1、課 程 設 計 報 告學生姓名:學 號：學 院:自動化工程學院班 級:測控102班題 目:PLC課程設計鍋爐點火系統指導教師：職 稱: 2013年6月27日 目錄1.課題背景和意義12.設計題目介紹13.系統設計方案23.1系統組成23.2系統硬件設計23.2.1 I/O地址分配23.2.2 點火流程圖33.3 軟件系統設計43.3.1 西門子S7-300可編程控制器介紹44.系統仿真調試54.1主畫面54.2系統畫面54.3變量設定64.4用戶登錄畫面64.4.1用戶登錄界面相關組件設置74.5報警畫面84.6趨勢視圖畫面85.結論96.參考文獻9附錄101.課題背景和意義 火力發電廠的鍋爐

2、點火控制系統原來多采用 常規繼電器組成回路進行控制。在系統中使用 了 大量的中間繼電器、時間繼電器，使控制系統較為復雜。由于中間環節較多，導致控制系統的故障點增多，降低了系統運行的可靠性。隨著 P L C ( 可 編程控制器) 在各個領域的廣泛應用，其經濟實 用、可靠性高、易編程和便于維護等特點，在自動 控制系統中越來越發揮著重要作用，為廣大用戶所接受。本文以鍋爐一個角的點火控制為例，著重探討 P L C在鍋爐點火控制系統中的應用及設計。2.設計題目介紹 利用西門子S7-300PLC ，組態軟件WINCC Flexible， 觸摸屏，交換機及外圍的相關低壓電器，組成控制系統，根據項目要求，編寫

3、相關程序，完成相應的功能，組態人機界面，能夠進行模擬仿真。具體要求：（1）制作畫面模板，在模板畫面中顯示“火電廠鍋爐點火模擬項目”和日期時鐘。（2）先組態兩個畫面，一個為主畫面，一個為系統畫面。兩畫面之間能進行切換。（3）在系統畫面中作出鍋爐點火的系統圖。（4）爐膛火焰的模擬量數值0100進行設置。（5）通過外圍的開關及信號的操作，模擬鍋爐在點火過程中各個閥門及推進器的狀態，以二級點火的四角噴燃鍋爐的1角為對象，編寫程序，程序順控為進油槍 進點火槍開吹掃閥吹掃15秒關吹掃閥開油閥，同時點火器打火15秒判斷火焰是否著火，火焰數值大于60，顯示點火成功，并退點火槍，點火不成功，則顯示點火失敗，點火

4、失敗后程序順控為關油閥開吹掃閥吹掃15秒關吹掃閥退油槍退點火槍，閥門及推進器的位置開關通過外圍開關實現，在人機界面上動畫顯示。（6）爐膛火焰可動畫顯示，并通過棒圖刻度標記當前數值。（7）為了顯示流暢的爐膛火焰動畫，可通過PLC計數器編寫程序，然后把PLC與flexible做好連接（模擬顯示）。（8）組態若爐膛火焰的數值低于20時產生一個燃燒不穩的報警。（9）組態報警畫面，并能實現系統畫面之間的切換。（10）組態一個用戶組“班組長”和一個用戶名“user1“，“user1”屬于“班組長”用戶組，“user1”的密碼為“000”。“班組長”用戶組的權限為操作和“輸入爐膛火焰設定值”。然后在系統畫面

5、中的爐膛火焰設定值設定安全權限。即一般用戶不能進行爐膛火焰設定值的設定，用戶“user1”可以進行設定。（11）組態一個用戶視圖畫面，要求該用戶名作登錄按鈕與注銷按鈕，能顯示當前用戶名。能與系統畫面進行切換。（12）組態趨勢視圖畫面，能顯示爐膛火焰的數據趨勢曲線。能與系統畫面進行切換。3.系統設計方案3.1系統組成 點火系統的核心是1 臺可編程控制器(PLC) ,它主要完成鍋爐點火時系統所需的各種邏輯控制和運算。由點火設備發出的每一個位置信號均接入 PLC ,此位置信號除參與邏輯控制以外 ,還將通過 PLC梯形圖輸出為點火設備到位指示燈信號:一路用于就地操作面板位置顯示;另一路則送至集控室作為

6、遠程控制時的依據。驅動電路接受 PLC輸出的控制信號 ,經交流接觸器或繼電器驅動后控制點火設備的電磁閥。無論是就地控制方式或遠程控制方式 ,點火設備只接受由 PLC控制器發出的控制指令。3.2系統硬件設計3.2.1 I/O地址分配 表1 I/O地址分配表輸入元件輸入地址輸出元件輸出地址啟動按鈕I0.0進油槍Q0.0點火成功開關I0.1進點火槍Q0.1點火失敗開關I0.2開吹掃閥Q0.2進油槍到位開關I0.4開油閥Q0.3進點火槍到位開關I0.5點火器打火Q0.4退點火槍到位開關I0.6退油槍到位開關I0.73.2.2 點火流程圖以二級點火的四角噴燃鍋爐的1角為對象的程序順控流程圖 按點火開關

7、進油槍 退油槍 關吹掃閥 吹掃延遲 關油閥 退點火槍火焰數值大于60？ 開吹掃閥 關吹掃閥開油閥同時點火 器打火15S 進點火槍 開吹掃閥 吹掃延遲NY 退點火槍圖1點火流程圖3.3 軟件系統設計3.3.1 西門子S7-300可編程控制器介紹 SIMATIC S7-300是一種通用型的PLC，能適合自動化工程中的各種應用場合，尤其是在生產制造工程中的應用。模塊化、無風扇結構、易于實現分布式的配置以及易于掌握等特點，使得S7-300在各種工業領域中實施各種控制任務時，成為一種既經濟又切合實際的解決方案。SIMATIC S7-300的大量功能能夠支持和幫助用戶進行編程、啟動和維護，其主要功能如下：

8、 (1) 高速的指令處理。0.10.6 us的指令處理時間在中等到較低的性能要求范圍內開辟了全新的應用領域。 (2)人機界面(HMI)。方便的人機界面服務已經集成在S7-300操作系統內，因此人機對話的編程要求大大減少。(3)診斷功能。CPU的智能化的診斷系統可連續監控系統的功能是否正常，記錄錯誤和特殊系統事件。(4)口令保護。多級口令保護可以使用戶高度、有效地保護其技術機密，防止未經允許的復制和修改 SIMATIC S7-300系列PLC是模塊化結構設計，各種單獨模塊之間可進行廣泛組合和擴展。其系統構成如圖7.1所示。它的主要組成部分有導軌(RACK)、電源模塊(PS)、中央處理單元模塊(C

9、PU)、接口模塊(IM)、信號模塊(SM)、功能模塊(FM)等。它通過MPI網的接口直接與編程器PG、操作員面板OP和其它S7 PLC相連。3.3.2各模塊組態（1）電源模塊：PS 307 5A(2)CPU模塊：CPU 315F-2PN/DP(3)輸入口模塊：DI16/DO16 24V/0.5A(4)輸出口模塊：AI4/AO2 8/8Bit(5)信號模塊：SM-300 圖2 各模塊組態圖4.系統仿真調試4.1主畫面從工具視圖拖入一個文本域，修改文本內容為主畫面，后期建立幾個子畫面，為了實現畫面間的相互切換，要分別將左側項目視圖中對應的畫面拖入主畫面即可，系統主畫面如下： 圖2 系統主畫面4.2

10、系統畫面系統畫面為整個系統的主體部分，包括鍋爐組態，進點火槍，打火裝置，閥門等組態。這些可在工具視圖庫中找到。 圖3系統畫面 4.3變量設定 雙擊項目視圖下的變量，進行變量定義。與PLC相關量的變量其鏈接設為PLC，組態軟件的變量則設定為內部變量，具體如下圖。 圖4變量設置4.4用戶登錄畫面 圖5 用戶登錄畫面4.4.1用戶登錄界面相關組件設置 用戶管理畫面主要是對用戶，管理員等口令及權限的設置。首先進行權限設置，在項目視圖下有運行系統用戶管理，點開后有組和用戶項，雙擊組，進行組的設置，添加一個班組長，另外在權限欄添加一個權限，改為輸入爐膛火焰設定值，然后將班組長的權限設為操作和輸入爐膛火焰設定值。 圖6組件設置 雙擊用戶，添加一個新用戶，用戶名為User1，口令為000，用戶組設定為班組長，將管理員Admin的密碼改為111。 圖7組件設置 4.5報警畫面 圖8 報警畫面4.6趨勢視圖畫面 圖9趨勢視圖畫面5.結論 PLC在電力系統自動化控制方面得到了廣泛應用 ,文章以鍋爐點控制系統為例 ,著重介紹了鍋爐點火的步驟 ,PLC控制器的軟、硬件設計及其功能實現。通過現場應用說明了鍋爐點控制系統由于采用了以PLC為核心的可編程控制器 ,使點火系統得到了簡化 ,可靠性大為增強。6.參考文獻(1)柴瑞娟 孫承志 孫書芳 陳海霞 熊天忠