1、葉輪葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目： 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 別 自動(dòng)控制工程系 班級(jí)學(xué)生姓名學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師職稱起止日期： xx 年 7 月 2 日起 xx 年 7 月 15 日止沈陽(yáng)工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目：葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 別 自動(dòng)控制工程系 班級(jí)學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)指導(dǎo)教師 職稱課程設(shè)計(jì)進(jìn)行地點(diǎn)任 務(wù) 下 達(dá) 時(shí) 間： xx 年 7 月 2 日起止日期： xx 年 7 月 2 日起 xx 年 7 月 15 日止教研室主任 年 月 日批準(zhǔn)I沈陽(yáng)工程學(xué)院現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表系（部） 班級(jí)： 學(xué)生姓名：中文摘要PLC （可編程邏輯控制器

2、） 是一種專為工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能的數(shù)字設(shè)備。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、編程方便、修改容易；抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高；體積小、功能強(qiáng)大、通用性強(qiáng)、性價(jià)比高。目前，PLC及其控制技術(shù)幾乎在所有工業(yè)領(lǐng)域中普遍得到推廣和應(yīng)用。西門子是世界上最大的電氣和電子公司之一， 其生產(chǎn)的 S7-200 系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200 系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。葉輪給煤機(jī)是火力發(fā)電廠卸煤溝槽向帶式輸煤機(jī)上煤的唯一設(shè)備其工作穩(wěn)定性及實(shí)時(shí)性直接影響電廠輸煤系統(tǒng)安全有效的運(yùn)行。本文針對(duì)葉輪給煤機(jī)存在的能耗高，故障率高，維

3、護(hù)工作量大，無法遠(yuǎn)方控制， 運(yùn)行環(huán)境惡劣等問題， 結(jié)合葉輪給煤機(jī)的工作環(huán)境和運(yùn)行等特點(diǎn)，以西門子公司生產(chǎn)的S7-200系列PLC為主控設(shè)備，對(duì)火力發(fā)電廠葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)原先的控制箱進(jìn)行了改進(jìn)， 實(shí)現(xiàn)葉輪給煤機(jī)的自動(dòng)控制關(guān)鍵詞： PLC, 葉輪給煤機(jī)，火力發(fā)電廠控制系統(tǒng)III目錄課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 I現(xiàn)代電氣控制及PLC應(yīng)用技術(shù)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 II 中 文 摘要 III1 引言 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容 22.1 系統(tǒng)的主要功能 22.2 系統(tǒng)各設(shè)備作用 22.3 PLC 程序設(shè)計(jì) 22.3.1 輸入繼電器（I ） 22.3.2 輸出繼電器（ Q） 22.3.3通用輔助繼電器（ M） 22.3.4定時(shí)器（

4、 T） 32.4 外圍設(shè)備 33 工藝分析及控制要求 43.1 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要3.2 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)工藝分析 43.2.1 葉輪給煤機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理 43.2.2 PLC 對(duì)葉輪給煤機(jī)的控制設(shè)計(jì) 44 硬件設(shè)計(jì) 64.1 主機(jī)模塊 64.2 實(shí)物圖 64.3 接線圖 65 PLC 程序設(shè)計(jì)及工作過程分析 85.1 PLC 程序設(shè)計(jì) 85.2 葉輪給煤機(jī)工作過程分析 115.2.1 梯形圖網(wǎng)絡(luò)分析 115.2.2 工作過程分6 結(jié)論 12713附圖1 14附圖2 14IV1 引言近年來PLC技術(shù)，無線遙控技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用 , 必將取代傳統(tǒng)的繼電器控制 , 這一點(diǎn)

5、已得到了專業(yè)人員的一致認(rèn)同。將這兩項(xiàng)技術(shù)較好的結(jié)合起來, 應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域, 是現(xiàn)代工控界的發(fā)展方向。SIMATICS7-200系列PLC在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。 使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛， 覆蓋所有與自動(dòng)檢測(cè)， 自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。 如： 沖壓機(jī)床， 磨床， 印刷機(jī)械， 橡膠化工機(jī)械， 中央空調(diào)，電梯控制，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)是圍繞火力發(fā)電廠葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)的，實(shí)現(xiàn)了電廠輸煤系統(tǒng)中葉輪給煤機(jī)的自動(dòng)控制。葉輪給煤機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)最初是手動(dòng)就地控制模式 , 給煤

6、量的大小由人工測(cè)。由于該設(shè)備安裝在12 m 深的煤溝里, 其運(yùn)行環(huán)境惡劣、環(huán)境潮濕、 粉塵濃度大, 靠手動(dòng)操作不僅艱苦, 且經(jīng)常發(fā)生事故。 隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)的不斷發(fā)展, 對(duì)設(shè)備的控制性能提出了更高的要求。 為此 ,發(fā)電廠將其改造成遠(yuǎn)方集控 , 不僅提高了設(shè)備自動(dòng)化水平, 而且減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度, 增加了電廠機(jī)組發(fā)電的安全可靠性。 從技術(shù)方面看 , 葉輪給煤機(jī)遙控技術(shù), 使環(huán)境效益、 社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到較好的統(tǒng)一。 這對(duì)合理利用資金, 增加企業(yè)的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益等方面都存在著重要的現(xiàn)實(shí)意義。12 設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1 系統(tǒng)的主要功能系統(tǒng)的主要功能包括：AB兩段輸煤皮帶的起停、葉輪給煤機(jī)的運(yùn)行

7、控制。葉輪給煤機(jī)分設(shè)于三個(gè)段內(nèi) , 每段設(shè)四臺(tái)能力為 1000T/H 的設(shè)備 :1# 段四臺(tái) ; 2# 段四臺(tái) ; 3# 段四臺(tái)。以上每段設(shè)有兩條皮帶 , 每條皮帶上設(shè)置兩臺(tái)葉輪給煤機(jī)。（見附圖 1）由 A 段輸煤皮帶與1 號(hào) 2 號(hào)葉輪給煤機(jī)組成的 A 段葉輪給煤系統(tǒng)和由B段輸煤皮帶與3號(hào)4號(hào)葉輪給煤機(jī)組成的B段葉輪給煤系統(tǒng)互為備用。當(dāng)工況需要時(shí)也可同時(shí)使用（見附圖 2）2.2 系統(tǒng)各設(shè)備作用整個(gè)系統(tǒng)由控制中心, 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)站, 執(zhí)行終端三部分組成。 系統(tǒng)采用德國(guó)西門子S7- 200 可編程控制器進(jìn)行控制。其作用是使葉輪給煤機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸煤。葉輪給煤機(jī)主要由葉輪、主電機(jī)、煤槽、運(yùn)煤皮帶和行走機(jī)構(gòu)

8、等組成。葉輪和主電機(jī)安裝在行走機(jī)構(gòu)上 , 主電機(jī)帶動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)給煤機(jī)沿著縫隙式煤溝軌道行走時(shí), 葉輪將煤定量、均勻、連續(xù)地?fù)芩偷綆捷斔蜋C(jī)皮帶上 , 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)輸煤。數(shù)傳電臺(tái)等設(shè)備, 終端控制柜為雙層全密閉結(jié)構(gòu)。其作用是提高了可靠性及防潮 , 防塵性能。 另外 , 控制終端還特別增加了調(diào)速控制 ,調(diào)速切換功能, 即使被改造的葉輪給煤機(jī)不增加變頻調(diào)速器的情況下 , 也能對(duì)葉輪給煤機(jī)進(jìn)行多達(dá)三十二級(jí)的精確調(diào)節(jié)器速。2.3 PLC 程序設(shè)計(jì)PLC 程序設(shè)計(jì)中用到了計(jì)時(shí)指令。在PLC中用到輸入繼電器，輸出繼電器，通用輔助繼電器，和定 時(shí)器等。2.3.1 輸入繼電器（ I ）輸入繼電器位于PLC存儲(chǔ)器的

9、輸入過程映像寄存器區(qū)，其外部有一對(duì)物理的輸入端子與之對(duì)應(yīng)， 該觸點(diǎn)用于接收外部的開關(guān)信號(hào)， 比如按鈕、 行程開關(guān)、 光電開關(guān)等傳感器的信號(hào)都是通過輸入繼電器的物理端子接入到PLC的。當(dāng)外部的開關(guān)信號(hào)閉合，則輸入繼電器的線圈的點(diǎn)，在程序中期常開觸點(diǎn)閉合，常閉觸點(diǎn)斷開。這些觸點(diǎn)可以在編程時(shí)任意使用，使用次數(shù)不受限制。2.3.2 輸出繼電器（Q）輸出繼電器位于PLC存儲(chǔ)器的輸出過程映像寄存器區(qū)，都有一個(gè) PLC上的物理輸出端子與之對(duì)應(yīng)。當(dāng)通過程序時(shí)的輸出繼電器線圈得 電時(shí)，PLC上的輸出端開關(guān)閉合，可以作為控制外部負(fù)載的開關(guān)信號(hào)。同時(shí)在程序中期常開觸點(diǎn)閉合， 常閉觸點(diǎn)斷開。 這些內(nèi)部的觸點(diǎn)可以在編程

10、時(shí)任意使用，使用次數(shù)不受限制。2.3.3 通用輔助繼電器（M）通用輔助繼電器位于PLC存儲(chǔ)器的位存儲(chǔ)器區(qū)，具作用和繼電器接觸器控制系統(tǒng)中的中間繼電器相同，它在PLC中沒有外部的輸入端子或輸出端子與之對(duì)應(yīng)， 因此它不能受外部信號(hào)的直接控制， 其觸點(diǎn)也不能直接驅(qū)動(dòng)外部負(fù)載。 這是它與輸入繼電器的輸出繼電器的主要區(qū)別。它主要用來在程序設(shè)計(jì)中處理邏輯控制任務(wù)。22.3.4 定時(shí)器（T）定時(shí)器是可編程序控制器其中重要的編程元件，是累計(jì)時(shí)間增量的內(nèi)部器件。 電氣自動(dòng)控制的大部分領(lǐng)域都需要用定時(shí)器進(jìn)行時(shí)間控制，靈活的使用定時(shí)器可以編制出復(fù)雜動(dòng)作的控制程序。定時(shí)器的工作過程與繼電接觸式控制系統(tǒng)的時(shí)間繼電器基本

11、相同，但它沒有瞬動(dòng)觸點(diǎn)。 使用時(shí)要提前輸入時(shí)間預(yù)設(shè)值， 當(dāng)定時(shí)器的輸入條件滿足時(shí)開始計(jì)時(shí)， 當(dāng)前值從 0 開始按一定的時(shí)間增加； 當(dāng)定時(shí)器的當(dāng)前值達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)， 定時(shí)器觸點(diǎn)動(dòng)作。 利用定時(shí)器的觸點(diǎn)就可以完成所需要的定時(shí)控制任務(wù)。2.4 外圍設(shè)備采用西門子S7-200 系列 CPU224XP PLC輸入端通過開關(guān)連接到電源，輸出端通過接觸器連接到電源。33 工藝分析及控制要求3.1 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求根據(jù)實(shí)際情況，葉輪給煤機(jī)運(yùn)行在給煤軌道上存在的能耗高，故障率高，維護(hù)工作量大，無法遠(yuǎn)方控制，運(yùn)行環(huán)境惡劣等問題，針對(duì)葉輪給煤機(jī)的工作環(huán)境和運(yùn)行特點(diǎn)， 對(duì)于單條軌道上葉輪給煤機(jī)的控制，應(yīng)注意一

12、下幾點(diǎn)：葉輪給煤機(jī)的電機(jī)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制。葉輪給煤機(jī)從起點(diǎn)到終點(diǎn)是應(yīng)該自動(dòng)回行，回到起點(diǎn)時(shí)又重新向前行駛。葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)有啟動(dòng)，停止，故障時(shí)暫停，故障排除后繼續(xù)運(yùn)行等功能。3.2 葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)工藝分析3.2.1 葉輪給煤機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理葉輪給煤機(jī)是長(zhǎng)縫隙式煤溝中不可缺少的主要配煤設(shè)備之一，葉輪給煤裝置裝在一個(gè)可以沿煤溝縱向軌道行走的小車上， 主傳動(dòng)部分由主電動(dòng)機(jī)、安全聯(lián)軸器、減速機(jī)、柱銷聯(lián)軸器、傘齒減速機(jī)和葉輪等組成， 主要機(jī)構(gòu)是一個(gè)繞垂直軸旋轉(zhuǎn)的葉輪伸入長(zhǎng)縫隙煤槽的縫隙中，用其放射狀布置的葉片（也稱犁臂），將煤溝底槽平臺(tái)上面的煤撥漏到葉輪下面安裝在機(jī)器構(gòu)架上的落煤斗中， 煤經(jīng)

13、落煤斗送到皮帶上。給煤量可以方便地調(diào)整，出力從100t/h 到 1000t/h 以上。葉輪的工作面是圓弧狀的， 也有特殊曲面 （如對(duì)數(shù)螺線面、 漸開線面等） ，故又稱葉輪撥煤機(jī)。行車傳動(dòng)部分由連軸器、行星擺線針輪減速機(jī)、渦輪減速機(jī)、葉輪組和彈性柱銷聯(lián)軸器等組成。 行走只有固定的速度， 并由行車電動(dòng)機(jī)通過傳動(dòng)系統(tǒng)使機(jī)器在軌道上往復(fù)行走。 小車行走機(jī)構(gòu)和葉輪撥煤機(jī)構(gòu)各自相對(duì)獨(dú)立。另外還通過除塵系統(tǒng)排除葉輪撥煤過程中產(chǎn)生粉塵。3.2.2 PLC 對(duì)葉輪給煤機(jī)的控制設(shè)計(jì)針對(duì)以上控制要求，本文給出比較理想化的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。采用限位 開關(guān)為主要控制模塊來控制葉輪給煤機(jī)的前行和后行。工作過程大體如下：控制系統(tǒng)的

14、 I/O 點(diǎn)及地址分配表 3-2-2-14葉輪給煤機(jī)系統(tǒng)流程圖圖 3-2-2-254 硬件設(shè)計(jì)4.1 主機(jī)模塊CPU224XP 集成 14輸入 /10 輸出共 24 個(gè)數(shù)字量 I/O 點(diǎn)， 2輸入 /1輸出共 3個(gè)模擬量 I/O 點(diǎn)，可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展值至168路數(shù)字量I/O點(diǎn)或38路模擬量I/O點(diǎn)。20K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，6個(gè)獨(dú)立的高速計(jì)數(shù)器（100KHz , 2個(gè)100KHz的高速脈沖輸出，2個(gè)RS5通訊/編程口，具有PPI通訊協(xié)議、MPI通訊協(xié)議和自由方式通訊能力。本機(jī)還新增多種功能，如內(nèi)置模擬量 I/O, 位控特性，自整定PID功能，線性斜坡脈沖指令，診斷LED數(shù)據(jù)記錄

15、及配方功能等。4.2 實(shí)物圖圖 4-24.3 接線圖給煤機(jī)一次線路接線圖圖 4-3-2葉輪一次線路接線圖4-3-375 PLC 程序設(shè)計(jì)及工作過程分析5.1 PLC 程序設(shè)計(jì)根據(jù)以上的工作過程說明，本文給出如下梯形圖設(shè)計(jì)：Network 2Network 3Network 4Network 5#Network 6Nerwork 7Network 8Network 9Network 10Network 11Network 12Network 13Network 14Network 15105.2 葉輪給煤機(jī)工作過程分析5.2.1 梯形圖網(wǎng)絡(luò)分析網(wǎng)絡(luò) 1、 用于一號(hào)葉輪給煤機(jī)給煤的啟動(dòng)控制；網(wǎng)絡(luò)

16、2、 5 、 14 用于一號(hào)葉輪給煤機(jī)葉輪先轉(zhuǎn)動(dòng)然后再前行控制，并禁止一號(hào)葉輪給煤機(jī)的電機(jī)向運(yùn)行的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；網(wǎng)絡(luò) 3、 6 、 15 用于一號(hào)葉輪給煤機(jī)后行控制，并禁止一號(hào)葉輪給煤機(jī)的電機(jī)向運(yùn)行的反方向轉(zhuǎn)動(dòng)；網(wǎng)絡(luò)4、用于葉輪給煤機(jī)停機(jī)控制；網(wǎng)絡(luò)7、用于一號(hào)葉輪給煤機(jī)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)；網(wǎng)絡(luò)8、用于一號(hào)葉輪給煤機(jī)故障時(shí)緊急停機(jī)；網(wǎng)絡(luò) 9 、 用于一號(hào)葉輪給煤機(jī)故障排除后恢復(fù)運(yùn)行； 網(wǎng)絡(luò)10、前進(jìn)方向限位開關(guān)信號(hào)輸入；11、后退方向限位開關(guān)信號(hào)輸入； 網(wǎng)絡(luò)12、前進(jìn)時(shí)緊急停機(jī)記錄運(yùn)行方向； 網(wǎng)絡(luò)13、后退時(shí)緊急停機(jī)記錄運(yùn)行方向。5.2.2工作過程分析1 ）當(dāng)按下一號(hào)葉輪給煤機(jī)啟動(dòng)開關(guān)SF3 時(shí)，給煤機(jī)葉輪

17、先轉(zhuǎn)動(dòng)，然后一號(hào)葉輪給煤機(jī)前行控制其停止前行， 此時(shí)若沒有其他輸入和輸出的干擾，給煤機(jī)會(huì)一直前行，到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，由限位開關(guān) SF1 輸出控制其停止前行，轉(zhuǎn)而觸發(fā)一號(hào)葉輪給煤機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)，即回行。當(dāng)回行到起點(diǎn)時(shí)，由限位開關(guān)SF2輸出控制其停止向后行駛，而觸發(fā)一號(hào)葉 輪給煤機(jī)電機(jī)反轉(zhuǎn)再次前行。如此反復(fù)運(yùn)行。2 ）當(dāng)按下葉輪給煤機(jī)停止按鈕SF4,葉輪給煤機(jī)回到起點(diǎn)后再停止運(yùn)行，同時(shí)葉輪停止轉(zhuǎn)動(dòng)。3 ）當(dāng)葉輪給煤機(jī)在運(yùn)行當(dāng)中出于故障需要立即暫停并進(jìn)行維修，這時(shí)可以按故障停機(jī)按鈕， 當(dāng)故障停機(jī)被解除后按故障接觸按鈕， 葉 輪給煤機(jī)將繼續(xù)按照故障發(fā)生前的運(yùn)行方向繼續(xù)運(yùn)行。116 結(jié)論本設(shè)計(jì)針對(duì)葉輪給煤機(jī)存在的

18、能耗高、 故障率高、 維護(hù)工作量大、無法遠(yuǎn)方控制、運(yùn)行環(huán)境惡劣等問題，采用PLC,對(duì)火力發(fā)電廠葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造, 完成了火力發(fā)電廠葉輪給煤機(jī)控制系統(tǒng)的PLC部分設(shè)計(jì)，基本實(shí)現(xiàn)了電廠輸煤系統(tǒng)中葉輪給煤機(jī)的自動(dòng)控制工 作。采用PLC技術(shù)對(duì)葉輪給煤機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制后，保證了輸煤設(shè)備運(yùn)行的可靠性、提高輸煤系統(tǒng)設(shè)備的自動(dòng)化水平。減少操作人員與維護(hù)人員勞動(dòng)強(qiáng)度、 提高經(jīng)濟(jì)效益。 基本解決了輸煤系統(tǒng)葉輪給煤機(jī)的遠(yuǎn)方操作問題。通過葉輪給煤機(jī)遠(yuǎn)方操作的實(shí)現(xiàn)可以使燃料生產(chǎn)管理達(dá)到整體最優(yōu)化。 進(jìn)一步減少職工的勞動(dòng)強(qiáng)度, 改善工作環(huán)境, 消除安全事故隱患 ; 提高輸煤系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行可靠性和受控性， 具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。由上述可見，采用PLC技術(shù)對(duì)葉輪給煤機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制具有性能穩(wěn)定、 安全可靠 , 功能齊全等優(yōu)點(diǎn) , 是生產(chǎn)過程自動(dòng)化 , 提高電廠經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益不可缺少的手段, 是一個(gè)可行的最佳選擇，值得應(yīng)用與推廣。#7 文獻(xiàn)1. 葉輪給煤機(jī)遙控工藝研究與探討 魯偉東，宋春雨 科苑論談第 5期（ 總第 100期） xx 年 10月2.