PLC控制系统课程设计

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1、东北石油大学课程设计课程PLC控制系统课程设计题目锅炉车间输煤机组控制学院电气信息工程学院专业班级自动化10-01班学生姓名XXXX学生学号指导教师杨莉 任伟建2013 年11 月22 日东北石油大学课程设计任务书课程： PLC控制系统课程设计题目：锅炉车间输煤机组控制专业：自动化 姓名:XXX 学号： 100601140128主要内容、基本要求、主要参考资料等主要内容：1、进行电气控制系统硬件电路设计。2、编制输煤机组PLC控制程序。3、编写设计说明书。基本要求：1、熟悉PLC控制系统的基本构成和工作原理。2、设计基于PLC的输煤机组电气控制系统电路图。3、掌握电器元器件的选择和有关计算。4

2、、掌握PLC控制程序（梯形图和指令表）。参考资料:1 廖常初.FX系列PLC编程及应用M.北京:机械工业出版社.2005.1127.2 罗宇航.流行PLC实用程序及设计（西门子S7-200系列）M.西安:西安电 子科技大学出版社.2006.246252.3 钱锐.PLC应用技术M.北京:科学出版社.2006.112113.完成期限 2013.11.182013.11.22指导教师专业负责人2013 年10月25 日目录第1 章 控制工艺流程分析11.1 PLC 控制系统设计的基本原则 11.2 控制过程描述11.3 控制工艺分析2第2 章 控制系统总体方案设计42.1 锅炉车间输煤机组控制系统

3、总体方案设计42.2 系统硬件组成42.3 I/O 分配 72.4 系统接线图设计9第3 章 控制系统梯形图程序设计103.1 控制程序流程图设计103.2 控制程序设计思路 11第4 章 监控系统设计134.1 PLC 与上位监控软件通讯 13第5 章 系统调试及结果分析145.1 系统调试145.2 结果分析14课程设计心得15参考文献16附 录 17第 1章 控制工艺流程分析1.1 PLC 控制系统设计的基本原则任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求，以提高生产效率和产 品质量。因此，在设计 PLC 控制系统时，应遵循以下基本原则：1. 最大限度地满足被控对象的控制要求充分发挥P

4、LC的功能，最大限度地满足被控对象的控制要求，是设计PLC 控制系统的首要前提，这也是设计中最重要的一条原则。这就要求设计人员在设 计前就要深入现场进行调查研究，收集控制现场的资料，收集相关先进的国内、 国外资料。同时要注意和现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧 密配合，拟定控制方案，共同解决设计中的重点问题和疑难问题。2. 保证 PLC 控制系统安全可靠保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行，是设计控制系统的重 要原则。这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑，以 确保控制系统安全可靠。例如：应该保证PLC程序不仅在正常条件下运行，而 且在非正常情况下（

5、如突然掉电再上电、按钮按错等），也能正常工作。3. 力求简单、经济、使用及维修方便 一个新的控制工程固然能提高产品的质量和数量，带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。 因此，在满足控制要求的前提下，一方面要注意不断地扩大工程的效益，另一方 面也要注意不断地降低工程的成本。这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、 经济，而且要使控制系统的使用和维护方便、成本低，不宜盲目追求自动化和高 指标。4. 适应发展的需要 由于技术的不断发展，控制系统的要求也将会不断地提高，设计时要适当考虑到今后控制系统发展和完善的需要。这就要求在选择PLC、输入/输出模

6、块、 I/O 点数和内存容量时，要适当留有裕量，以满足今后生产的发展和工艺的改进。1.2 控制过程描述输煤机组控制系统示意图如图 1-1所示，输煤机组控制信号说明见表 1-1。M6(3kW)图 1-1 输煤机组控制系统示意图 表 1-1 输煤机组控制信号说明输入输出文字符号说明文字符号说明SF0-1输煤机组手动控制开关QA1给料器和磁选料器接触器SF0-2输煤机组自动控制开关QA21#送煤机接触器SF1输煤机组自动开车按钮QA3破碎机接触器SF2输煤机组自动停车按钮QA4提升机接触器SF3输煤机组紧急停车按钮QA52#送煤机接触器SF4给料器和磁选料器手动按钮QA6回收机接触器SF51#送煤机

7、手动按钮MB1磁选料器SF6破碎机手动按钮PG7手动运行指示灯SF7提升机手动按钮PG8紧急停车指示灯SF82#送煤机手动按钮PG9系统正常运行指示灯SF9回收机手动按钮PG10系统故障指示灯PB报警电铃PG1 6输煤机组单机运行指示输煤机组的拖动系统由6台三相异步电动机MlM6和一台磁选料器YA 组成。SA1为手动/自动转换开关，SB1和SB2为自动开车/停车按钮，SB3为事 故紧急停车按钮，SB4SB9为6个控制按钮，手动时单机操作使用。HA为开 车/停车时讯响器，提示在输煤机组附近的工作人员物煤机准备起动请注意安全。 HL1HL6 为 MlM6 电动机运行指示， HL7 为手动运行指示，

8、 HL8 为紧急停 车指示， HL9 为系统运行正常指示， HL10 为系统故障指示。1.3 控制工艺分析(1) 手动开车/停车功能SA1手柄指向左45时，接点SA1-1接通，通过 SB4SB9控制按钮，对输煤机组单台设备独立调试与维护使用，任何一台单机 开车/停车时都有音响提示，保证检修和调试时人身和设备安全。(2) 自动开车/停车功能SA1手柄指向右45时，接点SA1-2接通，输煤机 组自动运行。1) 正常开车 按下自动开车按钮SB1，音响提示5s后，回收电动机M6起 动运行并点亮HL6指示灯；10s后，2#送煤电动机M5电动机起动运行并点亮 HL5指示灯；10s后，提升电动机M4起动运行

9、并点亮HL4指示灯；10s后，破 碎电动机M3起动运行并点亮HL3指示灯；10s后，1#送煤电动机M2起动运行 并点亮HL2指示灯；10s后，给料器电动机M1和磁选料器YA起动运行并点亮 HL1指示灯；10s后，点亮HL9系统正常运行指示灯，输煤机组正常运行。2) 正常停车 按下自动开车按钮SB2,音响提示5s后，给料器电动机M1 和磁选料器YA停车并熄灭HL1指示灯，同时，熄灭HL9系统正常运行指示灯； 10s后，1#送煤电动机M2停车并熄灭HL2指示灯；10s后，破碎电动机M3停 车并熄灭HL3指示灯；10s 后,提升电动机M4停车并熄灭HL4指示灯；10s 后, 2#送煤电动机M5电动机

10、停车并熄灭HL5指示灯；10s后，回收电动机M6停车 并熄灭 HL6 指示灯；输煤机组全部正常停车。3) 过载保护 输煤机组有三相异步电动机M1M6和磁选料器YA的过载 保护装置热继电器，如果电动机、磁选料器在输煤生产中，发生过载故障需立即 全线停车并发出报警指示。系统故障指示灯HL10点亮，HA电铃断续报警20s， HL10 一直点亮直到事故处理完毕，继续正常开车，恢复生产。4) 紧急停车 输煤机组正常生产过程中，可能会突发各种事件，因此需要 设置紧急停车按钮，实现紧急停车防止事故扩大。紧急停车与正常停车不同，当 按下红色蘑菇形紧急停车按钮SB3时，输煤机组立即全线停车，HA警报声持续 10

11、s停止，紧急停车指示灯HL8连续闪亮直到事故处理完毕，回复正常生产。5) 系统正常运行指示 输煤机组中，拖动电动机 M1M6 和磁选料器 YA 按照程序全部正常起动运行后， HL9 指示灯点亮。如果有一台电动机或选料器未 能正常起动运行，则视为故障，系统故障指示灯HL10点亮，输煤机组停车。(3) 相关参数1) M1M6及磁选料器YA功率如图2-1中所示。2) 指示灯 HL：0.25W， DC24V。3) 电铃 HA： 8W, AC220V第 2 章 控制系统总体方案设计2.1 锅炉车间输煤机组控制系统总体方案设计为了保证输煤系统的正常、可靠运行，该系统应满足以下要求：（1）供煤时，各设备的启

12、动、停止必须遵循特定的顺序，即对各设备进行 联锁控制；（2）各设备启动和停止过程中，要合理设置时间间隔（延时）。启动，停 车延时统一设定为10s。启动延时是为保证无煤堆积以发生故障；停车延时是为 保证停车时破碎机等为空载状态；（3）运行过程中，某一台设备发生故障时，应立即发出报警并自动停车， 其整个输煤设备也立即停车。此外在现场也有控制系统装置运行的按钮；（4）可在线选择启动备用设备。在特殊情况下可开启另一套备用设备，由 两条输煤线的有关设备组成交叉供煤方式；（5）可显示各机电设备运行状况，在集中控制室即可控制系统设备启停。2.2 系统硬件组成按照设计要求，给料器M1、1#送煤机M2、破碎机M

13、3、提升机M4、2#送 煤机M5和回收电动机M6由6台三相异步电动机拖动。磁选料器YA由两相电 源提供。负载M2-M6由接触器KM2-KM6控制，给料器M1和磁选料器YA共 同由KM1控制。由于破碎机M3功率为13KW和2#送煤机M5功率为75KW都 比 7.5KW 大，所以采用星三角降压启动。其余负载均采用直接启动方式。提升电动机破薛电动机I/-止妊5机M2给料器电动KV11A3tU-XFR5FR+11J1ZIiMi； ； k 5图2-1主电路图1）主回路中交流接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM6分别控制三相异步电动机M1给料电动机，M2送煤电动机，M3破碎电动机，M4提升电

14、 动机，M5送煤电动机，M6回收电动机。2）热继电器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6的作用是对电动机 M1、 M2、M3、M4、M5、M6实现过载保护。3）熔断器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6分别实现各负载回路的短路 保护.2.2.1电器元件的选择该控制系统由于控制输入点数较多，有2个输入开关分别控制手动控制，9 个输入按钮分别为SB1和SB2为自动开车/停车按钮,SB3为事故紧急停车按钮， SB4SB9分为6个电动机控制按钮。输出点数也较多，有6个输出接触器KM1、 KM2、KM3、KM4、KM5、KM6分别控制三相异步电动机M1给料电动机，M2 送煤电动机，M

15、3破碎电动机，M4提升电动机，10个输出指示灯其中HL7手动 运行指示灯、HL8为紧急停车指示灯、HL9为系统正常运行指示灯、HL10为统 故障指示灯、HL1-6为输煤机组单机运行指示灯和1个输出HA电铃。继电-接 触器系统虽然有较好的抗干扰能力，但使用了大量的机械触点，使得设备连线复 杂，且触电在开闭是易受电弧的危害，寿命短，系统可靠性差；所以如果采用继 电-接触器控制方式，控制电路将会很复杂，而且可靠性难以保证。而且按照本 课题的控制要求，控制过程主要采用逻辑和顺序控制，而PLC恰能满足此控制 要求。所以，用PLC进行控制，不仅能满足控制要求、控制方便简单，而且具 有较高的可靠性。因此，本设计应采用PLC进行控制。（1）