基于PLC自动加料机控制系统设计


     毕业设计(文)报告

    题 目 基PLC动加料机控制系统设计


    学院 江苏信息职业技术学院
    专 业 电气动化
    班 级 动化171
    学生姓名 蒋鸣
    学 号 1702783130
    指导教师 汪倩倩
    年 月
    毕业文(设计)承诺书
    郑重承诺:
    1文(设计)指导教师指导查阅相关文献进行分析研究独立撰写成
    2文(设计)中实验数关材料均真实
    3文(设计)中引文致谢容外包含机构已撰写发表研究成果
    4文(设计)剽窃研究成果情况切果负


    作者签名: 签字日期: 年 月 日














    基PLC动加料机控制系统设计

    摘:设计方案种动底料系统解决前热电厂采工底料方式带种问题设备投入运行直接解决热电厂需工底料问题减少底料运输程中物料产生飞尘提高工作效率时保护周围环境工身体健康十分利文需求进行分析基础进行输送设备选型结合编程控制器继电器技术实现料程全动控制编程控制系统原理进行介绍分析
    关键词:热电厂循环流化床锅炉动化PLC变频器
    Design of automatic feeder control system based on PLC

    Abstract:This design scheme is a kind of automatic undercharging system which is mainly used to solve various problems caused by artificial undercharging in current thermal power plant After the equipment is put into operation it can directly solve the problem that the thermal power plant needs manual undercharging reduce the flying dust generated by the materials during the transportation of the undercharging improve the work efficiency and at the same time it is very beneficial to protect the surrounding environment and the health of workers In this paper based on the analysis of the demand the selection of conveying equipment combined with the programmable controller and relay technology to achieve automatic control of feeding process and the principle of programmable control system is introduced and analyzed
    Key Words Thermal power plant Circulating fluidized bed boiler Automation PLC The inverter
    目录
    引言 1
    1动化控制概述 1
    11动化控制研究容 1
    12 动化控制研究现状 2
    13动化控制发展趋势 2
    2 动底料系统设计方案 2
    21 需求分析 2
    22 系统机械体设计方案 3
    23 控制系统设计方案 4
    3 底料输送设备选型 6
    31 MS250埋式刮板料机 7
    32 TH250斗式提升机 8
    33 LS250螺旋料机 9
    4 系统硬件设计 10
    41 PLC 选型 10
    42变频器选型 11
    43 IO 分配 11
    44 外部接线图 12
    45 设备序启停程序设计 13
    451 序控制程 13
    452 流程图设计 14
    453 梯形图设计 15
    五系统安装调试 19
    结 20
    致 谢 21
    参考文献 22



    引言
    循环流化床锅炉燃煤型锅炉种具备老式燃煤型锅炉没优点基鼓泡床沸腾锅炉原理逐渐开发循环流化床锅炉种炉子国外发展快单炉蒸发速率65T h提高550T h目前国生产循环流化床锅炉厂家锅炉蒸发量35Th220Th间中已投入运行高压中温锅炉种锅炉单台蒸发量超75th
    次点火前锅炉必须炉均匀覆盖013毫米底部材料 底部材料锅炉炉渣滤筛材循环流化床锅炉开始投入运行发电厂直采工装载基料方式进行手工包装然袋装物料运输高约35米锅炉中种方式导致工作效率低整运输程中底料会避免产生飞尘污染环境危害工身体健康[1]解决述问题文设计循环流化床锅炉动料系统根系统技术需求进行设备选型机结合编程控制器继电器技术系统实现全动化控制
    章介绍动底料系统设计研究背景意义分析目前国产75T h循环流化床锅炉动底料系统技术需求基础提出前课题研究容
    1动化控制概述
    11动化控制研究容
    动化控制直接实现预期目标整工作程中需工操作者需少数参进整控制程机械设备系统直接完成实现生产理目标着社会进步科技发展动化已越越广泛应逐渐渗透生活方方面面动化技术逐步完善提高劳动生产率改善工工作环境减少生产程环境污染
    机械设备系统生产理程中动化控制直接根需求进行信息检测动化处理分析判断运行控制需工者需直接参实现目标动化技术广泛应领域包括工农商业军事保护医学研究交通运输生产生活方面动化技术发展程度扩体器官功逐步摆脱沉重体力劳动者复杂脑力劳动改善工作恶劣环境[2]动化生产生活中应改善思维方式提高认识世界改造世界力说动化现代社会进步重标志科技国防工业国家发展重标准国家动化程度发展出国家发展
    12 动化控制研究现状
    动化控制发展漫长动态程非直静止前理解动化通机械动作劳动实现动化目标综合特定动化务实质手工劳动代类劳动想法着现代社会济科技发展计算机越越广泛应信息技术突飞猛跃发展现代动化技术已仅仅代简单类劳动结合计算机技术现动化已实现机器者特定计算机指令代者协助类脑力劳动真正实现动化
    13动化控制发展趋势
    动化控制目前正着更先进更稳定更方发展时动化生产线面工艺具更高强度更具设计性特点机械制造业动化铸造压热处理焊接切割装配已实现动化实现综合动化生产线包括钢坯制造加工装配检验包装等种工艺动化生产线发展提高劳动生产率提高产品质量提高整生产工艺程稳定性时助改善生产环境保护员工身体健康防止周围环境污染
    2 动底料系统设计方案
    21 需求分析
    某煤矿火电厂装备两台循环流化床锅炉生产程中两台锅炉均采刮板运输机运输通分析循环流化床动装卸系统充分利刮板输送机作底部物料放置锅炉底部设备底部材料面传送刮板输送机动底料系统实现动装载程
    求设计台锅炉动底料系统设备刮板运输机斗式提升机螺旋料机料仓四部分[5]操作控制控室进行设备启动停止钮PLC提供输入信号开关
    底料系统控制方式采动连锁手动独立两种方式煤炭开始停止供应时台设备遵循定序进行启动者停止时设备启动停止程中设置合理时间间隔启动时间隔时间设置十二秒停止时求根设备确定分十秒二十秒三十秒三种样确定停车种设备中没剩余煤炭
    实际运行程中台设备发生障时候时报警停车停车序前进方前方设备立停止面设备定延迟序连锁停车停车选择启备设备特殊情况选择两台设备交叉供电时候显示设备运行装载情况出现问题时时报警停车
    22 系统机械体设计方案
    通现场测量锅炉刮板运输机安装离面高度7米工作台动化底料系统需提升装置底部材料输送工作台然通相应设备底部材料提升器位置输送通现运输设备研究考虑物料运输程中存粉尘污染斗式提升机底部物料面提升工作台然底部材料通埋式刮板输送机运输整运输程中底部物料密闭空间输送降低运输程中扬尘污染
    面设计安装底料仓然粉碎筛选底料通叉车等存储底料仓中实现斗式提升机动装载结合底部物料特点螺旋料机底部料仓出口排出底部物料输送斗式提升机
    通分析确定火电厂循环流化床锅炉动底料系统四部分组成包括埋式刮板机斗式提升机螺旋料机料仓终底料通埋式刮板输送机分配炉前刮板机进行动加料台设备采埋式箱式密封样减少运输程中环境污染保护工身体健康提高周围环境质量
    设计方案图21示

    1 进料台 2料斗棚 3斗式提升机 4台 5防雨棚 6爬梯 7埋式刮板机 8三角支架 9手动顶丝闸门 10料漏槽 11螺旋料机
    图21 动化底料系统设备方案

    埋式刮板机通输送带封闭料斗中输送散装物料输送带连接牵引链输送机运输物料中埋着牵引链刮板刮刀占槽横截面部分材料占数通道截面水倾斜垂直输送物料水刮板输送中扁条刮刀松散材料着刮板起前移动埋入材料中链条刮板松散材料层间存着切割力切割力凹槽壁松散材料阻力时材料层高度凹槽宽度值定范围材料稳定流动
    斗式提升机通常种物料垂直输送斗提机牵引式分带式环型板式考虑国济水技术力水结合身惯国户环链带斗式提升机着户数量增加两种斗提机技术发展受越越高重视高品质合金钢高圆链牵引组件链轮具更换轮辋总成结构寿命长易更换避免出现滑移者脱落现象提升机部安装重力装置装置够保持定张力斗提机动张紧避免意外情况发生时斗提机影响料斗设计具定耐受性发生障时效保护零部件斗式升降机适输送粉状粒状块状体积密度15吨立方米粉类研磨材料煤砾石水泥砂粒颗粒肥料等TH型斗式提升机适种材料垂直传送适合种粉末颗粒状块状材料材料温度低250°C时间
    螺旋料机俗称蛟龙种广泛应矿产饲料粮食石油建筑等行业运输设备适垂直水倾斜输送种颗粒状粉末状批量物料运输距离两米七十米等具体尺寸根求进行定制螺旋料机结构简单新颖维修保养方便密封性种操作指标非常先进非常适种工艺设备外部配防尘罩装置工作程中效保护环境工身体健康
    23 控制系统设计方案
    着现代社会济科学技术发展工业动化求越越高传统燃煤系统通控制操作面板实现目标种燃煤系统手动基继电器继电器数量非常种类频繁设备非常陈旧导致整系统障率非常高[7]事发生时利控制严重影响生产[14]锅炉动底料系统时编程控制器系统核心保证煤炭时序运输保证锅炉正常运行出现障时够动进行检测处理着现代社会发展动化技术提高工业锅炉规模断扩传动送煤技术已适应现代发展需求研究锅炉动底料系统非常严重极具现实意义问题
    根需达系统动化求埋式刮板机斗式提升机螺旋料机技术参数工作程中采继电器控制系统编程控制器继电器控制系统优点价格低廉电路设计简单时继电器缺点十分明显继电器设备容易受外界影响寿命短继电器控制系统非常易维护应早期设备
    相继电器控制系统编程控制器具更优点编程控制器环境适应性强具更性指标适应恶劣环境编程控制器微处理器系统核心机结合计算机技术微电子技术动化技术等外编程控制器寿命长便维护保养适种动化控制传统继电器技术具更兼容性区般微电脑控制系统目前工业中应数编程控制器系统
    介绍优点外编程控制器控制中具重作包括方面:
    (1) 编程控制器具灵活结构容易受环境影响电情况进行编程控制器安装设计安装完成机改变接口数目素影响系统够实现高工作效率效防止资源浪费
    (2) 传输时编程控制器带宽稳定具高传输速度流畅线观DVD电影编程控制器够应台提供速度保证原编程控制器提供高达14MPS带宽
    (3)编程控制器优势电力线网络现广泛处高层建筑线网络破墙情况实施种操作非常复杂需部署较AP满足需求算部署AP满足系统需求实际运行程中难免会产生信号盲区电力线规模巨相网络电力线应更广泛生产生活中起着基础作实际运行中直接PLC技术接入电力线系统中种技术互联网带发展空间巨旦该技术全面进入商业化互联网普开始突飞猛进发展终实现需户插入电源猫直接完成互联网接入接收电视节目拨电话者视频通话等功
    (4)编程控制器具较低成应编程控制器时候需布线直接利现低压配电设施效节省资源编程控制器需挖沟渠者墙洞会损坏公设施者面效节省力[8]传统控制器技术相编程控制器降低成编程控制器工期较短易理带便利性时没提高济成目前接入宽带互联网户月花费约七十元左右方非称数字户线路相
    (5)编程控制器应十分广泛编程控制器电力线作通讯载体宽带户提供公里解决方案广泛应居民区办公区生活区等种区域够户带便利房间电源实现45MBPS高速网浪进行网页浏览线观电影视频拨号通话等种功实现数语音视频电源融合
    编程控制器技术目前已广泛应电力电子技术动控制设备新技术应提高劳动生产率减轻工劳动强度产品质量提高帮助着社会发展动化控制发展代表现代电气技术变频器开始广泛应变频机具优良控制特性实现功时节省成变频器正起着越越重作变频器技术结合计算机技术相传统技术变频器技术够更改进工艺流程提高生产动化水实现绿色生产实际加工程中变频器技术运行十分流畅实现快运行速度结合计算机技术基础变频器技术发展已越越快
    通述较分析确定循环流化床锅炉设计程中选择编程控制器核心部件实现控制三台变频器实现序启动逆序停止时符合底料系统动化求根动化系统生产工艺流程确定启动序刮板运输机斗式提升机螺旋料机停止序启动序相反控制系统原理图图22示


    图22 动化底料系统控制原理
    3 底料输送设备选型
    分析确定循环流化床三台输送设备选型结果
    整进料程中首先需考虑次进料需数量计算出总量确定次进料程中三台设备总量进推算出需设备型号综合考虑种素知道需总量螺旋料机料需时间螺旋料机输送力确定螺旋料机输送力确定两台设备型号系统安全进行两台设备输送力需螺旋料机运输力样会造成物料机器卡住时埋式刮板机运输力斗式提升机料仓容量埋式刮板机料量
    次需考虑充分利时间量系统余工作时间样会造成资源浪费劳动生产率降低根实际情况设备启动时间进行优化充分利台设备
    考虑料斗仓结构问题次送料会均匀设备运输力基数通统计计算知道循环流化床锅炉次点火前需铺设材料铺设材料约需三时铺设864立方米材料底料装载时间设置半时中台输送设备运输力应该20立方米时考虑指标台机械设备型号尺寸确定运输程中需三台设备型号分MS250TH250LS250设备具体参数通设计说明书三台设备外部外壳效减少底料运输程中环境造成污染减少粉尘挥发时保护工身体健康
    31 MS250埋式刮板料机
    埋式刮板机运输程十分灵活根输送工艺求单机运输机器组合运输埋式刮板机运输时水者倾斜通矩形外壳移动刮板链实现运输水运输情况刮板链条压力材料身重力两种力影响材料运动方产生种摩擦力摩擦力作刮板机部保证材料层间稳定性种摩擦力克服机械运动程中外部产生摩擦阻力保证材料形成整体流整体流刮板机部进行运输
    设计选MS250埋式刮板料机基介绍表31示MS250埋式刮板料机二维模型图31示中刮板机长度35米
    表31 MS250埋式刮板料机设备参数
    名称
    设备参数
    型号
    MS250
    设计长度 m
    35
    输送量m3h
    3672
    输送距离m
    < 80
    刮板形式
    TU

    输送角度
    < 150
    链速ms
    02



    图31 刮板机示意图
    32 TH250斗式提升机
    斗式提升机安装料斗料斗里出现底料时斗式提升机提升定高度通链条顶轮实现链条底料传送顶部顶轮翻转提升机底料倒入接收仓部实现运输[10]斗式提升机部般两条行传送链边传送链轮边反链轮边反链轮边传送链轮斗式提升机外部般机壳防止底料运输程中粉尘飞扬减少环境污染
    设计选TH250斗式提升机基介绍表32示TH250斗式提升机二维模型图32示中提升机高度14米
    表32 TH250斗式提升机设备参数
    名称
    设备参数
    型 号
    TH250

    输送量 m³h
    31
    48
    料斗容量(l)
    30
    46
    料斗型式
    ZH
    SH
    斗距(mm)
    500
    链条圆钢直径×节距(mm)
    14×50
    链条环数
    9
    斗宽mm
    250
    链轮节圆直径(mm)
    520
    料斗运行速度 (ms)
    12
    轴转速 (rmin)
    4411
    物料限块度(mm)
    30



    图32 斗提机示意图
    33 LS250螺旋料机
    螺旋料机输送物料飞尘状粒装块状物料输送时选水倾斜竖直三种运输方案般运输距离两米七十米间螺旋料机结构简单设计新颖操作维修十分方便广泛应种工业动化
    设计选LS250螺旋料机基介绍见表33LS250螺旋料机二维模型图33示中螺旋机长度3米
    表33 LS250螺旋料机设备参数
    名称
    设备参数
    规格型号
    250
    螺距
    250
    螺旋直径
    250
    n转速rmin
    90
    Q输送量m³h
    22
    n
    71
    Q
    18
    n
    56
    Q
    14
    n
    45
    Q
    11

    图33 螺旋机示意图
    4 系统硬件设计
    41 PLC 选型
    着现代社会科技动化水发展市场出现越越PLC产品编程控制实现功越越完善进行系统硬件设计合理选择PLC产品型号非常重选择合理提高整控制系统技术指标满足前控制系统需求时满足未发展需选择PLC产品时果够合理考虑情况旦未需扩展存需简单更改模块想满足增加外围情况需通信接口相反果全面考虑前未目标选PLC系统快会时代淘汰
    考虑动底料系统需实现功选择德国西门子公司S7200型PLC时性较高方便扩展具较灵活特性完全适复杂中型控制系统基CPU单元选CPI226集成24输入16输出总四十IO点连接程中扩展七模块扩展248IO点
    42变频器选型
    作前社会发展快技术变频器技术结合电子信息技术计算机技术动控制原理等相关知识发展趋势已逐步变成交流调速取代直流调速电气技术说场新历史革命变频器改善工艺产品质量推动技术进步通合理选择变频器型号终实现系统动化控制该系统 3台变频器选型表41示
    表41 变频器选型
    电动机容量KW
    变频器型号
    设备
    11
    Omron sysdrive inverter 400 V
    MS250埋式刮板机
    55
    Omron sysdrive 3G3M V A 4055
    Inverter 400 V
    TH250斗式提升机
    22
    Omron sysdrive 3G3M V A 4022
    Inverter 400 V
    LS250螺旋料机

    43 IO 分配
    表示输入输出接口分配
    表42 输入接口分配
    名称
    代码
    总启动钮
    SB1
    I00
    手动运行开关
    SA1
    I01
    动运行开关
    SA2
    I02
    刮板运输机开启钮
    SB2
    I03
    刮板运输机停车钮
    SB3
    I04
    斗式提升机开启钮
    SB4
    I05
    斗式提升机停车钮
    SB5
    I06
    螺旋料机开启钮
    SB6
    I07
    螺旋料机停车钮
    SB7
    I10
    总停止钮
    SB10
    I13
    刮板运输机行程开关
    SQ1
    I14
    斗式提升机行程开关
    SQ2
    I15
    螺旋料机行程开关
    SQ3
    I16

    表42 输出接口分配
    名称
    代码

    运输电动机
    KM1
    Q00
    提升电动机
    KM2
    Q01
    料电动机
    KM3
    Q02
    报警电动机
    KM5
    Q04
    44 外部接线图
    图示PLC外部接线图输入输出口分应相应钮开关电动机等外部电压220V

    图41 电动机外部接线图


    图42 PLC外部接线图
    45 设备序启停程序设计
    通设备分析需实现功确定程序设计中包括序控制程梯形图程序
    451 序控制程
    节介绍动底料系统目标动作需进行程分动手动两条线路分开运行时运行图43示

    图43 序控制程图

    452 流程图设计
    节根451设计流程图元器件代码代入实现序启停程图44示

    图44 流程图
    453 梯形图设计
    根PLC端口接线系统预定功助PLC编程软件PLC进行编程相应PLC控制程序:
    NETWORK 1
    LD SM01
    OR M01
    ANI M02
    ANI I17
    ANI I20
    ANI M14
    OUT M01

    NETWORK 2
    LD M01
    OR I02
    OR M02
    AND I17

    ANI M03
    OUT M02

    NETWORK 3
    LD M02
    OR I03
    OR M03
    AND I21
    ANI M04
    OUT M03

    NETWORK 4
    LD M03
    AND I14
    AND I25
    OR I04
    OR M04
    ANI T37
    ANI M05
    OUT M04

    NETWORK 5
    LD M04
    OR I05
    OR M05
    AND T37
    ANI M06
    OUT M05

    NETWORK 6
    LD M05
    OR I06
    OR M06
    AND I15
    AND I26
    ANI T38
    ANI M07
    OUT M06

    NETWORK 7
    LD M06
    AND T38
    OR I07
    OR M07
    ANI M10
    OUT M07

    NETWORK 8
    LD M07
    AND I16
    AND I27
    OR I10
    OR M10
    ANI T39
    ANI M11
    OUT M10

    NETWORK 9
    LD M10
    AND I22
    OR M13
    ANI M10
    OUT M13

    NETWORK 10
    LD I25
    OR I26
    OR I27
    OUT M04

    NETWORK 11
    LD M01
    AND I20
    AND I17
    OR I01
    OR M14
    ANI M15
    ANI I20
    ANI M23
    ANI M26
    OUT M14

    NETWORK 12
    LD M14
    AND I24
    OR I03
    OR M15
    ANI M16
    OUT M15

    NETWORK 13
    LD M15
    AND I13

    AND I25
    OR M16
    ANI T37
    ANI M17
    OUT M16

    NETWORK 14
    LD M16
    AND T37
    OR T4
    OR M17
    ANI M01
    ANI T41
    OUT M17

    NETWORK 15
    LD M14
    AND I24
    OR I05
    OR M20
    ANI M21
    OUT M20

    NETWORK 16
    LD M20
    AND I14
    AND I26
    OR M21
    ANI T38
    ANI M22
    OUT M21

    NETWORK 17
    LD M21
    AND T38
    OR I06
    OR M22
    ANI T42
    ANI M01
    OUT M22

    NETWORK 18
    LD M14
    AND I24
    OR I07
    OR M23

    ANI M24
    OUT M23
    NETWORK 19
    LD M23
    AND I15
    AND I27
    OR M24
    ANI T39
    ANI M25
    OUT M24

    NETWORK 20
    LD M24
    AND T39
    OR I10
    OR M25
    ANI M01
    ANI T43
    OUT M25

    NETWORK 21
    LD I25
    OR I26
    OR I27
    OUT M04
    END
    五系统安装调试
    Microwin32软件输入梯形图编译连接检查误载入PLC开模拟坚实钮观察程序运行
    I00电中间继电器M00电锁Q02电锁
    I04电Q02断开Q00电锁Q03电锁
    I02电Q00失电断开
    I05电Q01电锁中间继电器M01电锁开通延时继电器T37电开始计时
    I03电Q01失电断开Q02次电运行
    T37计时断开Q03断开身计时回路
    I01电中间继电器M00断开I03电法启动Q02
    述程中利PLC开关量软件模拟实际流程运行程程序完成指定设计求较完成工程务调试成功

    锅炉动底料系统实际工业动化控制中具高实价值目前采编程控制器继电器技术控制系统进行改造着动化技术发展单机整机容量扩动化底料系统断优化体现规模逐步扩动化程度提高控制器技术发展等方面[12]目前该系统达优点示:
    (1)结合现代动化技术实现动底料解决工劳动强度问题提高生产效率企业带高济效益动化控制发展具高纪念意义
    (2)系统智化动化方面融合PLC技术变频器技术实现整系统全动控制
    (3)系统中台设备均采埋式箱式密封减少底料运输程中外部环境污染效防止粉尘挥发时减少粉尘工身体健康危害真正实现清洁源求


    致 谢
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    参考文献
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    文档贡献者

    王***朝

    贡献于2020-09-06

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