JIUJIANG UNIVERSITY畢 業 設 計 題 目 鍋爐車間輸煤機組系統PLC控制英文題目 The PLC control unit for Boiler plant coal handling system 院 系 XXXXXXXXXXXXXXXXXXXX 專 業 機械設計制造及其自動化 姓 名 XXXXXX 年 級 XXXXXXXXXXXXXX 指導教師 XXX XXX年XXX月摘 要傳統的發電廠輸煤系統是一種基于繼電接觸器和人工手動方式的半自動化系統。由于輸煤系統現場環境十分惡劣，不僅極大損害了工人的身體健康，而且由于輸煤系統范圍大，經常有皮帶跑偏、皮帶撕裂及落煤管堵塞等等麻煩，大大降低了發電廠的生產效率。隨著發電廠規模的擴大，對煤量的需求大大提高，傳統的輸煤系統已無法滿足發電廠的需要。通過對PLC的應用，對火電廠的配煤系統進行了設計，對原有的傳統手動配煤方式進行了優化和改進。本課題的主要目標是改變以往配煤系統的傳統手動配煤方式，提高運行人員工作效率，從煤源上進行煤量配比控制，解決電廠的配煤問題，提高電廠的燃煤效率和經濟效益。現在電廠使用煤種的多樣性和不穩定性，再加上各種工業環境的影響，我們要找出影響配煤效率的主要技術難點，利用PLC控制，盡可能的降低煤損耗，提高煤的利用率，提高電廠產值效益?！娟P鍵字】 PLC；輸煤機組AbstractTraditional power plant coal handling system is based on relay contacts and artificial semi-automatic system manually. The coal handling system on-site environment is very bad, not only greatly damage the health of workers, and because the coal handling system range, wandering belt, belt tear and coal drop pipe plug trouble, greatly reduce the power plant productivity. With the expansion of power plants, the amount of the demand for coal has greatly improved the traditional coal handling system has been unable to meet the needs of power plants.PLC by the application of the blending system of thermal power plants were designed, blending the original traditional way of manually optimized and improved. The main objective of this project is to change the past, blending the traditional manual system of blending methods, improving the efficiency of operating personnel, the source from coal ratio control on the amount of coal. Now use the coal power plant diversity and instability, coupled with the environmental impact of various industries, we have to find the efficiency of blending the main technical difficulties, the use of PLC control, reduce coal consumption as much as possible to improve coal utilization, increase power output efficiency.【Key words】 PLC; Coal handling system目 錄前 言1第一章 概論21.1 輸煤系統的概述21.2可編程控制器（PLC）概述21.3本文的主要研究工作5第二章 輸煤系統總體控制方案設計72.1 輸煤系統的工藝分析72.2 鍋爐車間輸煤機組控制系統設計任務書72.2.1 鍋爐車間輸煤機組控制72.2.2 輸煤機組控制要求82.3鍋爐車間輸煤機組控制系統總體方案設計92.4鍋爐車間輸煤機組控制原理圖設計102.5 本章小結10第三章 鍋爐車間輸煤機組控制系統的PLC控制系統設計123.1 PLC控制系統設計的基本原則和機型的選擇123.1.1 PLC控制系統設計的基本原則123.1.2 PLC機型的選擇133.2 鍋爐車間輸煤機組PLC控制系統的硬件配置163.2.1 PLC控制系統的輸入輸出（I/O）設備及I/O點確定與分配163.2.2 PLC控制系統的外部I/O連接圖和主電路圖163.3 PLC控制系統的硬件配置183.4 本章小結20第四章 輸煤機組控制的PLC控制系統程序設計214.1鍋爐輸煤機組的功能圖圖和步進梯形圖設計214.2 車間運煤機組系統控制的PLC控制程序編寫254.2.1 PLC控制程序的編程語言254.2.2 編程軟件簡單介紹264.2.3 PLC控制程序的編制274.3本章小結36第五章 鍋爐車間輸煤機組系統的PLC控制程序模擬仿真375.1鍋爐車間輸煤機組的梯形圖窗口仿真375.2鍋爐車間輸煤機組的時序圖窗口仿真395.3軟元件數字仿真425.4本章小結43總 結44附 錄45參考文獻46謝 辭4825前 言 可編程控制器（Programmable Controller）和可編程序邏輯控制器(Programmable Logic Controller)簡稱PC或PLC。一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下應用而設計。并逐漸發展成為以微處理器為核心，將自動化技術、計算機技術、通訊技術融為一體的新型工業控制裝置。并通過數字和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產過程。目前，PLC被廣泛應用于各種生產機械和生產過程的自動控制中。鍋爐房輸煤系統由多個環節組成，由于工作環境惡劣，因此要求盡可能實現遠程控制。改造前鍋爐房輸煤系統采用繼電器控制，繼電器控制雖然在室內生產中應用廣泛。但是電器控制系統有以下缺點：體積大、可靠性低、查找和排除故障困難等，特別是其接線復雜、不易更改，對生產工藝變化的適應性差。因此根據現場要求，對輸煤控制系統改進為PLC控制。以適應當前高效、安全的控制要求。隨著社會的發展，PLC在鍋爐車間輸煤機組系統的開發應用越來越廣泛，用于編程、對系統作一些設定、監控等等。本論文主要講述鍋爐輸煤機組電器控制要求為根據，進而為系統的PLC的控制做鋪墊，編寫PLC程序，同時運用PLC的仿真軟件對其進行仿真。本論文的目的是讓我們了解到了，PLC的方便的編程模式，及與電器控制電路簡單的組合就可以發揮出其強大功能，讓我對其有了更加深刻的了解。同時本論文也相當于對鍋爐輸煤機組控制的系統的進一步升級和優化，提高勞動人們的生產效率。第一章 概論1.1 輸煤系統的概述(1)輸煤系統定義從卸煤點至煤場及從煤場至鍋爐煤倉之間煤的運送設備及其控制設備。(2)輸煤系統設備給煤機，輸送機， 環錘式碎煤機，篩分設備，提升機，除渣除鐵器，倉壁振動器，電液動（可變槽角）犁式卸料器，鍋爐輔機等 。（3）傳統輸煤系統設備傳統的火力發電廠燃煤輸送系統主要設備配置：儲煤場、給煤機、1號皮帶輸送機、傾斜式滾軸篩、環錘式粗破機、2號皮帶輸送機、環錘式細破機、3號皮帶輸送機、除鐵器、除塵器、采樣器、卸料器、鍋爐儲煤倉。 （4）新型輸煤系統設備新型帶有Zndp型系列破碎機的新型燃煤輸送系統，它的主要設備配置有：儲煤場、給煤機、1號皮帶輸送機、傾斜式滾軸篩、Zndp型破碎機、2號皮帶輸送機、除鐵器、除塵器、采樣器、卸料器、鍋爐儲煤倉。 新型燃煤輸送系統選配了, Zndp型系列破碎機作為燃煤輸送系統主要設備，將粗破機和細破機合為一體，并減少了一組皮帶輸送機。這樣就有以下幾個突出的優點：第一，設備成本減少，系統布局緊湊，輸送破煤樓占地縮小，整個基礎設施經費投入得到有效壓縮。第二，減少了破碎和輸送環節，故障率就會得到有效降低，更加保證了整個系統設備的正常運轉。第三，設備減少，整體能耗降低，單以破碎機與國內同類產品相比，一年可節約30多萬元。 第四，密封性能好，設備環境優良，長時間穩定型好，檢修周期約為一年，降低運行成本。1.2可編程控制器（PLC）概述（1）可編程控制器（PLC）的概念20世紀80年代，國際電工委員會（IEC）在PLC標準草案中對PLC的定義是：“可編程控制器（Programmable Logic Controller，PLC）是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境下的應用而設計。它采用了可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術操作等面向用戶的指令，并通過數字式或模擬式的輸入/輸出，控制各種類型的機械或生產過程。PLC及其有關外圍設備，都按易于工業系統聯成一個整體，按易于擴充其功能的原則設計?！睆亩x可以看出PLC是“專為在工業環境下應用而設計”的工業計算機，而且采用“面向用戶的指令”即編程方便，功能強大。目前，PLC的應用領域已經滲透到產業界的每個角落，包括機械制造、裝卸、造紙、紡織、鋼鐵、采礦、水泥、石油、化工、電力、汽車、建材、船舶、高層建筑、交通運輸、食品、環保和娛樂等行業5。（2）PLC的特點與分類在當前工控領域，PLC已經成為一種通用的工業自動化設備，不僅順應了工業自動化的客觀要求，而且還具有許多適合工業控制的獨特優點。 PLC的生產廠家在硬件和軟件方面都采用了一些抗干擾措施，使得其抗干擾能力強，可靠性高。 PLC產品已經成系列化生產，品種齊全，滿足了用戶的各種不同要求，適應性強，應用靈活。 PLC的通信接口和擴展總線接口均已實現標準化，可實現工業控制接口的方便連接。 PLC采用梯形圖語言編程，容易掌握和編寫，并且各個生產廠家均已推出自己的編程軟件和仿真軟件，使得控制系統的設計，調試更加方便。 PLC具有完善的自診斷、履歷情報存儲及狀態運行監視功能，使用和維修都很方便。PLC產品的種類繁多，其規格和性能也各不相同。按其硬件的結構大致形式可分為：整體式、模塊式和混合式。而按照其控制規模（主要指輸入/輸出的點數）可分為：微型（I/O總點數小于64）、小型（I/O總點數大于64小于256）、中型（I/O總點數大于256小于2048）和大型（I/O總點數大于2048）。一般地，微型和小型PLC采用整體式結構，即將所有電路安裝于1個機箱內作為基本單元外，可以通過并行接口電路連接I/O擴展單元。而中型以上的PLC多采用模塊式結構。PLC控制系統是以程序形式來體現其控制功能的，大量的工作時間將用在軟件設計，也就是程序編程設計上。由于PLC內部繼電器數量大，其接點在內存允許的情況下可重復使用，具有存儲數量大、執行速度快等特點，所以采用此設計方法可縮短設計周期。（3）鍋爐車間輸配煤系統選用PLC的幾大要素可靠性高，抗干擾能力強由于鍋爐車間存在煤灰粉塵多，設備分散，場地面積大等各種特殊環境問題，再加上各種大型設備運行時的振動、溫度等干擾，決定了火電廠所使用的控制系統必須具備很高的可靠性和超強的抗干擾能力，PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。施耐德公司的MODICON系列PLC在近年來一直受到國內各大型火電廠的青睞，它的PLC模塊都具有可擴充的結構，并且所有的模塊都能帶電插拔，任何模塊沒有槽位的限制，機架板和模塊分離，便于更換和維護，同時，可以避免現場感應電對其產生影響，很適合工業及生產過程的實時控制。使用冗余的CPU，PLC的無故障工作時間則可以達到更長，更加保證了整個系統的可靠性。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點己減少到數百甚至數千分之一，可以大大降低故障發生率。除此之外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現故障的時候，PLC會自動發出故障警報，提示現場人員目前所出現的故障狀態。在編程軟件或者監控軟件中，還可以根據現場情況，編寫故障自診斷程序，使系統中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣一來，可以使PLC具有相當高的可靠性和穩定性，適合用于鍋爐車間這種環境惡劣的現場。配套齊全，功能完善，適用性強鍋爐車間輔助控制系統涉及到很多不同控制領域，包括溫度，位置等，因此，單一的控制系統不能滿足它復雜的控制要求，而PLC發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。最近這些年來，各種PLC的功能單元大量涌現，使PLC可以大量應用到位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中，再加上PLC通信能力的增強，人機監控界面技術的大大發展，在各種控制系統中應用PLC都變得更加容易，除了邏輯處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。操作簡單上手，便于電廠基層運行員工普及掌握鍋爐車間由于分工細化，維護和運行操作人員是完全分開的，平時操作的運行人員不需要了解太多電氣原理和內部結構，只需要操作方便，上手簡單，處理問題快捷就可以;而維護人員有很多對計算機或者編程語言并不熟悉，因此，如果使用大批量的編程語言或者計算機匯編，對現場的基層人員來說相對較為困難。而PLC可以很好的解決這些問題，作為通用工業控制計算機，PLC本身就是面向工礦企業的工控設備，它接口容易，而程序大多數采用梯形圖語言，其中的圖形符號的表達方式和電器電路圖相當接近，而且看上去簡潔明了，對長期在電廠工作的電氣工來說，他們只需要了解開關量邏輯控制指令就可以方便地看懂大部分程序及其功能。INTOUCH的中文人機界面也為運行人員提供了方便，可以讓運行人員方便的找到所有需要操作的設備，操作簡單，畫面簡單直接明了，報警和歷史功能也便于操作人員作記錄和反饋。硬件維護方便，容易改造鍋爐車間的設備更新換代和設備損耗率較高，而且根據國家環保和發電要求，經常要出現硬件維護或者改造的情況，而PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，減少了控制設備外部的接線，即可以縮短建造工期，也可以降低維護的難度。同時，硬件維護很方便，特別是目前的施耐德的MODICON模塊均支持熱插拔，維護很方便，增加設備點和改換設備點，只需要柜內對應得線頭和模塊對應位置改換一下就可以了，便于維護，更有利于改造時候增減設備l。1.3本文的主要研究工作本文的主要研究工作是對鍋爐車間輸煤機組進行優化和修改，增加其使用性能和適用能力；對鍋爐車間輸煤機組系統的PLC控制，利用對應的專用仿真軟件GX developer 7.0 對PLC編程仿真。具體研究的問題有：（1）鍋爐車間輸煤系統的工藝分析優化及修改，所以作總體控制方案設計和概述；（2）基于鍋爐車間輸煤機組的電氣系統的設計；（3）基于PLC控制的輸煤系統的PLC選型、程序設計、編程；（4）基于PLC控制的輸煤系統的PLC程序的仿真軟件GX Deverloper7.0對其進行仿真；（5）基于輸煤系統和PLC控制的整體系統的連接。第二章 輸煤系統總體控制方案設計2.1 輸煤系統的工藝分析輸煤控制系統是火力發電廠的重要組成部分，其作用就是將煤從煤場輸送到煤倉。由于煤場離煤倉距離較遠，所以組成輸煤系統的環節較多。輸煤系統由卸煤、上煤、配煤等環節所組成，設備分散且與控制室相距較遠，又由于整個輸煤過程中，不可避免的煤粉飛揚，使得整個系統環境非常惡劣，這些都決定了必須提高輸煤系統的自動化水平。輸煤系統國內普遍采用皮帶運輸的方式，該方式結構簡單、運輸的長短便于調整、負荷便于分擔、便于添加中間環節。2.2 鍋爐車間輸煤機組控制系統設計任務書2.2.1 鍋爐車間輸煤機組控制 輸煤機組控制系統示意圖如圖2-1所示，輸煤機組控制信號說明見表2-2。圖2-1 輸煤機組控制系統示意圖表2-1 輸煤機組控制信號說明書 輸 入輸 出文字符號說 明文字符號說 明SA1-1輸煤機組手動控制開關KM1給料器和磁選料器接觸器SA1-2輸煤機組自動控制開關KM21#送煤機接觸器SB1輸煤機組自動開車按鈕KM3破碎機接觸器SB2輸煤機組自動停車按鈕KM4提升機接觸器SB3輸煤機組緊急停車按鈕KM52#送煤機接觸器SB4給料器和磁選料器手動按鈕KM6回收機接觸器SB51#送煤機手動按鈕HL7手動運行指示燈SB6破碎機手動按鈕HL8緊急停車指示燈SB7提升機手動按鈕HL9系統正常運行指示燈SB82#送煤機手動按鈕HL10系統故障指示燈SB9回收機手動按鈕HA報警電鈴KMM1M6，YA運行正常信號HL16輸煤機組單機運行指示FRM1M6，YA過載保護信號輸煤機組的拖動系統由6臺三相異步電動機M1M6和一臺磁選料器YA組成。SA1為手動/自動轉換開關，SB1和SB2為自動開車/停車按鈕，SB3為事故緊急停車按鈕，SB4SB9為6個控制按鈕，手動時單機操作使用。HA為開車/停車時訊響器，提示在輸煤機組附近的工作人員物煤機準備起動請注意安全。HL1HL6為MlM6電動機運行指示，HL7為手動運行指示，HL8為緊急停車指示，HL9為系統運行正常指示，HL10為系統故障指示。2.2.2 輸煤機組控制要求(1) 手動開車/停車功能 SA1手柄指向左45時，接點SA1-1接通，通過SB4SB9控制按鈕，對輸煤機組單臺設備獨立調試與維護使用，任何一臺單機開車/停車時都有音響提示，保證檢修和調試時人身和設備安全。(2) 自動開車/停車功能 SA1手柄指向右45時，接點SA1-2接通，輸煤機組自動運行。正常開車 按下自動開車按鈕SB1，音響提示5s后，回收電動機M6起動運行并點亮HL6指示燈；10s后，2#送煤電動機M5電動機起動運行并點亮HL5指示燈；10s后，提升電動機M4起動運行并點亮HL4指示燈；10s后，破碎電動機M3起動運行并點亮HL3指示燈；10s后，1#送煤電動機M2起動運行并點亮HL2指示燈；10s后，給料器電動機M1和磁選料器YA起動運行并點亮HL1指示燈；10s后，點亮HL9系統正常運行指示燈，輸煤機組正常運行。正常停車 按下自動開車按鈕SB2，音響提示5s后，給料器電動機M1和磁選料器YA停車并熄滅HL1指示燈，同時，熄滅HL9系統正常運行指示燈；10s后，1#送煤電動機M2停車并熄滅HL2指示燈；10s后，破碎電動機M3停車并熄滅HL3指示燈；10s后，提升電動機M4停車并熄滅HL4指示燈；10s后，2#送煤電動機M5電動機停車并熄滅HL5指示燈；10s后，回收電動機M6停車并熄滅HL6指示燈；輸煤機組全部正常停車。過載保護 輸煤機組有三相異步電動機M1M6和磁選料器YA的過載保護裝置熱繼電器，如果電動機、磁選料器在輸煤生產中，發生過載故障需立即全線停車并發出報警指示。系統故障指示燈HL10點亮，HA電鈴斷續報警20s，HL10一直點亮直到事故處理完畢，繼續正常開車，恢復生產。緊急停車 輸煤機組正常生產過程中，可能會突發各種事件，因此需要設置緊急停車按鈕，實現緊急停車防止事故擴大。緊急停車與正常停車不同，當按下紅色蘑菇形緊急停車按鈕SB3時，輸煤機組立即全線停車，HA警報聲持續10s停止，緊急停車指示燈HL8連續閃亮直到事故處理完畢，回復正常生產。系統正常運行指示 輸煤機組中，拖動電動機M1M6和磁選料器YA按照程序全部正常起動運行后，HL9指示燈點亮。如果有一臺電動機或選料器未能正常起動運行，則視為故障，系統故障指示燈HL10點亮，輸煤機組停車。(3) 相關參數M1M6及磁選料器YA功率如圖11-11中所示。指示燈HL：0.25W，DC24V。電鈴HA：8W，AC220V。2.3鍋爐車間輸煤機組控制系統總體方案設計為了保證輸煤系統的正常、可靠運行，該系統應滿足以下要求；（1）供煤時，各設備的啟動、停止必須遵循特定的順序，即對各設備進行聯鎖控制；（2）各設備啟動和停止過程中，要合理設置時間間隔（延時）。啟動，停車延時統一設定為10s。啟動延時是為保證無煤堆積以發生故障；停車延時是為保證停車時破碎機等為空載狀態； （3）運行過程中，某一臺設備發生故障時，應立即發出報警并自動停車，其整個輸煤設備也立即停車。此外在現場也有控制系統裝置運行的按鈕； （4）可在線選擇啟動備用設備。在特殊情況下可開啟另一套備用設備，由兩條輸煤線的有關設備組成交叉供煤方式； （5）可顯示各機電設備運行狀況，在集中控制室即可控制系統設備啟停。2.4鍋爐車間輸煤機組控制原理圖設計主電路設計如下； 鍋爐車間運煤機組系統主電路圖如圖2-2所示圖2-2 鍋爐車間運煤機組系統主電路圖主回路中交流接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5、KM5分別控制三相異步電動機M1M6電動機M1、M2、M3、M4、M5、M6由熱繼電器FR1、FR2、FR3、FR4、FR5、FR6實現過載保護。 QF為電源總開關，既可完成主電路的短路保護，又起到分斷三相交流電源的作用，使用和維修方便。熔斷器FU1、FU2、FU3、FU4、FU5、FU6分別實現各負載回路的短路保護。 2.5 本章小結本章先對鍋爐車間輸煤機組控制系統作了簡單的工藝分析，再根據鍋爐車間輸煤機組的實際工作要求，作出系統設計任務書，畫出輸煤系統控制示意圖，和輸煤機組輸煤控制信號說明書。最后構思出鍋爐輸煤機組控制系統的總體設計方案和鍋爐車間輸煤機組控制原理圖，將整個系統的電器控制部分設計出來，為下面章節的PLC系統設計作鋪墊。第三章 鍋爐車間輸煤機組控制系統的PLC控制系統設計根據鍋爐車間輸煤機組的工作要求和運動循環過程，選用PLC作為控制系統的控制器，確定I/O點數，并對控制系統硬件進行設計，同時對PLC控制系統進行軟件編程和模擬仿真。PLC控制系統是以程序形式來體現其控制功能的，大量的工作時間將用在軟件設計，也就是程序編程設計上。由于PLC內部繼電器數量大，其接點在內存允許的情況下可重復使用，具有存儲數量大、執行速度快等特點，所以采用此設計方法可縮短設計周期。3.1 PLC控制系統設計的基本原則和機型的選擇3.1.1 PLC控制系統設計的基本原則任何一種控制系統都是為了實現被控對象的工藝要求，以提高生產效率和產品質量。因此，在設計PLC控制系統時，應遵循以下基本原則：（1）最大限度地滿足被控對象的控制要求充分發揮PLC的功能，最大限度地滿足被控對象的控制要求，是設計PLC控制系統的首要前提，這也是設計中最重要的一條原則。這就要求設計人員在設計前就要深入現場進行調查研究，收集控制現場的資料，收集相關先進的國內、國外資料。同時要注意和現場的工程管理人員、工程技術人員、現場操作人員緊密配合，擬定控制方案，共同解決設計中的重點問題和疑難問題。（2）保證PLC控制系統安全可靠保證PLC控制系統能夠長期安全、可靠、穩定運行，是設計控制系統的重要原則。這就要求設計者在系統設計、元器件選擇、軟件編程上要全面考慮，以確?？刂葡到y安全可靠。例如：應該保證PLC程序不僅在正常條件下運行，而且在非正常情況下（如突然掉電再上電、按鈕按錯等），也能正常工作。（3）力求簡單、經濟、使用及維修方便一個新的控制工程固然能提高產品的質量和數量，帶來巨大的經濟效益和社會效益，但新工程的投入、技術的培訓、設備的維護也將導致運行資金的增加。因此，在滿足控制要求的前提下，一方面要注意不斷地擴大工程的效益，另一方面也要注意不斷地降低工程的成本。這就要求設計者不僅應該使控制系統簡單、經濟，而且要使控制系統的使用和維護方便、成本低，不宜盲目追求自動化和高指標。（4） 適應發展的需要由于技術的不斷發展，控制系統的要求也將會不斷地提高，設計時要適當考慮到今后控制系統發展和完善的需要。這就要求在選擇PLC、輸入/輸出模塊、I/O點數和內存容量時，要適當留有裕量，以滿足今后生產的發展和工藝的改進。3.1.2 PLC機型的選擇 隨著PLC的推廣普及，PLC產品的種類和型號越來越多，功能日趨完善。從美國，日本、德國等國家引進的PLC產品及國內廠商組裝或自行開發的PLC產品已有幾十個系列。上百種型號。其結構形式、性能、容量、指令系統，編程方法、價格等各有不同，適用的場合也各有側重。因此，合理選擇PLC產品，對于提高PLC控制系統的技術經濟指標起著重要作用。一般來說，各個廠家生產的產品在可靠性上都是過關的，機型的選擇主要是指在功能上如何滿足自己需要，而不浪費機器容量。PLC的選擇主要包括機型選擇，容量選擇，輸入輸出模塊選擇、電源模塊選擇等幾個方面。（1）可編程控制器控制系統I/O點數估算I/O點數是衡量可編程控制器規模大小的重要指標。根據被控對象的輸入信號與輸出信號的總點數，選擇相應規模的可編程控制器并留有10%15%的I/O裕量。估算出被控對象上I/O點數后，就可選擇點數相當的可編程控制器。如果是為了單機自動化或機電一體化產品，可選用小型機，如果控制系統較大，輸入輸出點數較多，被控制設備分散，就可選用大、中型可編程控制器。（2）內存估計用戶程序所需內存容量要受到下面幾個因素的影響：內存利用率；開關量輸入輸出點數；模擬量輸入輸出點數。內存利用率 用戶編的程序通過編程器鍵入主機內，最后是以機器語言的形式存放在內存中，同樣的程序，不同廠家的產品，在把程序變成機器語言存放時所需要的內存數不同，我們把一個程序段中的接點數與存放該程序段所代表的機器語言所需的內存字數的比值稱為內存利用率。高的利用率給用戶帶來好處。同樣的程序可以減少內存量，從而降低內存投資。另外同樣程序可縮短掃描周期時間，從而提高系統的響應。開關量輸入輸出的點數 可編程控制器開關量輸入輸出總點數是計算所需內存儲器容量的重要根據。一般系統中，開關量輸入和開關量輸出的比為6：4。這方面的經驗公式是根據開關量輸入、開關量輸出的總點數給出的。所需內存字數=開關量（輸入+輸出）總點數*10 模擬量輸入輸出總點數 具有模擬量控制的系統就要用到數字傳送和運算的功能指令，這些功能指令內存利用率較低，因此所占內存數要增加。 在只有模擬量輸入的系統中，一般要對模擬量進行讀入、數字濾波、傳送和比較運算。在模擬量輸入輸出同時存在的情況下，就要進行較復雜的運算，一般是閉環控制，內存要比只有模擬量輸入的情況需要量大。在模擬量處理中。常常把模擬量讀入、濾波及模擬量輸出編成子程序使用，這使所占內存大大減少，特別是在模擬量路數比較多時。每一路模擬量所需的內存數會明顯減少。下面給出一般情況下的經驗公式：只有模擬量輸入時：內存字數=模擬量點數*l00模擬量輸入輸出同時存在時：內存字數模擬量點數*200這些經驗公式的算法是在10點模擬量左右，當點數小于10時，內存字數要適當加大，點數多時，可適當減小。綜上所述，推薦下面的經驗計算公式：總存儲器字數（開關量輸人點數+開關量輸出點數）*l0+模擬量點數*150。然后按計算存儲器字數的25%考慮裕量。（3）響應時間對過程控制，掃描周期和響應時間必須認真考慮?？删幊炭刂破黜樞驋呙璧墓ぷ鞣绞绞顾荒芸煽康亟邮粘掷m時間小于掃描周期的輸入信號。例如某產品有效檢測寬度為5cm，產品傳送速度每分鐘50m，為了確保不會漏檢經過的產品，要求可編程控制器的掃描周期不能大于產品通過檢測點的時間間隔60ms（T5cm 50m60s）。系統響應時間是指輸入信號產生時刻與由此而使輸出信號狀態發生變化時刻的時間間隔。系統響應時間輸入濾波時間+輸出濾波時間+掃描周期.（4）輸入輸出模塊的選擇可編程控制器輸入模塊是檢測并轉換來自現場設備（按鈕、限位開關；接近開關等）的高電平信號為機器內部電平信號，模塊類型分直流5、12、24、48、60V幾種；交流115V和220V兩種。由現場設備與模塊之間的遠近程度選擇電壓的大小。一般5、12、24V屬低電平，傳輸距離不宜太遠，例如5V的輸入模塊最遠不能超過10m，也就是說，距離較遠的設備選用較高電壓的模塊比較可靠。另外高密度的輸入模塊如32點、64點，同時接通點數取決于輸入電壓和環境溫度。一般講，同時接通點數不得超過60%。為了提高系統的穩定性，必須考慮門檻（接通電平與關斷電平之差）電平的大小。門檻電平值越大，抗干擾能力越強，傳輸距離也就越遠。輸出模塊的任務是將機器內部信號電平轉換為外部過程的控制信號。對于開關頻繁、電感性、低功率因數的負載，推薦使用晶閘管輸出模塊，缺點是模塊價格高；過載能力稍差。繼電器輸出模塊優點是適用電壓范圍寬，導通壓降損失小，價格便宜，缺點是壽命短，響應速度慢。輸出模塊同時接通點數的電流累計值必須小于公共端所允許通過的電流值。輸出模塊的電流值必須大于負載電流的額定值。（5）結構型式的考慮PLC的結構分為整體式和模塊式兩種。整體式結構把PLC的I/O和CPU放在一塊大印刷電路板上，節省了插接環節，結構緊湊，體積小，每一I/O點的平均價格也比模塊式的便宜，所以小型PLC控制系統多采用整體式結構。模塊式PLC的功能擴展，I/O點數的增減，輸入與輸出點數的比例，都比整體式方便靈活。維修時更換模塊，判斷與處理故障快速方便。因此，對于較復雜的要求較高的系統，一般選用模塊式結構。（6）是否需要通訊聯網的功能大部分小型PLC都是以單機自動化為目的，一般沒有和上位計算機通訊的接口。如果用戶要求將PLC納入工廠自動化控制網絡，就應選用帶有通訊接口的PLC。一般大、中型PLC都具有通訊功能。近年來，一些高性能的小型機（如FX、C40H、S5-100U等）也帶有通訊接口，通過RS-232串行接口，與上位計算機或另一臺PLC相連，也可以連接打印機、CRT等外部設備。以上簡要地介紹了PLC選型的依據和應考慮的幾個問題，用戶應根據生產實際的需要，綜合考慮各種因素，選擇性能價格比合適的產品，使被控對象的控制要求得到完全滿足，也使PLC的功能得到充分發揮。3.2 鍋爐車間輸煤機組PLC控制系統的硬件配置硬件配置是PLC控制系統設計的重要內容，主要以PLC為核心來進行設計，設計內容包括確定I/O設備、I/O點的確定與分配、外部I/O連接圖和主電路圖的繪制（硬件設計）、PLC的硬件配置。3.2.1 PLC控制系統的輸入輸出（I/O）設備及I/O點確定與分配（1）輸入設備輸入設備是用以產生輸入控制信號的設備，在本文的鍋爐車間輸煤機組的PLC控制系統中主要有：控制運行方式選擇開關；急停按鈕、啟動按鈕和停止按鈕；手動運行操作方式下的各個手動開關；工作臺1上的光電感應開關（傳感器）；各個極限位置上的磁性限位開關；控制界面觸摸屏（操作開關、按鈕）。（2）輸出設備與驅動控制器件輸出設備與驅動控制器件是由PLC輸出信號驅動的執行元件，在本文鍋爐車間輸煤機組的PLC控制系統中的輸出設備與驅動控制器件是自動開車按鈕SB，自動停車車按鈕SB2；三相異步電動機M1M6和一臺磁選料器YA；SB1和SB2為自動開車/停車按鈕；SB3為事故緊急停車按鈕，SB4SB9為6個控制按鈕；HA為開車/停車時訊響器；工作狀態指示燈和其他指示燈；控制界面觸摸屏（運行監控情況）。3.2.2 PLC控制系統的外部I/O連接圖和主電路圖硬件設計主要是繪制PLC的外部I/O連接圖，以及其他的電氣控制接線圖。根據具體分配的I/O可以非常容易的繪制出PLC控制系統的外部I/O連接圖。并結合PLC的運行要求和輸煤機組控制的整體系統可以繪制出整個系統的主電路圖。自動開車/停車功能 SA1手柄指向右45時，接點SA1-2接通，輸煤機組自動運行。正常開車按下自動開車按鈕SB1, 正常停車按下自動開車按鈕SB2.為了保證在輸煤機組正常生產過程中，可能會突發各種事件，因此需要設置緊急停車按鈕，實現緊急停車防止事故擴大。緊急停車與正常停車不同，當按下紅色蘑菇形緊急停車按鈕SB3時，輸煤機組立即全線停車。系統正常運行指示 輸煤機組中，拖動電動機M1M6和磁選料器YA按照程序全部正常起動運行后HL9指示燈點亮。如果有一臺電動機或選料器未能正常起動運行，則視為故障，系統故障指示燈HL10點亮，輸煤機組停車. 過載保護，輸煤機組有三相異步電動機M1M6和磁選料器YA的過載保護裝置熱繼電器，如果電動機、磁選料器在輸煤生產中，發生過載故障需立即全線停車并發出報警指示.(1)硬件結構設計。了解各個控制對象的驅動要求，如：驅動電壓的等級為DC24V；分析對象的控制要求，確定輸入/輸出接口（I/O）數量；輸入端口13個輸出端口17個，確定所控制參數的精度及類型，選擇適合的PLC機型及外設，PLC選擇三菱FX2N-32MT-D完成PLC硬件結構配置.(2) 根據上述硬件選型及工藝要求，繪制PLC控制電路接線圖，編制I/O接線圖，編制I/O接口功能表。(3) PLC輸入回路中，信號電源由PLC本身的24V直流電源提供，所有輸入COM端短接后接入PLC電源DC24V的（）端。輸入口如果有有源信號裝置，需要考慮信號裝置的電源等級和容量，最好不要使用PLC自身的24V直流電源，以防止電源過載損壞或影響其他輸入口的信號質量。 表3-1和表3-2分別為輸煤機組控制系統PLC輸入和輸出接口功能表。表3-1輸煤機組控制系統PLC輸入接口功能表序號工位名稱文字符號輸入口1輸煤機組手動控制開關SA1-1X02輸煤機組自動控制開關SA1-2X13輸煤機組自動開車按鈕SB1X24輸煤機組自動停車按鈕SB2X35輸煤機組緊急停車按鈕SB3X46給料器和磁選料器手動按鈕SB4X571#送煤機手動按鈕SB5X68破碎機手動按鈕SB6X79提升機手動按鈕SB7X10102#送煤機手動按鈕SB8X1111回收機手動按鈕SB9X1212M1M6，YA運行正常信號KMX1313M1M6，YA過載保護信號FRX14表3-2 輸煤機組控制系統PLC輸出接口功能表序號工位名稱文字符號輸入口1給料器和磁選料器接觸器KM1Y021#送煤機接觸器KM2Y13破碎機接觸器KM3Y24提升機接觸器KM4Y352#送煤機接觸器KM5Y46回收機接觸器KM6Y57手動運行指示燈HL7Y158緊急停車指示燈HL8Y169系統正常運行指示燈HL9Y1710系統故障指示燈HL10Y2011報警電鈴HAY1412輸煤機組單機運行指示HL1Y613輸煤機組單機運行指示HL2Y714輸煤機組單機運行指示HL3Y1015輸煤機組單機運行指示HL4Y1116輸煤機組單機運行指示HL5Y1217輸煤機組單機運行指示HL6Y133.3 PLC控制系統的硬件配置根據輸入元件和輸出元件的型號和數量，確定PLC的硬件配置，包括PLC機型的容量的選擇，輸入模塊的電壓和接線方式，輸出模塊的輸出形式等。根據前文的預選PLC的型號，可以確定已經滿足了控制系統的要求，所以確定PLC的型號為FX2N-32MR-ES/UL，一臺。而FX2N-32MR-ES/UL型可編程控制器輸入模塊上的接線端子包括可編程控制器的電源端子L和N（L和N間一般接交流220V）、接地端子、DC 24V端子（供傳感器使用）、源型和漏型輸入選擇S/S、16個輸入端子X。輸出模塊上的接線端子包括COM端子和16個輸出端子Y。PLC的機型結構選擇整體式的基本單元，因為這已經能夠滿足要求了。其他配置均按照上文的說明圖3-1 PLC外部接口圖3.4 本章小結本章首先論述了鍋爐車間輸煤機組系統的PLC設計原則和PLC機型的選擇，其次論述了鍋爐車間機組PLC控制系統的硬件配置，特別是外部I/O的連接圖和主電路圖，同時列出了輸煤機組控制系統PLC輸入接口功能表和輸出接口功能表，為下面PLC程序的設計做出鋪墊。第四章 輸煤機組控制的PLC控制系統程序設計4.1鍋爐輸煤機組的功能圖圖和步進梯形圖設計PLC的程序設計是指用戶編寫程序的設計過程，即以指令為基礎，結合被控對象工藝過程的控制要求和現場信號，對照PLC軟繼電器編號，畫出流程圖，然后用編程語言進行編程的過程。由于PLC的控制功能以程序的形式體現，程序代表著各種器件之間的邏輯關系，所以程序設計是一個重要的環節。順序控制就是按照生產工藝預先規定的順序，在各個輸入信號的作用下，根據內部狀態和時間的順序，使生產過程中各個執行機構自動而有序地工作。順序控制設計法是一種先進的程序設計方法，主要根據控制設計梯形圖的。如上所述，順序控制設計法對本文設計的PLC程序更容易實現和編程簡單。所以采用這種設計方法進行本文的程序設計。所以現在設計控制的功能流程圖和狀態轉移圖。（1）設計功能流程圖 劃分工作階段，確定步根據輸煤機組的順序工作過程，把工作過程劃分為幾個工作階段，即確定步。首先確定初始步，初始步就是標志著輸煤機組的順序工作過程的開始。根據輸煤機組的順序工作過程可知，其初始位置是整個系統處于初始狀態，即各機組都處于停車狀態。此時如果工作臺1有工件，則開始下一次工作過程。每次工作過程完成后均處于初始位置。因此，把該位置時的狀態作為初始步。其次確定工作步，由輸煤機組的順序工作過程可知，輸煤機組一次工作自動循環中包含16個階段：音響提示狀態（啟動），回收機進入運行狀態，2號送煤機進入運行狀態，提升機進入運行狀態，破碎機進入運行狀態，1號送煤機進入運行狀態，給料器和磁選料器機入運行狀態，進入自動停車狀態，給料器和磁選料器進入自動停車狀態，1號送煤機進入自動停車狀態，破碎機進入自動停車狀態，提升機進入自動停車狀態，2號送煤機進入自動停車狀態，回收機進入自動停車狀態，。可將這16個工作階段作為12個工作步。 確定轉移和轉移條件由輸煤機組的順序工作過程可知，控制過程進行的順序如圖4-1所示。圖4-1鍋爐機組的工作過程圖圖4-1表明了鍋爐機組工作時的轉移和轉移條件。啟動和停車過程可用定時器來控制其持續時間，即定時器的觸點作為轉移條件。 確定負載。由鍋爐機組的控制原理圖可知，各工作階段的負載如表4-1所列。表4-1 鍋爐機組各工作階段及負載序號順序工作階段選定狀態繼電器負載1輸煤機組自動運行的初始階段S0無負載2音響提示狀態S20電鈴（Y14）；定時器13回收機進入自動運行階段S21Y5通電；Y13通電；定時器242號送煤機進入自動運行階段S22Y4通電；Y12通電；定時器35提升機進入自動運行階段S23Y3通電；Y11通電；定時器46破碎機進入自動運行階段S24Y2通電；Y10通電；定時器571號送煤機進入自動運行階段S25Y1通電；Y7通電；定時器68給料器和磁選料器機進入自動運行階段S26Y0通電；Y6通電；定時器79系統正常運行S27Y17通電10進入自動停車狀態S28Y14通電；定時器811給料器和次選料器進入停車狀態S29Y0失電；Y6失電；定時器9122號送煤機進入停車狀態S30Y1失電；Y7失電；定時器1013破碎機進入停車狀態S31Y2失電；Y10失電；定時器1114提升機進入停車狀態S32Y3失電；Y11失電；定時器12151號送煤機進入停車狀態S33Y4失電；Y12失電；定時器1316回收機進入停車狀態S34Y5失電；Y13失電 根據步、轉移、轉移條件和負載，可以設計出鍋爐機組的功能流程圖，如圖4-2所示圖4-2 鍋爐機組的功能流程（2）將功能流程圖轉換成