【文章內(nèi)容簡介】 控制直流負(fù)載，因而使用廣泛；但因有觸點輸出，尤其在感性負(fù)載時繼電器觸點壽命較短，動作響應(yīng)時間較長（ 10ms 以下），因而不適應(yīng)要求高速通斷、快速響應(yīng)的工作場合。晶體管輸出是無觸點輸出，動作響應(yīng)時間短（ 以下），用于控制直流負(fù)載。雙向晶閘管輸出亦是無觸點輸出，動作響應(yīng)時間較短，用于控制交流負(fù)載。晶體管和雙向晶閘管輸出過載 、過壓能力較差，價格高，因而適應(yīng)于要求快速通斷、快速響應(yīng)的工作場合。 由前述的燃油鍋爐示意圖及運行、控制要求可知該控制系統(tǒng)共有 5個輸入（ 啟動 X停止 X蒸 汽 壓力 X上限 X下限 X5）， 7 個輸出（ 預(yù)熱 Y送風(fēng) Y子火 Y噴油 Y母火 Y進水閥 Y出水閥 Y7），輸入 /輸出（ I/O）總點數(shù)為 12，考慮到控制對象系統(tǒng)有可能有所變動或擴展以及保留 10~15%裕量，同時該系統(tǒng)的控制要求精度不是很高和對成本的考慮，最后選擇 FX2N24MR001 機型（ 12 個輸入點， 12 個輸出點）作為該系統(tǒng)的 PLC 機 型。 在鍋爐的控制要求中， 蒸 汽 壓力， 這個值的控制一般用傳感器來控制，即當(dāng)系統(tǒng)壓力超過一定值時通過傳感器將非電信號轉(zhuǎn)化為電信號傳輸給控制系統(tǒng)，再由控制系統(tǒng)做相應(yīng)的動作。信號有模擬量和開關(guān)量兩種形式，這里我們采用開關(guān)量信號。 具體項目性能指標(biāo)如 表 所示： 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 指令種類 107 條（基本指令 20 條，步進順序指令 2 條，功能指令 85 條） 程序容量 /存儲器類型 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)計說明書 第 14 頁 共 37 頁 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（ M0~M499） 停電保持型 524 點（ M500~M1023），電池后備 特殊型 256 點（ M8000~M8255） 狀態(tài)元件 初始化用 10 點（ S0~S9）用于初始狀態(tài) 通用型 490 點（ S10~S499） 停電保持型 400 點（ S500~S899） 報警 100 點（ S900~S999） 定時器 （ 100ms） 200 點（ T0~T99）， ~ (10ms) 46 點（ T200~T245）， ~ 1ms（積算） 4 點（ T246~T249）， `，電池后備 100ms（積算） 6 點（ T250~T255）， `，電池后備 計數(shù)器 通用加數(shù)器 100 點（ C0~C99）， 1~32767S，電池后備 停電保持加計數(shù)器 100 點（ C100~C199）， 1~32767S，電池后備 通用加減計數(shù)器 20 點（ C200`C220） 停電保持加減計數(shù)器 15 點（ C220~C234）電池后備 高速計數(shù)器 6 點（ C235~C256）電池后備 寄存器 同用數(shù)據(jù)寄存器 200 點（ D0~D199） 停電保持?jǐn)?shù)據(jù)寄存器 312 點（ D200~D511） 特殊寄存器 256 點（ D8000`D8255） 變址寄存器 2 點（ V ， Z ） 文件寄存器 最大 20xx 點（ D1000~D2999），電池后備 表 FX2 系列 PLC 機的主要技術(shù)性能 燃油鍋爐的控制過程 分析 用 PLC 控制燃油鍋爐的啟動、停止、出現(xiàn)異常情況時能暫停且異常情況消失后能自動按 照 起燃順序重新工作。 控制要求 ： 1) 起動：該鍋爐的燃燒按一定時間間隔順序起燃。其起燃順序為： 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)閉中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計說明書 第 15 頁 共 37 頁 子火、 預(yù)熱器、噴油泵 2) 停止：停止燃燒時，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 ) 3) 異常狀況自動關(guān)火：鍋爐燃燒過程中，當(dāng)出現(xiàn)異常狀況時 (即蒸 汽 壓力超過允許值，或水位超過上限，或水位低于下限 )，能自動關(guān)火進行清爐；異常狀況消失后，又能自動按起燃程序重新點火燃燒。即： 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 觸發(fā)預(yù)熱器 停止 重新 起燃 4) 鍋爐水位控制：鍋爐工作起動后，當(dāng)水位低于下限時，進水閥打開，排水 閥關(guān)閉。當(dāng)水位高于上限時，排水閥打開，進水閥關(guān)閉。 燃油鍋爐的運行流程圖設(shè)計 根據(jù)系統(tǒng)的控制要求可得運行流程圖，如圖 。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計說明書 第 16 頁 共 37 頁 開 始鼓 風(fēng) 機 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 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)運行流程圖 系統(tǒng)的 I/O 接口以及 硬件接線圖設(shè)計 由前面所述可知該系統(tǒng)有 5 個輸入， 7個輸出，其 I/O 接口如表 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計說明書 第 17 頁 共 37 頁 輸入接口 輸出接口 啟動按鈕 X1 燃油預(yù)熱 Y1 停止按鈕 X2 鼓風(fēng)機送風(fēng) Y2 蒸汽壓力 X3 點火變壓器（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 上圖中， PLC 接入了一個電源，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。 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。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，是普通電網(wǎng)就能提供。系統(tǒng)供電電源設(shè)計如圖 所示。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計說明書 第 18 頁 共 37 頁 圖 系統(tǒng)供電電路 在圖中，系統(tǒng)總電源通過電源總開關(guān)接入 PLC 系統(tǒng)中 ，系統(tǒng)電源總開關(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。經(jīng)過隔離變壓器后，通過交流穩(wěn)壓器或 UPS 不間斷電源為系統(tǒng)供電。在電網(wǎng)電壓較穩(wěn)定的情況下也可以不用交流穩(wěn)壓器或 UPS不間斷電源。通過交流穩(wěn)壓器或 UPS不間斷電源為 PLC的電源模板供電。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計說明書 第 19 頁 共 37 頁 4. 燃油鍋爐控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計 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 該鍋爐的燃燒按一定時間間隔順序起燃。其起燃順序為： 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。 圖 系統(tǒng)啟動梯形圖 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計說明書 第 20 頁 共 37 頁 啟動過程：按下啟動按鈕 X1，鼓風(fēng)機 Y2 開始送風(fēng)并自鎖，通風(fēng) 10min 后 T0 動作燃油預(yù)熱器 Y1 動作并自鎖 ，時間 T1 同時開始計時， 60S 后 T1 常開觸點閉合，子火 Y3 點燃，時間 T2開始計時， 5S 后 T2 觸點閉合，接通噴油口 Y4 開始點燃， Y4 自鎖，時間 T3開始計時， 5S 后 T3觸點閉合，母火 Y5點燃，同時切斷燃油預(yù)熱 Y子火 Y3和噴油泵Y4。送風(fēng) Y瓦斯閥 (母火 )噴氣持續(xù)進行，啟動完成。 停止 停止燃燒時，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 ) 根據(jù)系統(tǒng)停止的控制要求，繪制出相應(yīng)的梯形圖，如圖 。 圖 系統(tǒng)停止梯形圖 停止過程：在啟動燃燒后，即 X1 按下，母火 Y5 和送風(fēng) Y2 一直在進行，按下停止按鈕 X2，瓦斯閥 Y5被切斷（自鎖消失），同時啟動 M2 斷開燃油預(yù)熱 Y子火 Y3 和噴油泵 Y4， T4 得電并開始記時； 30S 后切斷送風(fēng) Y2，送風(fēng)停止，即清爐停止。 異常狀況自動關(guān)火 鍋爐燃燒 過程中，當(dāng)出現(xiàn)異常狀況時 (即蒸 汽 壓力超過允許值，或水位超過上限，中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計說明書 第 21 頁 共 37 頁 或水位低于下限 )，能自動關(guān)火進行清爐；異常狀況消失后，又能自動按起燃程序重新點火燃燒。即： 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 觸發(fā)預(yù)熱器 停止 重新 起燃 根據(jù)系統(tǒng)在異常情況下自動關(guān)火的控制要求，可以 繪制出相應(yīng)的梯形圖，如圖 。 圖 系統(tǒng)異常情況自動關(guān)火梯形圖 動作過程：當(dāng) 蒸 汽 壓力超過允許值 ，即 X3動作 ，或水位超過上限 ，即 X4動作， 或水位低于下限 即 X5動作，中間繼電器 M1 接通并自鎖，其常閉觸點斷開，切斷燃油預(yù)熱Y子火 Y3和噴油泵 Y4，同時 M1的常開觸點閉合，時間繼電器 T5 開始記時（自鎖），送風(fēng)也在進行中，進行清爐。 30S 后， T5 動作，中間繼電器 M1 被斷開， M1 常閉節(jié)點恢復(fù)閉合，由 T5 送入一個觸發(fā)信號，使預(yù)熱 Y1 接通并自鎖，系統(tǒng)完成重新啟燃過程。 鍋爐水位控制 鍋爐工作 起動后，當(dāng)水位低于下限時，進水閥打開，排水閥關(guān)閉。當(dāng)水位高于上