基于PLC控制的锅炉自动输煤系统设计 (2)

第2章 输煤系统硬件控制设计

2.1 输入和输出点地址分配及设备选择

1) 输入点确定

输煤系统中分为自动和手动两个部分，分别由旋转开关SA1-1、SA1-2控制，在整个过程中还需要有自动开车按钮、自动停车按钮、紧急停车按钮，分别用SB1、SB2、SB3表示。在手动控制中控制电动机的按钮分别由SB4、SB5、SB6、SB7、SB8表示。在系统中有正常运行信号和过载保护信号装置分别由KM、FR表示。综上所述自动输煤系统输入端点需要12个。 2) 输出点确定

在输煤系统中有五台电动机分别由五个接触器控制，分别由KM1、KM2、KM3、KN4、KM5表示。在系统中各个电动机的运行又有相对应的单机运行指示灯HL1、HL2、HL3、HL4、HL5来指示。当系统开始运行或者停止时报警电铃示警，报警电铃由HA表示。当按下自动开车按钮、自动停车按钮、紧急停车按钮时,相对应的紧急停车指示灯、正常运行指示灯、故障指示灯指示，其分别由HL7 、HL8、HL9表示。综上所述自动输煤系统输出端点需要15个。

3) PLC的选择

三菱公司FN系列PLC吸收了整体式和模块式可编程序控制器的优点，它的基本单元、扩展单元和扩展模块的高度和宽度相同。它们相互连接不用基板，仅用扁平电缆连接，紧密拼装后组成一个整齐的长方体。其体积小，很适合用于在机电一体化产品中。

在FX系列中，FX2N是其中功能最强、速度最快的微型可编程序控制器。FX2N有3000多点辅助继电器，1000点状态继电器、200多点定时器、200点16位加计数器、35点32加/减计数器、8000多点16位数据寄存器、128点跳步指针、15点中断指针。这位应用程序的设计提供了丰富的资源。所以本文选择FX2N系列的可编程控制器。

在选择PLC中FX2N是FX系列中功能最强，速度最快的微型可编程序控制器。在输煤系统中确定使用13个输入端口和15个输入端口，又考虑到需要备用端口，所以选用三菱FX2N-48MS-001来完成硬件结构配置。

4) I/O分配表

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由上述内容分析可知,共需要输入端点12个和输出端点15个,具体PLC分配如表2-1所示：自动输煤系统是由五台三相异步电动机M1~M5和一台磁选料器YA组成,SA1为自动/手动转换开关,SB1和SB2为自动开车/停车按钮,SB3为事故紧急停车按钮,SB4~SB8为五个控制按钮。HA为开车/停车电铃示警,用来提示在输煤机附近的工作人员注意安全。八个指示灯HL1、HL2、HL3、HL4、HL5、HL7 、HL8、HL9，主要用于各电动机运行或停止指示。

表2-1 自动输煤系统输入/输出点地址分配表

1 SA1-1 2 SA1-2 3 SB1 4 SB2 5 SB3 6 SB4 7 SB5 8 SB6 9 SB7 10 SB8 11 KA 输入 系统手动控制开关 系统自动控制开关 自动开车按钮 自动停车按钮 紧急停车按钮 给料器和磁选料器手动按钮 送煤机P1手动按钮 破碎机手动按钮 提升机手动按钮 送煤机P2手动按钮 输出 X0 X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 KM1 给料器和磁选料器接触器 KM2 KM3 KM4 KM5 送煤机P1接触器 破碎机接触器 提升机接触器 送煤机P2接触器 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y10 Y11 Y12 Y13 Y14 Y15 Y16 Y17 HL1 给料器和磁选料器接触器运行指示 HL2 送煤机P1运行指示 HL3 破碎机运行指示 提升机运行指示 送煤机P2运行指示 报警电铃 手动运行指示灯 紧急停车指示灯 正常运行指示灯 故障指示灯 X10 HL4 X11 HL5 X12 HA 磁选料器运行正常信号 12 FR1-FR5 电机过载保护信号 13 14 15

5)主要设备的选择 A、电动机的选择

X13 HL6 HL7 HL8 HL9 根据实际考察估算，选择电动机的型号为：

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给料器、破碎机选择Y132S1-2，功率5.5KW，额定电压380V、额定电流11.1A。送煤机P1、送煤机P2，提升机选择Y225M-2,功率为45KW，额定电压380V、额定电流83.9A。

B、熔断器选择

熔断器熔体的额定电流Ier的选择必需满足下列条件： 熔体在线路中或电动机正常工作时不应熔断需满足：

Ier ≥ Ijs

式中Ijs为正常运行时流经熔体的工作电流。对于单台电动机支线，Ijs就是 电动机的额定电流（A）；

熔体在电动机启动时不应熔断需满足：

Ier ≧

Iqd a式中a为躲开电动机启动电流的计算系数，其值与电动机的启动情况（轻载或重载启动）、熔断器的型号特性及熔体的额定电流Ier值得大小因数有关。

根据上述条件，经查《工业企业供电》中表3-3，《电力工程电气设备手册》经计算所选相应熔断器。保护给料器、破碎机相应熔断器为RL1 50/30，保护送煤机P1、提升机、送煤机P2相应熔断器为RL1 200/150。

C、接触器选择

根据要求接触器选择SUNWORLD CJ20系列220V交流接触器，接触器适用于不间断工作制，断续周期工作制，各设备所选对应接触器为给料器、破碎机对应接触器为CJ20-25型号，送煤机P1、提升机、送煤机P2对应的接触器为J20-100型号。

D、继电器选择

电动机M1、M2、M3、M4、M5分别由继电器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5来实现过载保护，使用中应该考虑电动机的工作环境、启动情况、负载性质等因素具体应按以下几个方面来选择。

（1）根据被保护电动机的实际启动时间选取6倍额定电流下具有相应可返回时间的热继电器。一般热继电器的可返回时间大约为6倍额定电流下动作时间的50%~70%。

(2) 热元件额定电流一般可按式2-1确定

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In= (0.95~1.05) Imn （2-1）

式中：In为热元件额定电流，Imn为电动机的额定电流

根据电动机的额定电流可选择给料器、破碎机所对应的热继电器选择TR16-20/3D型号，送煤机P1、提升机、送煤机P2对应的热继电器选择TR16-150/3型号。

E、电铃与指示灯的选择

其中指示灯功率选择为0.25KW，电铃HA选择为8W,电源都为交流电220V。 2.2 主电路设计

根据系统需要设计出电路如图2-1所示

图2-1 锅炉车间运煤机组系统主电路图

1)给料器、送煤机P1、破碎机、提升机、送煤机P2的电动机分别为M1、M2、M3、M4、M5，它们分别由继电器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5来控制实现电路的过载保护。

2)QF为电源总开关，电源总开关既可以完成主电路的短路保护，又起到分

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段三相交流电源的作用，而且电源总开关使用和维护也很方便。

3)熔断器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5分别实现系统中各负载回路的短路保护。当发生过载时熔断器断掉，使系统不能工作。

4)主电路中接触器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5分别控制三相异步电动机M1、M2、M3、M4、M5。 2.3 PLC控制电路

绘制PLC控制电路接线图如下图2-2所示:

图2-2 PLC控制电路接线图

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