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1、一、课程设计目的和任务1.1 设计目的PLC课程设计A教学的主要任务是在学生修完可编程序控制器A理论课 程后，进行的实践教学。通过课程设计既能验证所学的基本理论知识，同时也可 以培养学生的基本操作技能与设计能力，使课堂上所学理论知识得以在实践中运 用，做到“学以致用”的教学目标。主要做到以下几点：1）掌握可编程序控制器在本专业上具体应用的设计过程和实现方法；2）加深对可编程序控制器原理、应用、编程的进一步理解；3）结合对有关顺序控制系统和保护控制系统的可编程序控制器的实现过程 加深对PLC控制系统的理解与掌握；4）拓展可编程序控制器及其在相关行业中应用的相关知识。1.2 设计任务本次设计的主要
2、任务是在研究喷雾干燥塔系统的工艺流程的基础上，基于M340 PLC对喷雾干燥塔控制系统硬件设计，编写喷雾干燥塔控制系统下位机软 件，并对控制系统进行调试。本课程设计为后续实践课程计算机控制系统课程 设计的下位机部分，并与计算机控制系统课程设计的上位机程序设计组成 一套完整的计算机控制系统实践环节体系。二、控制对象喷雾干燥塔的分析2.1喷雾干燥塔背景描述喷雾干燥塔将液态的料浆经喷枪雾化后喷入干燥塔内，干燥塔利用燃料燃烧 的能量将鼓风机送入的空气进行加热;热空气在干燥塔内将雾化的料浆干燥为超 细颗粒粉态成品。粉状成品在塔内利用旋风分离原理从热空气中分离出来，有塔 的底部翻版阀定期排入收集袋中的合格
3、原料。热空气则通过布袋除尘器除尘后排 除。喷雾干燥塔控制系统主要由燃烧、干燥、投料、除尘等几个主要部分组成。 主要用于把液态原料制备成固体粉末原料的设备。它被广泛得使用于化工、食品、 陶瓷等诸多行业，作为原料或成品加工的设备，该设备一般都作为一套相对独立 的系统进行成套供应。2.2 喷雾干燥塔工艺流程简介喷雾干燥塔 P&ID 图如图 1-1 所示。按工艺流程，喷雾干燥塔控制系 统可以分为燃烧系统、干燥系统、投料系统、布袋系统等。图排风机阀动手电磁阀除尘器詔电动调节阀干燥塔火检探头匚曲扌-團-/助燃风机 料浆泵 -闽虽品-增压泵：*）筋 J” T 以 点火 “变压器油包联动调节料浆罐供油泵 丁&
4、)网“! f-E-燃料油箱IPct 鼓风机 |G加热器1-1 喷雾干燥塔 P&ID 图2.3 燃烧系统燃烧系统的主要设备有供油泵、增压泵、溢油阀、油包、截止阀、调节阀、 点火变压器、火检探头、助燃风机等。当系统启动后，供油泵运转，燃油通过溢油阀在回路中运行，这样第一可以 加快点火时候的系统响应速度，第二可以检测回路的工作是否正常。按下点火按 钮后，助燃风机启动，进行五分钟的吹扫（吹扫风量定为额定风量的 35%-50%） 过程在吹扫的同时点火，可以把残留的可燃物燃烧掉，防止在点火的时候由于可 燃物过多，导致爆炸事故。吹扫结束后开增压泵开始投油，投油负荷定为额定负 荷的45%,投油30s后断点火变
5、压器，此时火检，若火检输入信号为1则说明点 火成功，继续投油保持燃烧，然后再升负荷。若火检信号为 0，则说明点火不成 功，立即停止投油，助燃风机进行吹扫五分钟，为下一次的点火做好准备。主油 回路采用双电磁阀串联的目的为保持截止的可靠性，燃料调节阀和助燃风机调节 阀联动，使风和燃料的按比例变化。2.4 干燥系统干燥系统的主要设备有鼓风机、干燥塔、除尘器、排风机。在干燥系统中，鼓风机将空气送入换热器中加热，热空气进入干燥塔干燥所 需物质，接着干燥塔出口的热空气进入除尘器进行除尘，最终通过排风机排入大 气。系统启动的时候运行鼓风机和排风机，因为提前开不影响系统的安全性，同 使在点火的初期还有保护加热
6、器的作用。同样在停止系统的时候最后停风机，同 样使保护作用。在干燥系统中，涉及到空气温度和干燥塔内负压控制。温度的控制包括热空 气进口温度、烟气出口温度、干燥塔出口温度，其中热空气进口温度是调节燃油 量（即燃油调节阀的开度）的主要依据。干燥塔的负压是改变排风机转速（主要 通过变频器实现）的主要依据，干燥塔的出口温度是给料多少的主要依据，当排 烟温度超过一定温度的时候声光报警，等待运行人员确认。2.5 投料系统投料系统的主要设备有料浆灌、溢流阀、电磁阀、料浆泵、喷雾装置。投料系统在点火成功后，温度满足一定数值的时候，启动料浆泵，经过雾化， 喷入干燥塔，物料经干燥后从下面的排出合格产品。同时，根据
7、控制目标自动增 /减料枪，保证干燥效果。投料系统的主要控制信号为料浆出口压力，根据干燥内负压和温度控制料浆 出口压力在一定范围内，以确保料浆的雾化效果。2.6 除尘系统除尘器属于喷雾干燥塔的外围设备，除尘器外壁布置了三只气锤，内部设置 八个除尘布袋实现对出塔空气的过滤除尘。除尘系统为达到除尘效果要求气锤按固定的时间间隔对塔外壁进行振打，同 时8 只布袋按固定的时间间隔进行反吹。除尘器布置在干燥塔旁，在负压控制中 可以考虑到除尘器的反吹会造成干燥塔塔内负压的明显波动。此时应该禁止负压 检测信号的信号输出，在反吹过后回复正常以后，再解除信号的输出指令。三、控制系统的硬件设计3.1 喷雾干燥塔控制功
8、能描述良好的控制系统的主要指标是安全和经济，本次课程设计控制对象喷雾干燥 塔的控制目标是在安全的前提下确保对象的工艺参数稳定，并以安全作为优化目 标。针对该喷雾干燥塔所提出的控制要求主要有以下方面的考虑：顺序启动功能、 安全停机功能、自动点火功能、熄火保护功能、系统安全保护功能、状态监测和 自动报警功能、自动投入油枪和撤除油枪功能、自动温控功能、设备离线强制启 停功能、指示灯测试功能、模拟量控制功能等。喷雾干燥塔控制系统需要实现的 主要功能如下：（1）、自动顺序启动功能 系统可实现顺序启动。程序能够实现排风机，鼓风机，助燃风机，供油泵， 增压泵的顺序启动。（2）、安全停机功能 可以自动按供油泵
9、，电磁阀，助燃风机的顺序停止系统。停机过程中提供自 动吹扫和系统自动复位功能。（3）、 自动点火功能 实现系统安全点火。点火条件成立时有灯指示，此时按下“点火”按钮并保 持2 秒钟以上，可自动实现安全点火；不具备点火条件时，没有灯指示，操作“点 火”按钮，系统不予响应。（4）、熄火自动保护功能 点火过程和正常运行中因出现熄火信号，系统能自动保护设备安全，并恢复 到点火准备状态。（5）、系统安全保护功能 系统出口超温保护。出口温度超过规定的故障限值 5秒，打开“紧急排放阀”； 出口温度超过故障限值 1 分钟，执行“自动停机”以保证系统安全。（6）、状态检测和自动警报功能 系统进口温度，出口温度，
10、排烟温度，塔内塔内负压，料浆压力异常时提供 光字牌提示和声音报警，并具有报警保持，等待确认功能（7）、自动投入喷枪和撤除喷枪功能。在“自动模式”下，当投料温度升高时增加燃烧量，温度升高到一定值，自 动增加一根喷枪；当投料温度降低时减少燃烧量，温度降低到一定值时自动减少 一根喷枪。(8) 、指示灯测试功能在任何情况下，系统都可以检测指示灯是否能够正常使用，按下“灯测试” 按钮，所有指示灯点亮，取消“灯测试”按钮，所有指示灯回复原状态。(9) 、点火之后系统进入手动控制，当满足一定条件后系统自动切换到自动 控制。3.2控制网络拓扑图操作员站大型机Modicon M3 40输入、输出、计数模块打印机
11、网关 |燃烧系统：点火系统除尘系统干燥系统系统网络拓扑图3.3控制系统的I/O清单(1) 、离散量输入名称-1拄釋-地址值类型F7ZC凤压正常%I0. 1.00EBOOL火位壹%I0. 1.01EBOOL大火位壹%I0. 1.02EBOOLY7ZC油压帀當%I0. 1.03EEOOLHYZT火焰找态%I0. 1.04EEOOL“ LJYLG料浆压力高%I0. 1.05EBOOLk / LJYLD料将压力惬%I0. 1.0GEBOOL/ JT2L急停指令%I0. 1.07EBOOLT / kpft开排风机W. 1.07EECiOL/ DIEL点火指警W. 1.0SEECiOL/ BJQK抿警确认
12、WJ. 1.09EBOOL/ KGF 丁开哉凤机%I0. 1.09EEOOL/ 5ZD手自动%I0.1.10EEOOL/ K5开始%I0.1.11EEOOL急停%I0.1.12EEOOL解除%I0. 1. 13EEOOL确认%I0. 1. 14EEOOLDCS(2)、模拟量输入灯测试%I0. 1. 15l值EEOOL名称注释-地址-.类型帼气泾度mo. 3. ooINI进口温度OTO. 3. 01INI FY負压mo. 3. 02INIFFTO排凤遍廛OTO. 3. 03工NT(3) 、离散量输出名称-注释寸地址值1类型/ CEWDYC出口温度异常KQ0.2. 00EBOQL“ RLEYB燃料
13、増压泵QO.Z. 01EBOOL“ JIYVDYC进口温寢异常QO.Z. 02EBOOL“ GZTFYYC千燥塔负压异常QO.Z. 03EBOOL排;10温度高m.2. 04EBOOLws熄火报警SQ0.2. 05EBOOL丿 DJIXK点火许可5SQ0.2. 06EBOOL丿 C5JXZ或扫进行中5SQ0.2. 0TEBOOL丿 XTZBWB系统推备完毕5SQ0.2. 08EBOOLBJSY报雲声音m.2. 09EBOOLZEFJ助烘凤机KQ0.2. 10EBOOLELDCF燃料电磁陶KQ0.2. 11EBOOLL RLB燃料泵KQ0.2. 12EBOOLDJIBYQ点火变压器KQ0.2.
14、13EBOOL丿 JJFFF紧酒排放蔺鉅 Cl.2 14EBOOLLJB聊浆泵m.2.15EBOOL丿PQA喷枪止m.2.1&EBOOL喷枪EKQ0.2. 17EBOOL阿喷枪匚KQ0.2. ISEBOOL/ QCA气锤Am.2. 19EBOOL/ QCB茕锤HKQ0.2. 20EBOQLQCCKQ0.2. 21EBOQL/ m排凤机絢Ci.Z 22EBOOL絢Ci.Z 23EBOOL BIZT1布袋状恋1絢Ci.Z 24EBOOL BIZT2布袋狀怂m.2. 24EBOOL BIZT3布菠伏态3m.2. 26EBOOL丿 BIZT4布菠状态4m.2. 26EBOOL丿 SIFFJ手动排风机m.2. 28EBOOL丿 SIGFJ
