【正文】 導(dǎo)師的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和敬業(yè)精神使作者受益非淺，李老師淵博的學(xué)識(shí)讓 作者敬佩。 3) 通過(guò) PLC 在燃油鍋爐上的使用，一方面，可減少成本，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的控制。 圖 啟動(dòng)按鈕 X1 動(dòng)作時(shí)序圖 圖 停止按鈕 X2 動(dòng)作時(shí)序圖 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 30 頁(yè) 共 37 頁(yè) 圖 蒸汽壓力 X3 動(dòng)作時(shí)序圖 圖 水位 上限 X4 動(dòng)作時(shí)序圖 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 31 頁(yè) 共 37 頁(yè) 6 總 結(jié) 這個(gè)設(shè)計(jì)是基于 PLC 的燃油鍋爐控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在研究課題和設(shè)計(jì)任務(wù)中、首先要解決的是 PLC 機(jī)型的選擇，這個(gè)任務(wù)需要去翻閱相關(guān)的書籍和網(wǎng)上查找一些新信息，翻閱和查找增加了許多新知識(shí)，包括一些 PLC 新產(chǎn)品等。 控制水位時(shí)，當(dāng) 水位低于下限 時(shí)， X5 動(dòng)作， 進(jìn)水閥 Y6 打開(kāi) ，系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)水，同時(shí)由于互鎖使出水閥被斷開(kāi)（關(guān)閉）；當(dāng)水位高 于上限 時(shí)， X4 動(dòng)作，出水閥 Y7 排水，同時(shí)由于互鎖斷開(kāi)進(jìn)水閥 Y6，即進(jìn)水閥關(guān)閉，水位正常后由 T5 關(guān)閉進(jìn)出水閥門即可完成水位控制過(guò)程。 通過(guò)對(duì)各個(gè)步驟的控制要求（啟動(dòng)、停止、異常情況和水位控制）的梯形圖的繪制，聯(lián)系各個(gè)步驟之間的相互聯(lián)系，具體考慮這些控制要求，最后得到系統(tǒng)的控制順序流圖： 啟動(dòng)（ X1）輸出： 送風(fēng)（ Y2）、 時(shí)間繼電器（ T0，以下也是 秒級(jí)，參數(shù) 6000） T0 輸出： 燃油預(yù)熱（ Y1）、時(shí)間繼電器 T1（ 參數(shù) 600） T1 輸出：子火 Y00 T2（參數(shù) 50） T2 輸出： 噴油 Y00 T3（ 參數(shù) 50） T3 輸出： 噴油 Y005 停止（ X002）：輸出內(nèi)部繼電器 M2 輸出：（ M2 常閉條件） Y00（ M2 常閉條件） Y00 （ M2 常閉條件） Y004 母火 Y005 注釋：關(guān)閉輸出其實(shí)在輸出點(diǎn)前加輸入條件（常閉開(kāi)關(guān)），而停止是外部條件，所以把其變成內(nèi)部繼電器，來(lái)使用它的常閉觸點(diǎn)。當(dāng)水位高于上限時(shí)，排水閥打開(kāi)，進(jìn)水閥關(guān)閉。送風(fēng) Y瓦斯閥 (母火 )噴氣持續(xù)進(jìn)行，啟動(dòng)完成。系統(tǒng)供電電源設(shè)計(jì)如圖 所示。 控制要求 ： 1) 起動(dòng)：該鍋爐的燃燒按一定時(shí)間間隔順序起燃。繼電器輸出可靠性高，價(jià)格低，使用電壓范圍廣，既可控制交流負(fù)載又可控制直流負(fù)載，因而使用廣泛；但因有觸點(diǎn)輸出，尤其在感性負(fù)載時(shí)繼電器觸點(diǎn)壽命較短，動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)（ 10ms 以下），因而不適應(yīng)要求高速通斷、快速響應(yīng)的工作場(chǎng)合。 FX2 系列可編程序控制器是日本三菱公司繼 F F2系列可編程序控制器之后推出的新產(chǎn)品。并應(yīng)盡量避免使 PLC 能力接近飽和，一般應(yīng)留有 30%左右的裕量。對(duì)于以數(shù)字量控制為主的 PLC 控制系統(tǒng)， PLC 的響應(yīng)速度都可以滿足要求，不必特殊考慮。 根據(jù)系統(tǒng)的控制目標(biāo)和 控制類型，從眾多的 PLC 生產(chǎn)廠中初步選擇幾個(gè)具有一定知名度的公司，如 SIEMENS， OMRON， AB等，再根據(jù)被控對(duì)象的工藝要求以及 I/O 系統(tǒng)考慮具體配置問(wèn)題。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎?/輸出點(diǎn)數(shù)類型。5S 后，關(guān)閉子火，繼續(xù)送風(fēng)，使燃燒繼續(xù)，控制鍋爐的進(jìn)出水和蒸汽壓力。系統(tǒng)原理框圖如圖 所示。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 7 頁(yè) 共 37 頁(yè) 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 燃油鍋爐 控制系統(tǒng) 基本組成部分 燃油鍋爐主要組成部分： 燃油預(yù)熱器：鍋爐啟動(dòng)前， 將鍋爐燃燒用的燃油加熱到適當(dāng)溫度以達(dá)到良好 霧 化 ，保證鍋爐的正常燃燒。 燃油鍋爐隨著城市的發(fā)展而越來(lái)越多地被應(yīng)用。 在燃煤 (特別是燃褐煤 )的電站鍋爐中采用分級(jí)燃燒或低溫燃燒技術(shù)，即延遲煤粉與空氣的混合或在空氣中摻煙氣以減慢燃燒，或把燃燒器分散開(kāi)來(lái)抑制爐溫，不但可抑制氮氧 化物生成，還能減少結(jié)渣。燃燒器噴出的煤粉氣流在爐膛中先下降，再轉(zhuǎn)彎上升。 在鍋爐的發(fā)展過(guò)程中，燃料種類對(duì)爐膛和燃燒設(shè)備有很大的影響。隨著水冷壁、過(guò)熱器和省煤器的應(yīng)用，以及鍋筒內(nèi)部汽、水分離元件的改進(jìn)，鍋筒數(shù)目逐漸減少，既節(jié)約了金屬，又有利于提高鍋爐的壓力、溫度、容量和效率。鍋爐受熱面是鍋殼外的水管，取代了鍋殼本身和鍋殼內(nèi)的火筒、火管。與此相適應(yīng)，最早的蒸汽鍋爐是一個(gè)盛水的大直徑圓筒形立式鍋殼，后來(lái)改用臥式鍋殼，在鍋殼下方磚砌爐體中燒火。提供熱水的鍋爐稱為熱水鍋爐，主要用于生活，工業(yè)生產(chǎn)中也有少量應(yīng)用。 PLC 是采用微電腦技術(shù)制造 的通用的自動(dòng)控制設(shè)備，它具有高可靠性，能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的高溫，沖擊震動(dòng)等惡劣環(huán)境，廣泛應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備、生產(chǎn)流水線和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)控制。 程序調(diào)試時(shí)序圖 ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 停止 ............................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 PLC 容量估算 ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 PLC 控制燃油鍋爐的目的和意義 ....................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 PLC 機(jī)型的選擇及各硬件性能指標(biāo)分析 ................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 4 燃油鍋爐控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 系統(tǒng)的示警電路分析 ................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 3 頁(yè) 共 37 頁(yè) 1 緒論 隨著科技的不斷進(jìn)步，自動(dòng)化技術(shù)以及電力電子技術(shù)快速提高，國(guó)內(nèi)外以繼電器為基礎(chǔ)的自動(dòng)化儀表工業(yè)鍋爐控制系統(tǒng)也得到發(fā)展， 并且 廣泛應(yīng)用 于 實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程。 鍋爐的定義及發(fā)展現(xiàn)狀 鍋爐是利用燃料或其他能源的熱能，把水加熱成為熱水或蒸汽的機(jī)械設(shè)備。 18 世紀(jì)上半葉，英國(guó)煤礦使用的蒸汽機(jī)，包括瓦特的初期蒸汽機(jī)在內(nèi)，所用的蒸汽壓力等于大氣壓力。在鍋殼的存水線以下裝上盡量多的火管，稱為臥式外燃回火管鍋爐。直水管鍋爐已不能滿足要求。隨著自動(dòng)控制和水處理技術(shù)的進(jìn)步，它們漸趨成熟。 早期爐膛低矮，燃燒效率低。燃油鍋爐的自動(dòng)化程度容易提高。工業(yè)鍋爐是生產(chǎn)過(guò)程中重要的動(dòng)力設(shè)備。通過(guò)仿真軟件的模擬和調(diào)試完成燃油鍋爐的軟件設(shè)計(jì)。 送風(fēng)設(shè)備：由鼓風(fēng)機(jī)和風(fēng)道組成，用它來(lái)供應(yīng)燃料燃燒 所需要的空氣。 燃油鍋爐 工藝 控制要求 由 PLC 組成的燃油鍋爐控制系統(tǒng)適用于配用各種進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)燃燒器的燃油鍋爐，對(duì)鍋爐實(shí)行全自動(dòng)控制，包括鍋爐水位、蒸汽壓力、燃燒系統(tǒng)的參數(shù)檢測(cè)、指示、調(diào)節(jié)等進(jìn)行控制。上、下水位分別由上限、下限水位開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)。 輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。在設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，要選擇最適宜 PLC 機(jī)型，一般應(yīng)考慮下列因素： （ 1） 系統(tǒng)的控制目標(biāo) ?？筛鶕?jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)指令系統(tǒng)提出的要求，選擇相應(yīng)的 PLC。 根據(jù)功能說(shuō)明書，可統(tǒng)計(jì)出 PLC 系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量 I/O 點(diǎn)數(shù)及模擬量I/O 通道數(shù)，以及開(kāi)關(guān)量和模擬量的信號(hào)類型。例如：作為一般應(yīng)用下的經(jīng)驗(yàn)公式是： 所需存儲(chǔ)器容量（ KB） =（ 1~）（ DI 10+DO 8+AI/O 100+CP 300） /1024 其中： DI 為數(shù)字量總輸入點(diǎn)數(shù)； DO 為數(shù)字量輸出總點(diǎn)數(shù)； AI/AO 為模擬量 I/O 通道總數(shù)； CP 為通信接口總數(shù)。 FX2N 系列 PLC 的主要技術(shù)性能如表 所示。 在鍋爐的控制要求中， 蒸 汽 壓力， 這個(gè)值的控制一般用傳感器來(lái)控制，即當(dāng)系統(tǒng)壓力超過(guò)一定值時(shí)通過(guò)傳感器將非電信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸給控制系統(tǒng)，再由控制系統(tǒng)做相應(yīng)的動(dòng)作。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 16 頁(yè) 共 37 頁(yè) 開(kāi) 始鼓 風(fēng) 機(jī) 送 風(fēng)燃 油 預(yù) 熱母 火 燃 燒異 常關(guān) 閉 子 火 、 母 火 、噴 油 泵 、 預(yù) 熱 器燃 油 預(yù) 熱 、 子火 、 噴 油 關(guān)閉 ， 正 常 燃 燒繼 續(xù) 送 風(fēng)風(fēng) 機(jī) 關(guān) 閉 清 爐 停 止子 火 燃 燒噴 油 泵 噴 油否是 1 0 m i n1 m i n5 s5 s3 0 s 異 常 情 況 消 失 圖 系統(tǒng)運(yùn)行流程圖 系統(tǒng)的 I/O 接口以及 硬件接線圖設(shè)計(jì) 由前面所述可知該系統(tǒng)有 5 個(gè)輸入， 7個(gè)輸出，其 I/O 接口如表 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 17 頁(yè) 共 37 頁(yè) 輸入接口 輸出接口 啟動(dòng)按鈕 X1 燃油預(yù)熱 Y1 停止按鈕 X2 鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng) Y2 蒸汽壓力 X3 點(diǎn)火變壓器（子火） Y3 水位上限 X4 噴油口噴油 Y4 水位下限 X5 瓦斯閥（母火） Y5 進(jìn)水電磁閥 Y6 出水電磁閥 Y7 表 系統(tǒng)輸入、輸出接口示意圖 由上表以及所選機(jī)型 FX2N24MR001 可得該系統(tǒng)的硬件接線圖，如圖 所示： 圖 系統(tǒng)硬件接線圖 系統(tǒng)供電電源設(shè)計(jì) 上圖中， PLC 接入了一個(gè)電源，可編程控制器 CPU 所需的工作電源一般都是 5V 直流電源，一般的編程接口和通信模板還需要 和 24V 直流電源，這些電源可由可編程控制器本身的電源模板供給，而 PLC 的電源模板需要外接。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第 19 頁(yè) 共 37 頁(yè) 4. 燃油鍋爐控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)各部分控制的梯形圖 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求我們繪制出相應(yīng)的梯形圖： 起動(dòng) 該鍋爐的燃燒按一定時(shí)間間隔順序起燃。 圖 系統(tǒng)異常情況自動(dòng)關(guān)火梯形圖 動(dòng)作過(guò)程：當(dāng) 蒸 汽 壓力超過(guò)允許值 ，即 X3動(dòng)作 ，或水位超過(guò)上限 ，即 X4動(dòng)作， 或水位低于下限 即 X5動(dòng)作，中間繼電器 M1 接通并自鎖，其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷燃油預(yù)熱Y子火 Y3和噴油泵 Y4，同時(shí) M1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器 T5 開(kāi)始記時(shí)（自鎖），送風(fēng)也在進(jìn)行中，進(jìn)行清爐。其起燃順序?yàn)椋? 間隔 10min 間隔 1min 間隔 5s 間隔 5s 送風(fēng) 燃油預(yù)熱 子火燃燒 噴油 母火燃燒 關(guān)閉子火、 預(yù)熱器、噴油泵 停止： 停止燃燒時(shí)，要求： 間隔 30s 停止 子火、母火、 預(yù)熱 器、噴油泵 關(guān)閉 送風(fēng) (將廢氣、雜質(zhì)吹去 )送風(fēng)停止 (清爐停止 ) 異常狀況自動(dòng)關(guān)火： 鍋爐燃燒過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)異常狀況時(shí) (即蒸 汽 壓力超過(guò)允許值，或水位超過(guò)上限，或水位低于下限 )，能自動(dòng)關(guān)火進(jìn)行清爐；異常狀況消失后，又能自動(dòng)按起燃程序重新點(diǎn)火燃燒。 停止時(shí)，在啟動(dòng)燃燒后，即 X1 按下，母火 Y5 和 送風(fēng) Y2 一直在進(jìn)行，按下停止按鈕 X2，瓦斯閥 Y5 被切斷（自鎖消失），同時(shí)啟動(dòng) M2 斷開(kāi)燃油預(yù)熱 Y子火 Y3 和噴油泵 Y4， T4 得電并開(kāi)始記時(shí)； 30S 后切斷送風(fēng) Y2，送風(fēng)停止，即清爐停止。 上述步驟基本完成了用指令表設(shè)計(jì)燃油鍋爐的 PLC 控制程序，如果要設(shè)計(jì)出實(shí)物，只需要按 I/O 接線圖和電源供給圖安裝，再輸入