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PLC控制电厂输煤系统及变频调速的毕业设计

来源:用户分享 时间:2025/7/30 16:17:31 本文由loading 分享 下载这篇文档手机版
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卸煤流程主要指将厂外来煤(包括汽车、火车、轮船等途径),通过卸煤设备卸到厂内储煤站,以备使用。

堆煤流程主要是通过堆料机对卸到卸煤站的煤进行整理,以方便输煤系统上煤。 上煤流程是输煤系统工艺的关键环节。通过输煤皮带机完成将原煤从煤场输送到原煤仓的过程,同时通过辅助的碎煤机、筛煤机、除铁器、采样装置、电子皮带秤等设备完成对筛分、计量等处理,以达到使用要求。

配煤流程主要是将从上煤系统输送来的煤按照一定的要求、规律、顺序地分配到机组受煤仓中。

2.2 输煤系统的控制要求

输煤系统有输煤线,包括给煤机、皮带机、振动筛、破碎机等共18台设备,在电厂中有着极为重要的地位,一旦不能正常工作,发电就会受到影响。为了保证生产运行的可靠性,输煤系统采用自动(联锁)、手动(单机)两种控制方式,自动、手动方式由开关进行切换。由于输煤廊环境恶劣,全部操作控制都在主厂房的主控制室里进行,仪表盘上设有各个设备的启、停按钮,还有为PLC提供输入信号的控制开关。输煤设备控制功能由PLC实现,设备状态监测和皮带跑偏监测以及事故纪录功能则由上级工业控制计算机完成。

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:

供煤时,各设备的启动、停止必须遵循特定的顺序,即对各设备进行联锁控制; 各设备启动和停止过程中,要合理设置时间间隔(延时)。启动延时统一设定为12s。停车延时按设备的不同要求而设定,分为10s、20s、30s、40s、60s几种,以保证停车时破碎机为空载状态,各输煤皮带上无剩余煤;

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,其前方(指供料方向)设备也立即停车。其后方的设备按一定顺序及延时联锁停车;

各输煤皮带设有双向跑偏开关,跑偏15度时发出告警信号,跑偏30度时告警并自动停车;

可显示各机电设备运行状况,并对输煤过程有关情况(报警、自动停机等)做出实时纪录。

同时输煤系统控制原则有: 上煤原则

1 流程预启:进行流程选择,并启动相应流程上的预启动设备,做好启动准备。 2 流程启动:接收到流程启动允许信号后系统主设备按逆煤流方向延时顺序启动。 3 流程停止:停止指令下达后,系统主设备按顺煤流方向延时顺序停止。

4 故障联锁停机:当所选流程上的系统主设备发生故障时,立即联锁跳停设备故障点上游逆煤流方向的主设备。

5 重故障信号:急停,拉绳,重跑偏,重堵塞,打滑等指令或信号将直接导致系统联锁跳停。

配煤原则

1 顺序配煤:先设定一个尾仓,从第一个原煤仓开始进行配煤。煤斗以相同的时间(或依据煤仓料位)依次配煤,直到尾仓和尾仓前所有煤斗发出高煤位信号为止。顺序配煤时如有煤仓出现低煤位信号,则停止顺序配煤。优先给低煤位配煤。

2 优先配煤:当有煤仓出现低煤位信号时,正常进行配煤的煤斗停止配煤并记忆先

补低煤位仓。直至低煤位消失,再按记忆煤斗的正常顺序把煤仓逐个加到高煤位。当多个仓同时出现低煤位时,对这些仓按从前向后的顺序进行轮换的配煤,直至低煤位消失。 3 余煤配煤:当停机信号发出后,皮带上余煤均匀配给每个仓,直至原煤仓皮带机停止运行[2]。

2.3 PLC软件简介

可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller,PLC),它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入输出控制各种类型的机械或生产过程。

2.3.1 基本结构

可编程逻辑控制器实质是一种专用于工业控制的计算机,其硬件结构基本上与微型计算机相同,基本构成为:

(一) 电源

可编程逻辑控制器的电源在整个系统中起着十分重要的作用。如果没有一个良好的、可靠的电源系统是无法正常工作的,因此,可编程逻辑控制器的制造商对电源的设计和制造也十分重视。一般交流电压波动在+10%(+15%)范围内,可以不采取其它措施而将PLC直接连接到交流电网上去

(二) 中央处理单元(CPU)

中央处理单元(CPU)是可编程逻辑控制器的控制中枢。它按照可编程逻辑控制器系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据;检查电源、存储器、IO以及警戒定时器的状态,并能诊断用户程序中的语法错误。当可编程逻辑控制器投入运行时,首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据,并分别存入IO映象区,然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序,经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入IO映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后,最后将IO映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置,如此循环运行,直到停止运行。

为了进一步提高可编程逻辑控制器的可靠性,近年来对大型可编程逻辑控制器还采用双CPU构成冗余系统,或采用三CPU的表决式系统。这样,即使某个CPU出现故障,整个系统仍能正常运行。

(三) 存储器

存放系统软件的存储器称为系统程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。

(四) 输入输出接口电路

1.现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路,作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。

2.现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成,作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的执行部件输出相应的控制信号。

(五) 功能模块

如计数、定位等功能模块。

2.3.2 工作原理

当可编程逻辑控制器投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,

即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间,可编程逻辑控制器的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。

(一) 输入采样阶段

在输入采样阶段,可编程逻辑控制器以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据,并将它们存入IO映象区中的相应的单元内。输入采样结束后,转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中,即使输入状态和数据发生变化,IO映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此,如果输入是脉冲信号,则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期,才能保证在任何情况下,该输入均能被读入。

(二) 用户程序执行阶段

在用户程序执行阶段,可编程逻辑控制器总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时,又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路,并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算,然后根据逻辑运算的结果,刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态;或者刷新该输出线圈在IO映象区中对应位的状态;或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。

即,在用户程序执行过程中,只有输入点在IO映象区内的状态和数据不会发生变化,而其他输出点和软设备在IO映象区或系统RAM存储区内的状态和数据都有可能发生变化,而且排在上面的梯形图,其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用;相反,排在下面的梯形图,其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 在程序执行的过程中如果使用立即IO指令则可以直接存取IO点。即使用IO指令的话,输入过程影像寄存器的值不会被更新,程序直接从IO模块取值,输出过程影像寄存器会被立即更新,这跟立即输入有些区别。

(三) 输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后,可编程逻辑控制器就进入输出刷新阶段。在此期间,CPU按照IO映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路,再经输出电路驱动相应的外设。这时,才是可编程逻辑控制器的真正输出。

2.3.3 功能特点

可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。

(一) 系统构成灵活,扩展容易,以开关量控制为其特长;也能进行连续过程的PID回路控制;并能与上位机构成复杂的控制系统,如DDC和DCS等,实现生产过程的综合自动化。

(二) 使用方便,编程简单,采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言,而无需计算机知识,因此系统开发周期短,现场调试容易。另外,可在线修改程序,改变控制方案而不拆动硬件。

(三) 能适应各种恶劣的运行环境,抗干扰能力强,可靠性强,远高于其他各种机型[3]。

2.3.4 PLC元件与基本指令

(一) PLC元件

1. 输入继电器(X)

输入端子外部输入X1PLC线圈X1X1常开触点COMDC 24X1常闭触点图2.3输入继电器X1的等效电路

输入继电器与输入端相连,它是专门用来接受PLC外部开关信号的元件。PLC通过输入接口将外部输入信号状态(接通时为“1”,断开时为“0”)读入并存储在输入映象寄存器中。如图2.3所示为输入继电器X1的等效电路。

输入继电器必须由外部信号驱动,不能用程序驱动,所以在程序中不可能出现其线圈。由于输入继电器(X)为输入映象寄存器中的状态,所以其触点的使用次数不限。

FX系列PLC的输入继电器以八进制进行编号,FX2N输入继电器的编号范围为X000~X267(184点)。注意,基本单元输入继电器的编号是固定的,扩展单元和扩展模块是按与基本单元最靠近开始,顺序进行编号。例如:基本单元FX2N-64M的输入继电器编号为X000~X037(32点),如果接有扩展单元或扩展模块,则扩展的输入继电器从X040开始编号。

2. 输出继电器(Y)

输出继电器是用来将PLC内部信号输出传送给外部负载(用户输出设备)。输出继电器线圈是由PLC内部程序的指令驱动,其线圈状态传送给输出单元,再由输出单元对应的硬触点来驱动外部负载。如图2.4所示为输出继电器Y0的等效电路。

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