【正文】 在此致以最衷心的謝意！ 在設(shè)計(jì)過程中也得到一些同學(xué)的熱心幫助，在他們的幫助和在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下才能順利完成此次課程設(shè)計(jì)。整個(gè)設(shè)計(jì)過程比較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)中反映出個(gè)人知識(shí)的不 足，需要學(xué)習(xí)更多的知識(shí)以彌補(bǔ)不足。另一方面，通過對(duì) PLC 在燃油鍋爐的應(yīng)用，可以看出 PLC 的功能強(qiáng)大，在很多地方都有用武之地。 PLC 越來越多的應(yīng)用于城市和工廠。通過這次設(shè)計(jì)，既鞏固原有的 PLC 知識(shí)，又增加 一些新知識(shí)。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 第 27 頁 共 37 頁 5 燃油鍋爐控制系統(tǒng) 程序調(diào)試結(jié)果 程序調(diào)試 過程 基于 PLC 的燃油鍋爐控制系統(tǒng) 程序調(diào)試過程 如圖 、圖 、圖 、 圖 所示 圖 打開工程過程圖 圖 PLC 診斷過程圖 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 第 28 頁 共 37 頁 圖 軟元件測試過程圖 圖 程序運(yùn)行過程圖 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 第 29 頁 共 37 頁 程序調(diào)試 時(shí)序圖 經(jīng)過所編寫程序反復(fù)變換、監(jiān)視、調(diào)試、診斷無誤，且最終結(jié)果滿足系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，即完成預(yù)期實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。在系統(tǒng)的異常情況時(shí)（蒸汽壓力超過允許值或水位超過上限或水位低于下限）需要有一個(gè) 示警電路來顯示，只要在相應(yīng)的電路開關(guān)路線上加一個(gè)發(fā)光二極管就可以了。 緊急情況時(shí)，當(dāng) 蒸 汽 壓力超過允許值 ，即 X3 動(dòng)作 ，或水位超過上限 ，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，切斷燃油預(yù)熱 Y子火 Y3 和噴油泵 Y4，同時(shí) M1 的常開觸點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器 T5 開始記時(shí)（自鎖），送風(fēng)也在進(jìn)行中，進(jìn)行清爐。最后得到系統(tǒng)的總梯形圖如圖 所示。即： 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 第 23 頁 共 37 頁 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，排水閥關(guān)閉。 圖 系統(tǒng)水位控制梯形 水位控制過程：當(dāng) 水位低于下限 時(shí)， X5 動(dòng)作， 進(jìn)水閥 Y6 打開 ，系統(tǒng)開始進(jìn)水，同時(shí)由于互鎖使出水閥被斷開（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)由于互鎖斷開進(jìn)水閥 Y6，即進(jìn)水閥關(guān)閉，即可完成水位控制。 30S 后， T5 動(dòng)作，中間繼電器 M1 被斷開， 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)完成重新啟燃過程。 圖 系統(tǒng)停止梯形圖 停止過程：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 斷開燃油預(yù)熱 Y子火 Y3 和噴油泵 Y4， T4 得電并開始記時(shí)； 30S 后切斷送風(fēng) Y2，送風(fēng)停止，即清爐停止。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。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。 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。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(dòng)后，當(dāng)水位低于下限時(shí)，進(jìn)水閥打開，排水 閥關(guān)閉。信號(hào)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(hào)。雙向晶閘管輸出亦是無觸點(diǎn)輸出，動(dòng)作響應(yīng)時(shí)間較短，用于控制交流負(fù)載。 FX2N 系列輸入類型為直流輸入，采用直流（ DC24V）供電?；締卧?CPU、存儲(chǔ)器、輸入 /輸出（ I/O）、電源餓等，是一個(gè)完整的 PC 機(jī)，可以單獨(dú)使用。 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。 用戶應(yīng)用程序占用多少內(nèi)存與許多因素有關(guān)，如 I/O 點(diǎn)數(shù)、控制要 求、運(yùn)算處理量、程序結(jié)構(gòu)等?？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。一般從兩個(gè)方面來考慮：一是執(zhí)行指令時(shí)間；二是掃描周期。從應(yīng)用 的角度考慮，有的場合以邏輯控制為主，有的場合需要算術(shù)運(yùn)算，有的場合可能需要更先進(jìn)、更復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 PLC 控制系統(tǒng)的輸入 /輸出點(diǎn)數(shù)的多少，是 PLC 系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須知道的參數(shù)，在運(yùn)行硬件配置時(shí)這個(gè)參數(shù)具有兩個(gè)含義：一個(gè)是實(shí)際的控制系統(tǒng)所需要的I/O 點(diǎn)數(shù)，另一個(gè)是所考慮的 PLC 機(jī)型能夠提供的 I/O 點(diǎn)數(shù)。 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。 （５）經(jīng)濟(jì)性的考慮 選擇可 編程序控制器時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比。 （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)品說明書要求設(shè)計(jì)和選用外。 ＰＬＣ類型 總點(diǎn)數(shù) 信號(hào)類型 程序容量 結(jié)構(gòu)類型 超小型 小型 中型 大型 超大型 ≤ 64 ≤ 128 ≤ 512 ≤ 1024 ≥ 1024 開關(guān)量 開關(guān)量 開關(guān)量、模擬量 有特殊Ｉ／ Ｏ單元 功能強(qiáng) ≤１ＫＢ ≤４ＫＢ ≤８ＫＢ ≤１６ＫＢ ≥１６ＫＢ 整體型 整體型 模塊型 模塊型 模塊型 表 根據(jù)控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選擇可編程序控制器的類型 （２）輸入輸出模塊的選擇： 輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。蒸 汽 壓力由蒸 汽 壓力開關(guān)來檢測。燃燒時(shí)，鼓風(fēng)機(jī)送風(fēng)；噴油口噴油；點(diǎn)火變壓器接通 (子火燃燒 )；瓦斯閥打開 (母火燃燒 )，將燃油點(diǎn)燃。 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。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 第 8 頁 共 37 頁 燃料在燃燒時(shí)，油由油泵從儲(chǔ)油罐中抽出，經(jīng)燃油預(yù)熱器預(yù)熱，由噴油電磁閥經(jīng)噴油口打入鍋爐進(jìn)行燃燒。 燃料供給設(shè)備：包括供油管路和油槍等。下鍋筒作為連接沸水管之用，同時(shí)儲(chǔ)存水和水垢。 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。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、指示、調(diào)節(jié)等進(jìn)行控制。在石油化工領(lǐng)域，中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 共 37 頁 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)過程的穩(wěn)定性。 PLC控制燃油鍋爐的目的和意義 鍋爐是一次性能源煤炭、石油、天然氣轉(zhuǎn)換成二次能源蒸汽量的重要?jiǎng)恿υO(shè)備。 70 年代石油提價(jià)后，許多國家又重新轉(zhuǎn)向利用煤炭資源。隨著鍋爐容量增大，旋流式燃燒器的數(shù)目也開始增加，可以布置在兩 側(cè)墻，也可以布置在前后墻。后來人們認(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。此外，爐膛和燃燒設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)還要求盡量減少鍋爐排煙中的污染物 (硫氧化物和氮氧化物 ) 早年的鍋殼鍋爐采用固定爐排，多燃用優(yōu)質(zhì)煤和木柴，加煤和除渣均用手工操作。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。在發(fā)展自然循環(huán)鍋爐的同時(shí)，從 30年代開始應(yīng)用直流鍋爐， 40 年代開始應(yīng)用輔助循環(huán)鍋爐。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。這種鍋爐中的圓筒形鍋殼遂改名為鍋筒，或稱為汽包。它的金屬耗量較低，但需要很大的砌體。開始只裝一只火筒，稱為單火筒鍋爐或康尼許鍋爐，后來加到兩個(gè)火筒，稱為雙火筒鍋爐或蘭開夏鍋爐。 18 世紀(jì)后半葉改用高于大氣壓力的蒸汽。 鍋爐承受高溫高壓，安全問題十分重要。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所。這些功能造就了 PLC 的旺盛生命力。在上個(gè)世紀(jì) 60 年代前期，我國鍋爐的控制系統(tǒng)開始得到迅速發(fā)展 。 附錄 指令表 ........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁 共 37 頁 5 燃油鍋爐控制系統(tǒng)程序調(diào)試結(jié)果 ......................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 鍋爐水位控制 ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 控制系統(tǒng)各部分控制的梯形圖 ........................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 燃油鍋爐的運(yùn)行流程圖設(shè)計(jì) ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 方法 1. 按以下條件選擇機(jī)型 ....................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 燃油鍋爐的工作過程 ................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 PLC 控制燃油鍋爐的設(shè)計(jì)內(nèi)容 ......................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。中北大學(xué) 20xx 屆畢業(yè) 設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁 共 37 頁 目 錄 1 緒論 ................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 預(yù)期實(shí)現(xiàn)的目標(biāo) ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 燃油鍋爐工藝控制要求 ............................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 方法 2 ........................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 系統(tǒng)的 I/O 接口以及硬件接線圖設(shè)計(jì) ................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 起動(dòng) ............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 基于 PLC 的燃油鍋爐控制系統(tǒng)總梯形圖 ................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 程序調(diào)試過程 ....................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。