3基于PLC的燃油鍋爐自動化控制系統(tǒng)模擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u23090基于PLC的燃油鍋爐自動化控制系統(tǒng)模擬樣機(jī)的設(shè)計(jì)、制作與調(diào)試分析案例 1143561.1模擬樣機(jī)功能設(shè)計(jì) 1150241.2模擬樣機(jī)的制作 3268201.2.1模擬樣機(jī)的PLC程序設(shè)計(jì) 3237441.2.2電氣元件的安裝與接線 3261901.3模擬樣機(jī)的調(diào)試 5144821.3.1線路通斷檢測 5221921.3.2程序的仿真與下載 6226631.3.3模擬樣總調(diào)試 6116761.3.4調(diào)試結(jié)果總結(jié) 71.1模擬樣機(jī)功能設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)中，模擬樣機(jī)的制作是一個重點(diǎn)。由于我的能力有限，材料條件有限，模擬樣機(jī)不能完全模擬整個鍋爐控制過程。鍋爐的啟動過程中，鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)和水泵1都是Y-D啟動投入工作，不需要改變運(yùn)行狀態(tài)，因此僅對鼓風(fēng)機(jī)的Y-D啟動和油泵電機(jī)的直接啟動進(jìn)行模擬。水位控制部分，僅對水泵2的正反轉(zhuǎn)控制進(jìn)行模擬，采用按鈕模擬不同的水位。壓力控制部分和過流保護(hù)部分，采用電位器模擬壓力變送器和電流變送器的輸出量，采用PLC內(nèi)部24V作為電源進(jìn)行供電。PLC的輸入輸出接口功能分配如下表5-1。表5-1輸入端口功能分配表輸入端口端口元件功能X000SB1總電源啟X001SB2總電源停X003SB3鼓風(fēng)機(jī)啟X004SB4鼓風(fēng)機(jī)停X005SB5點(diǎn)火X006SB6油泵啟X007SB7油泵停X011SB8高水位X010SB9正常水位X012SB10低水位X013SB13危險水位表5-2部分輸出端口功能分配表輸出端口端口元件功能Y000燈13總電源啟動Y001燈12總電源停止Y036燈1水泵1指示燈Y014KM1鼓風(fēng)機(jī)啟動Y015KM2鼓風(fēng)機(jī)YY016KM3鼓風(fēng)機(jī)DY013KM4啟動油泵Y010燈4點(diǎn)火指示燈Y031燈14伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)Y030燈15伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)Y020KM5水泵2（正轉(zhuǎn)）Y021KM6水泵2YY022KM7水泵2DY023KM8水泵2（反轉(zhuǎn)）Y034燈10水泵2正轉(zhuǎn)指示燈Y035燈11水泵2反轉(zhuǎn)指示燈Y007報警1過流報警Y005報警3低水位報警Y006報警2危險水位報警PLC輸出端接入接按鈕，作為電機(jī)啟動按鈕、點(diǎn)火按鈕和模擬不同的水位，輸出端接鼓風(fēng)機(jī)水泵2和油泵交流接觸器、指示燈和聲光報警指示燈。兩個電位器模擬壓力變送器和電流變送器兩者的輸出值。用一個空氣開關(guān)進(jìn)行電源的欠壓保護(hù)。所需元件清單如表5-2所示。表5-3樣機(jī)材料清單元件名稱數(shù)量FX2N-64MR1臺FX2N-4AD1臺按鈕12個綠色指示燈12個紅色指示燈1個黃色指示燈1個聲光報警指示燈3個220V交流接觸器8個導(dǎo)線若干根線槽若干條電位器2個1.2模擬樣機(jī)的制作1.2.1模擬樣機(jī)的PLC程序設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)好樣機(jī)模擬內(nèi)容后，根據(jù)設(shè)計(jì)的輸入輸出接口功能情況，我使用GXworks2軟件進(jìn)行程序編寫和調(diào)試。編寫程序過程中，主要注意了以下問題：輸出之間的互鎖關(guān)系。Y型接法的接觸器與D型接法的接觸器之間的互鎖，電源啟停之間的互鎖，電機(jī)正反轉(zhuǎn)之間的互鎖。啟動過程的先后順序。先啟動鼓風(fēng)機(jī)，后啟動油泵，點(diǎn)火必須在鼓風(fēng)機(jī)與引風(fēng)機(jī)啟動之后，點(diǎn)火無效。按下電源啟動鍵后，電機(jī)才能啟動，否則啟動不成功。使用PLC內(nèi)部輔助繼電器與數(shù)據(jù)寄存器時，注意不可重復(fù)使用。選用定時器時，注意所選定時器的定時時間設(shè)置。編寫AD模塊內(nèi)部數(shù)據(jù)讀取部分的程序時，注意AD模塊初始狀態(tài)的設(shè)置。每一次比較指令之后要注意對比較結(jié)果進(jìn)行復(fù)位清零。編寫Y-D啟動部分的控制程序時，斷開Y型接法的接觸器與合上D型接法的接觸器兩個動作不能同時進(jìn)行，需設(shè)置0.1秒的延時，防止電源線路短路跳閘。本次設(shè)計(jì)使用到的指令有：SET置位指令、RST復(fù)位指令、ZRST區(qū)間復(fù)位指令、CMP比較指令、TOP脈沖執(zhí)行指令、FROM特殊功能模塊讀出指令。使用的特殊輔助繼電器有：M8000、M8002。GXworks2軟件編程方式，我采用了梯形圖編程模式。編輯好程序后將程序進(jìn)行編譯，檢查程序是否符合邏輯規(guī)范。在程序中加入注釋方便分析和修改。編好的程序進(jìn)行調(diào)試仿真成功后才能下載到PLC中。我使用GXworks2軟件調(diào)試菜單中的“模擬開始/停止”功能進(jìn)行程序仿真。改變按鈕的當(dāng)前值來模擬按下按鈕操作，觀察是否有對應(yīng)的輸出，發(fā)現(xiàn)問題后需要結(jié)束仿真模式，進(jìn)入寫入模式才可進(jìn)行程序修改。模塊樣機(jī)詳細(xì)程序見附錄3。1.2.2電氣元件的安裝與接線安裝樣前先準(zhǔn)備需用到的使用工具，如剝線鉗、剪線工具、鉆孔機(jī)、螺絲釘、螺絲刀、萬用表等。使用交流接觸器前是否正常，確定使用的交流接觸器是常開接觸器還是常閉接觸器，使用錯誤會影響樣機(jī)的正常運(yùn)行。接線時先大致分配好PLC、元器件和線槽的排布位置。由于我選的板子是偏長方形的，因此我初步設(shè)計(jì)，板子從左到右分別是交流接觸器，按鈕和信號燈，PLC和AD模塊，交流接觸器。按鈕和信號燈上下排布，AD模塊接于PLC尾部。在接線完成三分之二時，我發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)并不完善，重新添加了部分按鈕與接觸器，打亂了原先的排布，由于時間比較緊張，因此并未將板子拆掉重新排布安裝，而是在保留原先接好的部分前提下，進(jìn)行調(diào)整，將添加的部分加入樣機(jī)板子。模擬樣機(jī)最終排布圖如圖5-1所示。圖5-1模擬樣機(jī)排布圖模擬樣機(jī)接線時要注意的問題是：輸入輸出線與地線的顏色要區(qū)分開來，底線最好使用黑線比較明顯值觀。380V三相電源的每一相要采用不同顏色的線進(jìn)行區(qū)分。注意把握好線的長度，保持樣機(jī)的美觀性。設(shè)計(jì)好走線方式，防止出現(xiàn)短路。接線端口需擰緊，防止松動引起接觸不良的情況。220V交流接觸器接線時，現(xiàn)階220V線路，再接380V的線路。PLC主機(jī)位置確定好之后，將其固定在板子上，AD部分緊貼PLC主機(jī)尾部安裝。接線時，先接220V線路，后接380V線路。PLC輸入輸出端口的其他元件接好線，然后固定好元件位置，預(yù)計(jì)好將其接到PLC端口所需的線長，盡量留出余長，然后接入PLC主機(jī)端口。元件的輸入端接PLC主機(jī)的輸出端口，元件的輸出端接入PLC的L接口。380V線路主要接入交流接觸器，空氣開關(guān)一端接入380V電源，另一端接出連接交流接觸器，按照主電路圖連接方式接線，最后接入電機(jī)接口端子。PLC主機(jī)的L、N接口接入220V交流電，COM1~COM6端口接在一起后接入N端口。輸入端元件一端接PLC的輸入接口，另一端接入輸入的COM端，交流接觸器一端接PLC的對應(yīng)輸出端，另一端接輸出的COM端，輸出端的所有COM端都接PLC的N端。PLC內(nèi)部的24V直流電源向AD模塊供電，接線方式為：將AD模塊的+24端口接入PLC主機(jī)的+24V端口，AD模塊-24端口接入PLC的COM端口。圖5-2模擬樣機(jī)實(shí)物圖為了達(dá)到美觀性，模擬樣機(jī)的所有接線都要求通過線槽走線。但由于我準(zhǔn)備地線不夠，且中途增加了模擬內(nèi)容，導(dǎo)致板子偏小，樣機(jī)的380V并未通過線槽走線，盡量保持直角走線，保證板子的觀賞性。1.3模擬樣機(jī)的調(diào)試1.3.1線路通斷檢測線路通斷檢測，主要檢測線路是有短路或斷路情況。一般出現(xiàn)線路短路或斷路情況的原因可能是因?yàn)橐韵聨讉€原因：接線端點(diǎn)螺絲松動，線路接觸不良而斷路。線路接線錯誤，引起線路短路。未接到對應(yīng)的輸入輸出端口。元件輸入輸出端口反接。使用萬用表對線路通斷進(jìn)行檢測。將萬用表撥到蜂鳴器檔，紅黑表筆分別接到待檢測線路的兩端，蜂鳴器響則線路接通良好，反之則說明線路存在斷路情況，此時需要檢測該線路是否有松動，是否接線正確。排除故障后再進(jìn)行下一段線路的檢測。對于不聯(lián)通的線路，需要檢測是否出現(xiàn)短路情況，檢測方法類似，當(dāng)蜂鳴器發(fā)出響聲，說明兩段線路存在短路。在對模擬樣機(jī)線路進(jìn)行檢查時，發(fā)現(xiàn)的問題是：控制電機(jī)Y-D啟動的交流接觸器接線出現(xiàn)短路情況。主要原因是380V為三相電源，走線條數(shù)較多，對電機(jī)主電路實(shí)際接線操作不熟悉。解決辦法是對照樣機(jī)的主接線圖，認(rèn)真分析每一線路的走向，從接入電源出發(fā)到電機(jī)接線端子，一一對照主接線圖走線。1.3.2程序的仿真與下載接線檢測完成后，將編寫調(diào)試好的程序通過下載器寫入到PLC中。寫入程序需注意的問題有：確定計(jì)算機(jī)是否裝有驅(qū)動程序，沒有驅(qū)動程序無法將程序?qū)懭隤LC中。確定下載器接入電腦的COM端口名稱，可以在計(jì)算機(jī)設(shè)備管理器中查看。寫入程序前，注意將PLC撥運(yùn)行按鈕到STOP位置，寫入完成后再撥到RUN位置，模擬樣機(jī)才能正常運(yùn)行程序。在向PLC寫入程序過程中發(fā)現(xiàn)，PLC在掉電一段時間后再次啟動，會出現(xiàn)程序報錯的問題，經(jīng)過查詢了解到可能是因?yàn)镻LC內(nèi)部電量不足的原因。需要在程序報錯時重新寫入程序即可解決。1.3.3模擬樣總調(diào)試向模擬樣機(jī)寫入程序后，運(yùn)行程序調(diào)試樣機(jī)。交流接觸器先不接上380V三相交流電進(jìn)行調(diào)試，防止出現(xiàn)故障時電源跳閘或樣機(jī)損毀，調(diào)試方式為按下樣機(jī)上的按鈕觀察設(shè)計(jì)的功能是否能實(shí)現(xiàn)。調(diào)試過程如下：根據(jù)所寫的程序，電機(jī)上電后總停按鈕亮起，表示樣機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)。按下電源啟動按鈕，水泵1指示燈是否亮起。按下電機(jī)啟動按鈕，對應(yīng)的交流接觸器是由動作，動作是否為電機(jī)Y-D啟動方式。按下電機(jī)停止按鈕，交流接觸器是否恢復(fù)。按下油泵電機(jī)啟動按鈕，對應(yīng)的直接啟動接觸器是否動作。按下油泵停止按鈕，接觸器是否恢復(fù)。按下點(diǎn)火按鈕，點(diǎn)火指示燈是否亮起。點(diǎn)火按鈕是否在按下電源啟動按鈕、電機(jī)啟動按鈕和油泵啟動按鈕之后，才能有效。按下急停電機(jī)是否停機(jī)。按下高水溫按鈕，水泵2的接觸器是否正確動作，按下正常水位按鈕后，接觸器是否恢復(fù)正常。按下高水位按鈕，水泵2的接觸器是否正常動作，報警是否響起。按下正常水位后接觸器和蜂鳴器是否恢復(fù)。按下危險水位按鈕，電機(jī)是否停機(jī)。向不同方向扭動壓力模擬電位器，觀察高壓指示燈、伺服電機(jī)正轉(zhuǎn)指示燈、低壓指示燈和伺服電機(jī)反轉(zhuǎn)指示燈是否對應(yīng)亮起。按下過流按鈕，蜂鳴器是否報警。調(diào)試過程發(fā)現(xiàn)的問題有：過流保護(hù)蜂鳴器，報警聲很小，檢查后發(fā)現(xiàn)蜂鳴器的燈是220V的，而我需要的是24V的蜂鳴器。交流接觸和開關(guān)指示燈的接線都有松動情況。有兩個