【正文】 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。即： 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 23 頁(yè) 共 37 頁(yè) 間隔 30s 異常情況 子火、母火、 預(yù)熱 器、 噴油 關(guān)閉 送風(fēng) 清爐停止 觸發(fā)預(yù)熱器 重新 起燃 鍋爐水位控制： 鍋爐工作起動(dòng)后，當(dāng)水位低于下限時(shí)，進(jìn)水閥打開(kāi)，排水閥關(guān)閉。 30S 后， T5 動(dòng)作，中間繼電器 M1 被斷開(kāi)， M1 常閉節(jié)點(diǎn)恢復(fù)閉合，由 T5 送入一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，使預(yù)熱 Y1 接通并自鎖，系統(tǒng)完成重新啟燃過(guò)程。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 根據(jù)上面的控制要求，可以繪制出相應(yīng)的梯形圖，如圖 所示。 PLC 的電源模板可能包括多種輸入電壓，有 220V 交流， 110V 交流和 24V 直流等。信號(hào)有模擬量和開(kāi)關(guān)量?jī)煞N形式，這里我們采用開(kāi)關(guān)量信號(hào)。 FX2N 系列輸入類(lèi)型為直流輸入，采用直流（ DC24V）供電。 根據(jù)上面的經(jīng)驗(yàn)公式得到的存儲(chǔ)器容量估算值只具有參考價(jià)值，但在明確 PLC 要求容量時(shí)，還應(yīng)根據(jù)其他因素對(duì)其進(jìn)行修正?？紤]到在前面的設(shè)計(jì)中 I/O 點(diǎn)數(shù)可能有疏漏，并考慮到 I/O 端的分組情況以及隔離與接地要求，應(yīng)在統(tǒng)計(jì)后得出 I/O 總點(diǎn)數(shù)的基礎(chǔ)上，增加 10%~15%的裕量。從應(yīng)用 的角度考慮，有的場(chǎng)合以邏輯控制為主，有的場(chǎng)合需要算術(shù)運(yùn)算，有的場(chǎng)合可能需要更先進(jìn)、更復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 設(shè)計(jì) PLC 控制系統(tǒng)時(shí)，首要的控制目標(biāo)就是：確保生產(chǎn)的安全可靠，能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，保證產(chǎn)品高質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善信息管理等。 （３）電源的選擇 可編程序控制器的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)可編程序控制器應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)要求設(shè)計(jì)和選用外。蒸 汽 壓力由蒸 汽 壓力開(kāi)關(guān)來(lái)檢測(cè)。 鼓風(fēng)機(jī)通風(fēng) 10min 后，燃油經(jīng)燃油預(yù)熱器預(yù) 1min，由噴油泵經(jīng)噴油口打入鍋爐燃燒。 燃料供給設(shè)備：包括供油管路和油槍等。 預(yù)期實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) 實(shí)現(xiàn)燃油鍋爐的自動(dòng)控制，不但能很好的控制鍋爐的水位和蒸汽壓力等參數(shù)，還能很方便的加水和排水，基于 PLC 的控制很容易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。在石油化工領(lǐng)域，中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 6 頁(yè) 共 37 頁(yè) 它的主要作用是向生產(chǎn)裝置提供所需的合格蒸汽，其控制質(zhì)量的優(yōu)劣不僅關(guān)系到鍋爐自身運(yùn)行的效果，而且還將直接影響到相關(guān)裝置生 產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性。 70 年代石油提價(jià)后，許多國(guó)家又重新轉(zhuǎn)向利用煤炭資源。后來(lái)人們認(rèn)識(shí)到爐膛容積和結(jié)構(gòu)在燃燒中的作用，將爐膛造高，并采用爐拱和二次風(fēng)，從而提高了燃燒效率。在超臨界壓力時(shí)，直流鍋爐是唯一可以采用的一種鍋爐， 70 年代最大的單臺(tái)容量是 27兆帕壓力配 1300 兆瓦發(fā)電機(jī)組。隨著制造工藝和水處理技 術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了彎水管式鍋爐。它的金屬耗量較低，但需要很大的砌體。 18 世紀(jì)后半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。鍋爐包括鍋和爐兩大部分，鍋的原義是指在火上加熱的盛水容器，爐是指燃燒燃料的場(chǎng)所。在上個(gè)世紀(jì) 60 年代前期，我國(guó)鍋爐的控制系統(tǒng)開(kāi)始得到迅速發(fā)展 。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 2 頁(yè) 共 37 頁(yè) 5 燃油鍋爐控制系統(tǒng)程序調(diào)試結(jié)果 ......................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 控制系統(tǒng)各部分控制的梯形圖 ........................ 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 方法 1. 按以下條件選擇機(jī)型 ....................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 PLC 控制燃油鍋爐的設(shè)計(jì)內(nèi)容 ......................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 預(yù)期實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 方法 2 ........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 起動(dòng) ............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 程序調(diào)試過(guò)程 ....................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。到了 60 年代的中后期，我國(guó)引進(jìn)了國(guó)外全自動(dòng)的燃油鍋爐的控制系統(tǒng) ； 到了上個(gè)世紀(jì)的 70 年代末，我國(guó)逐漸自主研發(fā)了一些工業(yè)鍋爐的自動(dòng)化儀器，同時(shí)，在工業(yè)鍋爐的控制系統(tǒng)方面也在逐步推廣應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)。 鍋爐中產(chǎn)生的熱水或蒸汽可直接為生產(chǎn)和生活提供所需要的熱能，也可通過(guò)蒸汽動(dòng)力裝置轉(zhuǎn)換為機(jī) 械能，或再通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 19 世紀(jì)，常用的蒸汽壓力提高到 兆帕左右。 19 世紀(jì)中葉，出現(xiàn)了水管鍋爐。開(kāi)始是采用多鍋筒式。后來(lái)又發(fā)展了由輔助循環(huán)鍋爐和直流鍋爐復(fù)合而成的復(fù)合循環(huán)鍋爐。 早年制造的煤粉爐采用了 U 形火焰。這時(shí)電站鍋爐的容量也越來(lái)越大，要求燃燒設(shè)備不僅能燃燒完全，著火穩(wěn)定，運(yùn)行可靠，低負(fù)荷性能好，還必須減少排煙中的污染物質(zhì)?，F(xiàn)代燃油燃燒機(jī)多為自動(dòng)控制的燃燒機(jī)，一般采用工業(yè)程序控制器、火焰檢測(cè)器以及溫度傳感器等組成自動(dòng)控制系統(tǒng)。我國(guó)目前運(yùn)行的很多鍋爐控制系統(tǒng)自動(dòng)化水平不高、安全性低，工作效率普遍低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，因此實(shí)現(xiàn)燃油 鍋爐的自動(dòng)控制對(duì)能源消耗來(lái)說(shuō)很重要。 燃油鍋爐控制系統(tǒng)由燃油預(yù)熱器、點(diǎn)火變壓器、瓦斯閥、引風(fēng)機(jī)、油泵、進(jìn)水閥、出水閥、水位上限開(kāi)關(guān)、水位下限開(kāi)關(guān)、各種檢測(cè)儀表及監(jiān)控設(shè)備組成。點(diǎn)火時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)；噴油口噴油；點(diǎn)火變壓器接通（子火）；瓦斯閥打開(kāi)（母火）。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 10 頁(yè) 共 37 頁(yè) 3 燃油鍋爐控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PLC機(jī)型的選擇 及各硬件性能指標(biāo)分析 通常選擇 PLC 機(jī)型有以下幾種方法： 方法 1. 按以下條件選擇機(jī)型 （１）可編程序控制器的類(lèi)型： 可編程序控制器按結(jié)構(gòu)可分為整體型和模塊型兩類(lèi)，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)和控制室安裝兩類(lèi)；按 CPU 的字長(zhǎng)分為 1 位、 4位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。一般可編程序控制器的供電電源的應(yīng)設(shè)計(jì)選用２２０Ｖ交流電源，與國(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。 （ 2） PLC 的硬件配置 。 （ 6）響應(yīng)速度?？紤]裕量后的 I/O 總點(diǎn)數(shù)即為 I/O 點(diǎn)數(shù)估算值，該估算中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 12 頁(yè) 共 37 頁(yè) 值是 PLC 選型的主要技術(shù)依據(jù)，考慮到今后的調(diào)整和擴(kuò)充，選定的 PLC 機(jī)型的 I/O 能力極限值必須大于 I/O 點(diǎn)數(shù)估算值。 綜合考慮上述一些選擇要求以及對(duì) PLC 產(chǎn)品的熟悉程度，最后選擇日本三菱的 FX2系列 PLC 作為系統(tǒng)控制的機(jī)型。輸出類(lèi)型有繼電器、晶體管、雙向晶閘管三種輸出形式。 具體項(xiàng)目性能指標(biāo)如 表 所示： 項(xiàng)目 性能指標(biāo) 編程方式 梯形圖，步進(jìn)順控指令 基本指令執(zhí)行時(shí)間 指令種類(lèi) 107 條（基本指令 20 條，步進(jìn)順序指令 2 條，功能指令 85 條） 程序容量 /存儲(chǔ)器類(lèi)型 2K 步 RAM（標(biāo)準(zhǔn)配置） 4K 步 EEPROM 卡盒（選配） 8K 步 RAM、 EEPROM、 EPROM 卡盒（選配） 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 14 頁(yè) 共 37 頁(yè) 輸入繼電器（ DC 輸入） 24V DC， 7mA 光電隔離 輸出繼電器 繼電器 250V AC 、 30V DC、 2A（電阻負(fù)載） 晶體管 30V DC、 雙向晶閘管 242V AC、 輔助繼電器 通用型 500 點(diǎn)（ M0~M499） 停電保持型 524 點(diǎn)（ M500~M1023），電池后備 特殊型 256 點(diǎn)（ M8000~M8255） 狀態(tài)元件 初始化用 10 點(diǎn)（ S0~S9）用于初始狀態(tài) 通用型 490 點(diǎn)（ S10~S499） 停電保持型 400 點(diǎn)（ S500~S899） 報(bào)警 100 點(diǎn)（ S900~S999） 定時(shí)器 （ 100ms） 200 點(diǎn)（ T0~T99）， ~ (10ms) 46 點(diǎn)（ T200~T245）， ~ 1ms（積算） 4 點(diǎn)（ T246~T249）， `，電池后備 100ms（積算） 6 點(diǎn)（ T250~T255）， `，電池后備 計(jì)數(shù)器 通用加數(shù)器 100 點(diǎn)（ C0~C99）， 1~32767S，電池后備 停電保持加計(jì)數(shù)器 100 點(diǎn)（ C100~C199）， 1~32767S，電池后備 通用加減計(jì)數(shù)器 20 點(diǎn)（ C200`C220） 停電保持加減計(jì)數(shù)器 15 點(diǎn)（ C220~C234）電池后備 高速計(jì)數(shù)器 6 點(diǎn)（ C235~C256）電池后備 寄存器 同用數(shù)據(jù)寄存器 200 點(diǎn)（ D0~D199） 停電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器 312 點(diǎn)（ D200~D511） 特殊寄存器 256 點(diǎn)（ D8000`D8255） 變址寄存器 2 點(diǎn)（ V ， Z ） 文件寄存器 最大 20xx 點(diǎn)（ D1000~D2999），電池后備 表 FX2 系列 PLC 機(jī)的主要技術(shù)性能 燃油鍋爐的控制過(guò)程 分析 用 PLC 控制燃油鍋爐的啟動(dòng)、停止、出現(xiàn)異常情況時(shí)能暫停且異常情況消失后能自動(dòng)按 照 起燃順序重新工作。針對(duì)燃油鍋爐的實(shí)際情況，我們采用 220V 交流，簡(jiǎn)單不需添加變壓器，是普通電網(wǎng)就能提供。 圖 系統(tǒng)啟動(dòng)梯形圖 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 20 頁(yè) 共 37 頁(yè) 啟動(dòng)過(guò)程：按下啟動(dòng)按鈕 X1，鼓風(fēng)機(jī) Y2 開(kāi)始送風(fēng)并自鎖，通風(fēng) 10min 后 T0 動(dòng)作燃油預(yù)熱器 Y1 動(dòng)作并自鎖 ，時(shí)間 T1 同時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)， 60S 后 T1 常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，子火 Y3 點(diǎn)燃，時(shí)間 T2開(kāi)始計(jì)時(shí)， 5S 后 T2 觸點(diǎn)閉合，接通噴油口 Y4 開(kāi)始點(diǎn)燃， Y4 自鎖，時(shí)間 T3開(kāi)始計(jì)時(shí)， 5S 后 T3觸點(diǎn)閉合，母火 Y5點(diǎn)燃，同時(shí)切斷燃油預(yù)熱 Y子火 Y3和噴油泵Y4。 鍋爐水位控制 鍋爐工作 起動(dòng)后，當(dāng)水位低于下限時(shí)，進(jìn)水閥打開(kāi)，排水閥關(guān)閉。當(dāng)水位高于上限時(shí)，排水閥打開(kāi)，進(jìn)水閥關(guān)閉。 30S 后， T5 動(dòng)作，中間繼電器 M1 被斷開(kāi)， M1 常閉節(jié)點(diǎn)恢復(fù)閉合 ，由 T5 送入一個(gè)觸發(fā)信號(hào)，使預(yù)熱 Y1 接通并自鎖，系統(tǒng)完成重新啟燃過(guò)程。鍋爐部分運(yùn)行過(guò)程時(shí)序圖如圖 、圖 、圖 、圖 所示 。 PLC 應(yīng)用范圍越來(lái)越廣，學(xué)習(xí) PLC知識(shí)，更新 PLC 知識(shí)，對(duì)自己的發(fā)展也有好處。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第 32 頁(yè) 共 37 頁(yè) 附錄 指令表 啟動(dòng) LD X001 OR Y002