7ANDX0058OUTY0009OUTY00510MRD11ANDY00612OUTY00113OUTY00614MRD15ANDX00716OUTY00217OUTYO1018MRD19ANDX01020OUTY00321OUTY01122MPP23ANDX01124OUTY00425OUTY01226LDY00027ORY00128ORY002 29ORY00330ORY00431PLSM033PLFM135LDM036ORM137SETY01338LDY01339OUTT2K10042LDT2043RSTY01344FEND45LDX01346ANIT1247ANDM800248LDX00049ANIT1350ORBS51OUTY01452LDX01353ZRSTS20S2558OUTY01759OUTT12S2562LDX00063ZRSTS20S2568MPS69ANIT1370OUTT13K10073MRD74ANIT1475ANDM800276OUTY01577MPP78OUTT14K10081LDX00282PLSM084LDM085SETS087STLS088ZRSTS20S2593LDX00294ANIX00095ANIX01396SETS2098STLS2099OUTY013100OUTT1K100103LDT1104SETS21106STLS21107SETY004108SETY012109OUTT2K100112LDT2113SETS22115STLS22116SETY003117SETY011118OUTT3K100121LDT3122SETS22124STLS23125SETY002126SETY010127OUTT4K100130LDT4131SETS24133STLS24134SETY011135SETY006136OUTT5K100139LDT5140SETS25142STLS25143SETY000144SETY005145OUTT6K100148LDT6149SETS26151STLS26152LDY004153ANDY003154ANDY002155ANDY001156ANDY000157SETY016158LDY016159OUTY017160LDY017161ZRSTS20S25166LDX003167ANIY016168SETS27170STLS27171OUTY013172OUTT7K100175LDT7176SETS28178STLS28179RSTY000180RSTY005181RSTY016182OUTT8K100185LDT9186SETS29188STLS29189RSTY001190RSTY006191OUTT9K100194LDT9195SETS30197STLS30198RSTY002199RSTY010200OUTT11K100203LDT10204SETS31206STLS31207RSTY003208RSTY011209OUTT11K100212LDT11213SETS32215STLS32216RSTY004217RSTY012218LDT12219OUTS0220RSTY016221RET222END总结经过几个月的艰苦努力，毕业论文就要告一段落，通过本次设计,令我学到了许多的学问,仿佛又再次经验了一次系统学习。在毕业设计前始终认为没有什么困难，但在实际运作过称中才清晰的相识到自己的不足和短练，端正了学习看法。本次设计使我加深巩固了理论学问,更深刻的意识到理论学问的重要性,了解了详细应用范围和应用方法。提高了动手和实际解决问题的实力,提高了对问题系统解决的意识。能够把握毕业论文的核心,而且还提高了自己对资料的查询实力。也相识到了人际交往在工作学习中的重要性。自动输煤系统是锅炉上重要的组成部分,自动输煤系统中原煤经过给料器、送煤机P1、磁选料器、破裂机、提升机、送煤机P2送到工作地点,实现了煤料的自动输送。解决了工作时间长、环境恶劣、工作强度大的问题。可编程限制器是一种将计算机、自动限制技术和通信技术相互结合在一起的新型工业自动限制设备。它是把继电器限制的优点，与计算机的功能齐全、敏捷性、通用性相结合，用计算机编程软件逻辑代替继电器接线逻辑的通用性自动限制备。是一种较志向的新型工业限制装置。 通过本次毕业设计的熬炼，使我更加自信，更加才智。使我更快的融入到将来的社会。经过两个多月的努力，最终有了一个较成型的设计呈现在了我面前，加深了对PLC限制系统的了解，更加清晰的相识到其在现代化工业中起到的巨大作用。由于本人水平有限，难免有考虑不足之处，所以恳请老师和同学指责指正。致谢毕业论文暂告收尾，这也意味着我在南通广播电视高校的四年的学习生活既将结束。回首既往，自己一生最珍贵的时间能于这样的校内之中，能在众多学富五车、才华横溢的老师们的熏陶下度过，实是荣幸之极。在这四年的时间里，我在学习上和思想上都受益非浅。这除了自身努力外，与各位老师、同学和挚友的关切、支持和激励是分不开的论文的写作是枯燥艰辛