【文章內(nèi)容簡介】 模塊，組成不同 I/O點 控制系統(tǒng) ； （ 3） FX2N系列有 許多特殊 功能模塊 如 輸入輸出模塊、溫度調(diào)節(jié)模塊 、高速計數(shù)器模塊 等 ； （ 4）體積小，功能強，使用方便，程序語言簡單易學(xué)。 PLC 容量估算 主要有 兩 方面：一 、 I/O點數(shù)；二、存儲器 容量。 （ 1） I/O點數(shù)的估算 [12] 查閱三菱 FX2N系列 PLC的說明， 該型號 PLC的 I/O量，在產(chǎn)品說明書上可以查的到，在統(tǒng)計的基礎(chǔ)上應(yīng)該加上 10%15%的余量。 （ 2） 存儲器容量估算 占用 PLC存儲器 的內(nèi)存 統(tǒng)計 量 大致如下： 輸入 信號 （量） 所需存儲器字數(shù) =輸入 的 點數(shù) 10 ； 輸出 信號 （量） 所需存儲器字數(shù) =輸出 的 點數(shù) 8 ； 模 擬信號（量） 所需存儲器字數(shù) =通道數(shù) 100 ； 通信接口所需存儲器字數(shù) =接口 數(shù) 300 ； 綜合考慮上述一些選擇要求以及對 PLC產(chǎn)品的熟悉程度，最后選擇日本三菱的FX2N系列 PLC作為系統(tǒng)控制的機型。 （ 3）基本參數(shù) 該控制系統(tǒng)共有 5個輸入（啟動 X停止 X蒸汽壓力 X 水位 上限 X 水位 下限 X5）， 7個輸出（預(yù)熱 Y送風(fēng) Y子火 Y母火 Y噴油 Y進水閥 Y出水閥Y7），輸入 /輸出（ I/O） 口 的 總點數(shù)為 12， 根據(jù) 三菱 FX2N系列 PLC的說明，得知該型號 PLC的 I/O量，在統(tǒng)計的基礎(chǔ)上應(yīng)該加上 10%15%的余量?？紤]到 該系統(tǒng)的控制要求精度不是很高和對成本的 控制 ，最后選擇 FX224MR機型（ 12個輸入點， 12個輸出點）作為該系統(tǒng)的 PLC機型。信號有模擬量和開關(guān)量兩種，本文采用開關(guān)量信號 [13]。 如表41所示。 14 表 41 FX2N 系列 PLC機的主要技術(shù)性能 項目 性能指標(biāo) 編程方式 梯形圖，步進順控指令 基本指令執(zhí)行時間 容量 /存儲器 2K步 RAM 繼電器（輸入） 24V DC， 7mA 輸出繼電器 繼電器 250V AC 、 30V DC、 2A 輔助繼電器 通用型 500點（ M0M499） 狀態(tài)元件 初始化用 10點（ S0S9）用于初始狀態(tài) 通用型 490點（ S10S499） 定時器 （ 100ms） 200點（ T0T99）， 1ms（積算） 4點（ T246T249）， `，電池后備 100ms（積算） 6點（ T250T255）， `，電池后備 加計數(shù)器 100點， 132767S 高速計數(shù)器 6點（ C235C256）電池后備 變址寄存器 2點（ V ， Z ） 嵌套指標(biāo) N0N7（ 8點） 其它器件的選型 壓力 傳感 器、流量 傳感 器、液位 傳感 器，輸出 4～ 20mA，根據(jù)工藝參數(shù)選擇合適量程。 汽包壓力表帶有上限和上上限開關(guān)，當(dāng)指針指向上限位置時，上限開關(guān)自動接通，當(dāng)指針指向上上限位置時，上上限開關(guān)自動接通。 系統(tǒng)的 I/O 接口以及硬件接線圖 由前面所述可知該系統(tǒng)有 5個輸入， 7個輸出，如表 42所示。 表 42 系統(tǒng)輸入、輸出 示意 輸入 輸出 啟動 X1 燃油預(yù)熱 Y1 停止 X2 鼓風(fēng)機送風(fēng) Y2 蒸汽壓力 X3 點火變壓器（子火） Y3 上限水位 X4 瓦斯閥（母火） Y4 15 下限水位 X5 噴油口噴油 Y5 進水閥 Y6 出水閥 Y7 由上表以及所選機型 FX224MR可的該系統(tǒng)的硬件接線圖，如圖 43系統(tǒng)硬件接線圖 所示。 圖 43 系統(tǒng)硬件接線圖 針對燃油鍋爐的實際情況，我們采用 220V交流，簡單不需添加變壓器，普通電網(wǎng)就能提供。系統(tǒng)供電設(shè)計如圖 44所示。 啟動 停止 下限位 上限位 電源 預(yù)熱 送風(fēng) 子火 母火 出水閥 進水閥 噴油 Y6 Y5 Com2 Y4 Y3 Y2 Y1 Com1 Y7 X5 X4 X3 X2 X1 Com N L 220V AC FX2N24MR 蒸汽壓力 16 圖 44 系統(tǒng)供電電路 在圖中，系統(tǒng)總電源通過總開關(guān)接入 PLC，總開關(guān)實現(xiàn)整個電源系統(tǒng)的控制，交流 220V電源通過電源開關(guān)接入隔離變壓器。 隔離變壓器 交流穩(wěn)壓器或UPS 系統(tǒng)電源開關(guān) L N PE 電源開關(guān) PS L N PE CPU I/O… PS L N PE I/O… 17 鍋爐水位控制 圖 開始 啟動循環(huán)泵 啟動 1變 頻器 啟動 1變頻器 壓力不足 否 切換到工頻運行 啟動另一臺泵 壓力過大 停止一臺泵 另一臺切換到變頻運行 壓力控制 PID 確定變頻器頻率 結(jié)束 2變頻器 是 否 啟動水泵 是 否 是 否 18 圖 45 循環(huán)泵控制流程圖 下圖 46所示為循環(huán)泵電氣控制圖 ： 1 循 環(huán) 水 泵F R 5P EQ F 7K M 7變 頻 器K M 8Q F 8 Q F 9K M 92 循 環(huán) 水 泵P E3 循 環(huán) 水 泵F R 7P EQ F 1 0K M 1 0變 頻 器K M 1 1Q F 1 1 Q F 1 2K M 1 24 循 環(huán) 水 泵F R 8P EF R 6 圖 46 循環(huán)泵系統(tǒng)電氣控制圖 系統(tǒng)主電路接線圖 鍋爐燃燒控制系統(tǒng) 主電路圖如圖 47所示， 下圖中所示 M M M M4分別為爐排電機、鼓風(fēng)機、引風(fēng)機、 給水泵。 Q KM 13 ～Q F 1K M 1F R 1輸 入端 子F R A 7 4 0UVWT S RM 33 ～K M 3F R 3Q F 3M 43 ～Q F 4控制端WVUF R 4K M 43 8 0 V～0 ~ 5 VM 23 ～Q F 2K M 2F R 2F U圖47 鍋爐燃燒控制系統(tǒng)的主電路圖 19 電機及驅(qū)動控制選型 電機及噴油泵的選型 本課題選用的 WNS型燃氣鍋爐 。 進行油泵的選型。鼓風(fēng)機為 Y90L41，功率為；噴油泵功率為 ，額定電壓為 380V，型號為 Y90L6。 變頻器選型 本設(shè)計 采用的變頻器是三菱 公司研發(fā) 的 FRA740型號 [14]， 該變頻器調(diào)節(jié)電機速率精度高、調(diào)節(jié)平滑、簡單易行、操作方便且其功率小，耗能小。 變頻器外部 接線圖如圖 48所示。 圖 48 變頻器外部接線 示意 圖 檢測元件選型 溫度 檢測 傳感器 K型熱電偶 ， 型號為 WZP230， 測溫 范圍 200～ 1200度，電壓DC24V， 采用一般供電電壓， 環(huán)境溫度 0～ 80℃ ；測量蒸汽溫度、水溫和燃油溫度的熱電偶型號 均 相同，均為 WZP230型熱電偶，測溫范圍 200～ 1200℃ ，供電電壓 DC24V，環(huán)境溫度 0～ 80℃ 用 鉑熱電阻 。 05V W V U 電動機 U V W 20 第五章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 系統(tǒng)流程圖 Y Y N N Y N 啟動 開給水泵 HHx？ 開爐排電機鼓風(fēng)機點火 H、 L L2 PLC 給水閥 P1 引風(fēng)機 變頻器 PLC P2Ps？ 開放氣閥 P2Pss？ 聲光報警停止?fàn)t排電機、給水泵、引風(fēng)機、鼓風(fēng)機 21 圖 51 鍋爐 控制 流程圖 運行過程：按啟動按鈕，開給水泵，汽包加水，汽包水位 H 檢測，若汽包水位H不高于汽包水位下限，繼續(xù)給加水，系統(tǒng)循環(huán)，到汽包水位高于 H 下 ；若汽包水位H高于汽包水位下限 H 下 時，開爐排電機、引風(fēng)機、鼓風(fēng)機，點火。若汽包壓力 P不高于汽包壓力上限 P 上 ，返回，系統(tǒng)繼續(xù)運行；若汽包壓力 P 高于汽包壓力上限 P 上 ，打開放氣閥，打開放氣閥，汽包壓力 P 小于汽包壓力 P 上上 ，系統(tǒng)繼續(xù)正常運行；打開放氣閥后，汽包壓力高于汽包壓力 P 上上 ，各設(shè)備均停止，同時報警。燃油鍋爐如圖 51所示 。 系統(tǒng)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 啟動，按下 X1，預(yù)熱 Y1 開始，時間 T1； 60S 后送風(fēng) Y2 啟動并自鎖，子火 Y3開始燃燒并 T2 記時； 5S 后母火 Y4燃燒并 T3記時； 5S后開始噴油 Y5， Y5 斷開子火Y3母火 Y4，啟動完成。 根 據(jù)控制要求，可繪 出相應(yīng)的梯形圖，如圖 52所示。 圖 52 系統(tǒng)啟動梯形圖 停止 停止，按下 X1，斷預(yù)熱 Y1和噴油 Y5，中間繼電器 M2啟動并 T4記時， M2斷開 Y3子火和母火 Y4， Y2繼續(xù)送風(fēng)； T4記時 20S后斷開 M2和送風(fēng) Y2，完成停止。 根據(jù)系統(tǒng)停止 22 的控制要求，繪制出相應(yīng)的梯形圖，如圖 53所示。 圖 53 系統(tǒng)停止梯形圖 異常自動關(guān)火 緊急情況，蒸汽壓力 X3超過允許值或水位 X4超過上限，即 X X X5有一個開始動作，中間繼電器 M1接通并自鎖， M1斷開燃油預(yù)熱 Y1，子火 Y3 母火 Y4，噴油 Y5。時間繼電器 T5記時，進行清爐； 20S后，繼電器 T5記時完， T5斷開送風(fēng) Y2，中間繼電器 M1，清爐完畢。 M1常閉觸點恢復(fù)閉合， T5送入一個觸發(fā)信號，接通燃油預(yù)熱 Y1。系統(tǒng)重新起燃過程。 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求，繪制出相應(yīng)的梯形圖，如圖 54所示。 圖 54 系統(tǒng)異常情況自動關(guān)火梯形圖 鍋爐水位控制 水位低于下限， X4動作，進水閥 Y7自鎖開始進水，出水閥 Y6斷開；到水位到達一定位置。水位高于上限，即 X5動作，出水閥 Y6自鎖開始排水，進水閥 Y7被斷開。根據(jù)控制要求繪制出梯形圖，如圖 55所示。 23 圖 55 系統(tǒng)水位控制梯形圖 系統(tǒng)總梯形圖 系統(tǒng)運行控制 （ 1）控制順序表 1） 啟動 過程 （ X001） 輸出 1： 預(yù)熱（ Y001）、 噴油 （ Y005） 、時間繼電器 （ M） T1輸出 2：送風(fēng)（ Y002）、子火 Y00 T2（參數(shù) 50） T2輸出 3：母火 Y004 T3輸出 4：噴油 Y005 2） 停止 過程 （ X002）：輸出繼電器 （ M2） 輸出 5：（ M2常閉條件下 ） Y00（ M2常閉條件） Y00子火 Y00母火 Y004 同時輸出 5：間隔時間 T4（參數(shù) 200）、 （ T4常閉） Y002 3） 異常情況下 輸入 ： M1 蒸汽壓力輸入： X003（ pressure sensor） 高限 水位輸入： X004（ level high sensor） 低限水位 輸入： X005（ level low sensor） X X X5輸出 6： M1 M1控制輸出 7：（ M1常閉） Y00（ M1常閉） Y00 T005（參數(shù) 200） T005輸出：（ T5常閉） Y002 4） 開閥： 24 汽包 水位低 X005輸出：進水閥 Y006 汽包 水位高 X004輸出：排水閥 Y007 Y00 Y007互鎖 （ 2）梯形圖 1）畫出梯形圖 通過 寫出 以上的控制順序表，大致可以編寫最后的梯形圖了，最后得到系統(tǒng)的總梯形圖如圖 56所示。 25 圖 56 系統(tǒng)總控制梯形圖 2）系統(tǒng)運行 梯形圖分析 1） 啟動，按下 X1， 預(yù)熱 Y1開始，時間 T1； 60S后送風(fēng) Y2啟動并自鎖， 子火 Y3開始燃燒并 T2記時； 5S后母火 Y4燃燒 并 T3記時； 5S后開始噴油 Y5， Y5斷開子火 Y3母火Y4， 啟動完成。 2） 停止 ，按 下 X1， 斷 預(yù)熱 Y1和噴油 Y5， 中間繼電器 M2啟動 并 T4記時， M2斷開 Y3子火和母火 Y4， Y2繼續(xù) 送風(fēng)； T4記時 20S后斷開 M2和送風(fēng) Y2，完成停止。 3） 緊急情況 ，蒸汽壓力 X3超過允許值或水位 X4超過上