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1、 毕业论文基于PLC的火电厂锅炉车间输煤机组控制系统设计学生姓名： 学号： 系 部： 自动化 专 业： 电气工程及其自动化 指导教师： 二一五年六月诚信申明本人郑重申明：本篇论文是我在刘老师指导下独自研究完成，文中所需要用到的名词解释及专业术语是引用教科书或本专业相关书籍，文中末尾已经给予说明解释。剩余其他研究成果都是本人完成，本人对本篇论文负责，如有弄虚作假本人愿意承担一切法律责任及其后果。本人签名： 年 月 日毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 基于PLC的火电厂锅炉车间输煤机组控制系统设计 系部： 自动化 专业： 电气工程及其自动化 学号： 122033230 学生： 指导教师（含
2、职称）： ) 1课题意义及目标传统的发电厂输煤系统是一种基于继电接触器和人工手动方式的半自动化系统。由于输煤系统现场环境十分恶劣，不仅极大损害了工人的身体健康，而且由于输煤系统范围大，经常有皮带跑偏、皮带撕裂及落煤管堵塞等等麻烦，大大降低了发电厂的生产效率。随着发电厂规模的扩大，对煤量的需求大大提高，传统的输煤系统已无法满足发电厂的需要。 通过对PLC的应用，对火电厂的配煤系统进行了设计，对原有的传统手动配煤方式进行了优化和改进。本课题的主要目标是改变以往配煤系统的传统手动配煤方式，提高运行人员工作效率，从煤源上进行煤量配比控制，解决电厂的配煤问题，提高电厂的燃煤效率和经济效益。通过此次毕业设
3、计应掌握输煤机组控制系统的工艺流程；学会用西门子S7-200编写梯形图；应用组态王软件搭建监控画面。2主要任务(1) 学习并掌握输煤机组控制系统的工艺流程。(2) 用Visio或者AutoCAD画出PLC的主接线图。(3) 根据控制要求，用S7-200完成编程。(4) 应用组态王搭建监控画面，并进行动画演示。 3主要参考文献1 马林联. PLC技术及应用教程M. 北京:中国电力出版社, 2014.8.2 张万忠. 可编程控制器入门与应用实例M. 北京:中国电力出版社, 2005.3 马丁. 西门子PLC200/300/400应用程序设计. 电子工业出版社. 2008:41-128.4 赵志明.
4、 PLC控制系统在火电厂输煤系统中的应用J. 内蒙古科技与经济, 2007(15）5魏思宗. 锅炉与供热M. 北京：机械工业出版社, 2003:98-102.4进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1完成开题报告，进行开题答辩2015.03.012015.03.072设计选题的工艺流程图、主电路图2015.03.082015.03.153采用西门子S7-200编写梯形图2015.03.162015.04.154组态王搭建监控画面2015. 04.152015.05.155完成论文定稿及答辩工作2015. 05.162015.06.19审核人： 年 月 太原工业学院毕业设计（论文）基于PL
5、C的火电厂锅炉车间输煤机组控制系统的设计摘 要火电厂锅炉车间输煤系统是辅机系统的一个重要组成部分，是保证火电厂稳定可靠发电的重要因素之一。一个高效率、 高稳定性、 高灵活性的输送系统是机组乃至整个发电厂稳定可靠运行的重要保障之一 ,其运行的好坏会直接影响火电厂的安全运行。传统的输煤系统是使用继电器和人工手动来控制设备的半自动化系统。但由于输煤现场条件十分恶劣，这使得操作人员的生命健康受到极大的威胁。并且由于人工手动操作有很多不确定因素，经常会有皮带打滑、皮带跑偏及落煤管堵塞等故障，而且工作效率差，对整个发电厂的安全稳定运行也会产生不利的影响。本课题的主要目的是通过对PLC的应用，对火电厂锅炉车
6、间输煤系统进行设计，对传统的输煤系统进行了优化和升级。使得各个设备的启动和停止都与其他设备实现安全联锁，同时使用上位机对其运行状态进行全程监测,实现输煤机组控制系统的远程自动和手动的操作以及运行。以此来改变以往输煤系统的传统手动输煤方式，提高电厂的输煤效率和经济效益。关键词: 输煤机组控制系统 可编程控制器 组态王 监测系统Design of PLC unit coal thermal power plant boiler plant control system based onAbstractcoal conveying system of thermal power plant is a
7、n important part of auxiliary system , Is one of the important factor to ensure stable and reliable operation of thermal power plant. A higher power, high reliability, high flexibility coal conveying system is one of the important guarantees for the Generator and the whole thermal power plant, Which
8、 runs a direct impact on the safe operation of thermal power plants. The traditional coal conveying control system is based on relay for the control device,it is Semi-automated system manually operated.Because of the coal. however,Manual operation of workers has a lot of uncertainty,often belt devia
9、tion, belt tear and coal drop tube blockage.This operating system is inefficient, stable operation of the power plant will have a very negative impact. field in extremely harsh conditions, this is very unfair to workers health.The main objective of this Thesis project is through the application of t
10、he PLC, Design of a new thermal power plant coal conveying system,While The traditional coal conveying control system were optimized and improved. It makes all the equipment is realized the safety interlock protection control function，At the same time, the PC is used to measure and monitor the whole
11、 process, It can realize the coal conveying machine unit remote automatic and manual operation. In this way to change the past Manual control of coal conveying system，Thus able to improve the thermal power plant coal conveying efficiency and economic benefits.Key words: Transporting coal system，PLC，
12、Kingview，monitor system目录第一章 绪 论11.1课题研究的目的及意义11.2 国内外研究进展11.3 课题研究任务2第二章 输煤系统的总体控制方案设计42.1 输煤系统概述42.2 输煤机组工艺流程设计42.3 输煤机组控制要求52.4 本章小结6第三章 输煤系统的PLC控制设计73.1 PLC概述及其设计原则73.2 PLC控制方案设计83.3 PLC机型的选择83.3.1 PLC输入输出设备以及I/O点分配93.3.2 PLC控制程序的硬件配置133.4 PLC控制系统的电路设计143.4.1 主电路接线图143.4.2 PLC设备端子接线图153.5 本章小结15
13、第四章 输煤系统的PLC梯形图设计174.1 PLC控制程序的编程语言174.2 输煤机组的上煤系统的设计174.2.1设计要求174.2.2 上煤系统梯形图184.3 输煤机组的配煤系统的设计234.3.1设计要求234.3.2 配煤系统梯形图244.4 本章小结26第五章 输煤系统的监控画面设计275.1输煤系统监控系统275.2组态王介绍及其功能275.3基于组态王软件的监控画面设计流程285.3.1 创建新工程295.3.2 搭建设计上煤监控画面295.3.3 搭建设计配煤监控画面305.3.4 建立数据字典305.3.5 变量与画面的关联315.3.6 实时趋势画面325.3.7 命
14、令语言335.4 本章小结35第六章 总结与展望37参考文献38致谢39IV 第一章 绪 论1.1课题研究的目的及意义随着工业不断发展，工厂规模的不断扩大，设备和系统控制也越来越复杂。目前在我国，能源主要靠以煤为燃料的火力发电厂提供。由于产煤地和火电厂所处地理位置的差异，需要通过汽车、火车以及轮船等运输工具把原煤从产地运输到火电厂的储煤仓，然后通过输煤控制系统将煤料一系列处理输送至锅炉储煤仓。然而传统发电厂输煤控制系统是一种继电器结合人工手动控制的半自动化系统。由于输煤现场环境恶劣，不仅对工作人员的生命健康造成极大的危害，而且由于传统输煤系统工作效率低下，经常出现皮带打滑、皮带跑偏及落煤管堵塞
15、等故障，极大降低了火电厂的工作效率。随着火电厂生产规模的不断扩大，对煤料的需求也极大的提高，传统输煤控制系统已无法跟随时代的发展，满足发电厂的需求。本课题的主要任务是基于对PLC的应用，对火电厂的输煤控制系统进行设计，对传统手动控制系统进行了升级和优化。使得各个设备的启停都与其他设备实现联锁安全操作；其输煤系统中皮带电机的启停有着严格的控制操作顺序。当系统启动时，为了预防运输皮带因煤料堆积而造成安全事故，系统要求各个设备以及皮带启动按照逆煤流方向按照规定的时间间隔顺序起动。停止时为了清除输煤皮带上和各个设备中残留的煤料碎块，系统要求各个设备按照顺煤流的方向以规定的时间间隔顺序停止,同时使用上位
16、机对其进行全程监测,实现输煤控制系统的远程自动和手动的操作与运行。以此来改变以往配煤系统的传统手动配煤方式，提高运行人员工作效率，解决电厂的配煤问题，提高电厂的燃煤效率和经济效益。1.2 国内外研究进展火力发电是利用煤炭、石油等一次能源通过燃烧产生大量的热能，来加热锅炉内的水，使之变成水蒸气推动发电机叶轮，继而产生电能。在所有的发电方式中，火力发电是历史上最久的，也是最重要的一种发电方式。但近代由于地球上化石燃料的不断消耗，人类正努力开发研究其他的发电方式，如核能发电、核聚变发电以及高效率的太阳能发电等，以求解决人类社会即将面对的能源问题。目前世界各国都在积极研究新型的发电方式以及对非再生一次
17、能源的节约和保护。欧盟出于对环境保护和发展的考虑，在哥本哈根气候峰会上要求二氧化碳的排放量到2020年比1990年减少30%，这使得很多国家更倾向于使用天然气发电，但天然气成本较高，储量有限，不可能完全取代燃煤发电，大功率的燃气轮机作为电力系统中的高峰负荷机组最具有竞争力，其设有的注水装置或干式低二氧化氮燃烧器的机组可减少排放的污染。目前较多注意联合循环的燃气轮机，在火力发电中烧煤和烧油仍占有很大比例。烧煤电厂的技术因各国的重视也在迅速的发展，如松煤发电厂的烟气处理、循环流化床、加压流化床燃烧等。煤的气化虽然可以代替资源较少的天然气进行发电从而满足环境要求，但投资费用很高。在我国以煤为主的能源
18、形势下,火力发电仍是主力电源，国家能源局能源节约与科技装备司表示，“十二五”期间，要降低煤的使用，让煤炭占一次能源的比重从 70%以上，下降到62%左右。 我国煤炭资源丰富、电力资源缺少的资源特征决定了在今后相当长一段时间内，火力发电仍将在电力工业中占据重要地位。在火电厂中,输煤控制系统是整个发电厂辅机系统中最为重要的系统之一,其主要任务是将煤料保质、保量的输送至锅炉储煤仓以供应发电机需求,输煤控制系统运行的好坏将直接影响机组乃至整个火电厂的稳定安全运行,进一步改善和优化发电厂输煤系统是国内外研究人员共同面对的课题,将其稳定性,安全性,自动化以及高效性提高以适应发电厂的不断发展是研究课题的意义
19、所在。1.3 课题研究任务传统输煤控制系统是一种继电器和人工手工操作的半自动化系统。由于输煤现场环境十分恶劣，对工人的健康安全有着极大的伤害，又因输煤效率差，随着发电厂规模扩大以及设备的更新，传统输煤控制系统已无法满足发电厂对煤量的需求，因此需要更加先进的输煤系统来担当，PLC是近年来越来越热的可编程逻辑控制器，是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。本课题通过PLC的应用对火电厂进行设计，优化原来系统，降低风险，提高效率。主要任务有（1）学习并掌握输煤机组控制系统
20、的工艺流程。（2）用Visio或者AutoCAD画出PLC的主接线图。（3）基于PLC控制的锅炉输煤系统的PLC选型，程序设计，编程。（4）基于组态王搭建监控画面，并进行动画演示。第二章 输煤系统的总体控制方案设计2.1 输煤系统概述电厂输煤系统比较复杂，目前仍以常规皮带输送机为主。整个系统控制的对象较多，主要有:皮带输送机、碎煤机、筛分机、环式给煤机、叶轮给煤机、皮带给煤机、振动给煤机、除大块器、斗轮式或门式堆取料机、火车用翻车机、三通电动挡板、分煤器、带式盘式除铁器、电子皮带称、采样器、除尘器、配煤小车、犁式卸料器等等。输煤系统的保护或测量装置也比较齐全，如测量皮带的跑偏、打滑、速度、煤流
21、、堵煤、拉绳、跳闸、撕裂、拉长等，测量设备的超温、超振、过负荷等，测量煤仓的高低煤位信号、煤仓称重信号、犁煤器的抬落到位信号，设备的控制信号有启动、停机、抬、落、及声光报警等1。2.2 输煤机组工艺流程设计电厂输煤工艺一般包括: 卸煤流程、堆煤流程、上煤流程和配煤流程几个部分2。（1）卸煤流程是指使用卸煤机将汽车、火车以及轮船等运输过来的煤料卸至火电厂专门的堆煤仓中，以备发电使用。（2）堆煤流程是使用悬臂堆料机对堆煤仓中的煤料进行整理和归类，以便输煤控制系统进行上煤。（3）上煤流程是指通过输煤控制系统将煤料从原煤对煤仓输送至锅炉储煤仓的过程。在上煤过程中煤料经皮带输送至一个个转运站，在转运站内
22、经过一系列处理分类再输送给皮带，使之达到规定的要求。（4）配煤流程是指将最后输煤皮带上经过处理的煤料通过犁煤机，使之落到指定的煤仓中，以便最后发电机燃煤使用。如图2.1为上述输煤流程工艺示意图：图2.1 输煤流程图2.3 输煤机组控制要求为了保证整个系统安全稳定的运行，其输煤系统应满足以下控制要求：（1）自动/手动运行方式，自动为主，手动为辅。当启动自动运行时，将手动启动方式锁住，防止其误动；反之当手动启动设备运行时，锁住自动运行方式。（2）系统的各个设备所处的区域都安装有指示灯以及蜂鸣器，当出现轻度故障时，亮黄灯警示；当出现严重故障时，亮红灯并报警。（3）当使用输煤控制系统时，各个设备之间启
23、动与停止都实现联锁安全控制操作。（4）各个设备在启动和停止的过程中，需设置合理时间间隔延时作用。启动时，需逆煤流方向顺序启动，预防皮带堆积煤料从而导致发生安全故障。停止时，顺煤流方向延时顺序停止，保证皮带等各设备中无任何残留的煤料。（5）甲乙运输线可以同时运行交叉供煤，其输送线分为几部分组成，预防某台设备发生故障，整条运输线停止运行。（6）采用组态软件设计工作界面，显示各个电气设备工作情况，并在控制室可以远程检测，提高整个设备工作效率（7）手动控制采取联锁控制方式，保证各个设备启动时现场环境安全可靠（8）当系统中某个机器出现故障，应及时报警，并快速停止故障机器以及延时停止与之关联的机器，并将工
24、作转给备用的机器，以保证工作效率。当将工作任务转给备用设备运行时，此时如果备用设备也发生了故障，首先应该检测主设备是否已经修复故障，如果主设备已经可以使用，则将任务再次转给主设备工作运行。反之，结束整个系统运行。2.4 本章小结本章详细的研究了火电厂锅炉输煤机组运行的流程，同时还对其运行流程做出了优化和改进，增加了很多的保护性控制措施，设计出了主电路设计图以及工业流程图，为下面的PLC的控制设计和I/O点的分配提供了更加详细的资料。第三章 输煤系统的PLC控制设计3.1 PLC概述及其设计原则PLC是英文“Programable Logic Controller”的缩写词，中译名为“可编程逻辑
25、控制器”，是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置3Error! Reference source not found.。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程4。任何一种控制系统都是按照被控对象的实际工艺流程来设计的，这样提高整个系统的工作效率和产品质量，保障人和设备的安全。因此在进行PLC控制系统设计时，应该遵循以下几点基本原则：（1）最大程度的实现被控对象的控制需求设计前应充分了解各个PLC的功能和设备数据，同时深度研究被控对象的工艺流程，选择
26、合适的PLC使之能够满足被控制对象的全部控制需求，这是设计前首要任务，这也是设计中最重要的一条基本原则。为了实现这一条件，需要开发设计者在设计前深度地研究被控制对象的工作步骤和工艺流程，需要收集现场的数据，查找国内外的先进案例，拟定控制方案，最后共同解决在设计中遇到的重点问题和疑难问题。（2）保证PLC控制系统安全可靠任何一种控制系统在设计时都应以稳定、长期、安全、可靠运行为基本原则，在此基础上才能扩展其他便捷功能。所以在基于PLC控制系统设计时，也应以上述几点要求为设计系统的主要基本原则，这就需要编程人员在设计开发之初对系统有一定深度的了解，在对元器件和所需要的设备上要做好充足的对比选择，同
27、时梯形图编程上要全方面考虑,以保证整个系统可以安全稳定长期的运行。（3）力求简单、经济、及维修方便一个新型的控制系统工程固然能够使得生产效率提高，产品的质量上升，从而带来巨大的经济效益和社会效益，但新工程的投入、技术的培训、设备的维护也将导致运行资金的增加。因此在设计系统时因以满足所有控制要求为基本，一方面需要注意不断发展和壮大的工业规模，另一方面还需注意降低后期运行时的维护成本。（4）适应发展的需求由于工厂规模不断扩大，以及各个方面的快速发展，对控制系统所达到的控制程度也将不断的提高，所以设计时应考虑到今后工厂的发展速度以及扩张规模，同时还需考虑到将来设备的更新升级等因素，这就要求在设计PL
28、C系统时，对CPU、输入输出点数和内存大小的选择上要留有合适的裕值，以满足今后社会的不断发展和工艺的不断改进。3.2 PLC控制方案设计输煤控制系统可以分为输煤过程控制和配煤过程控制两种方式，故对PLC控制系统编程设计时应该相应分为两部分。根据电厂要求和现场设备，输煤线路应详细的分为若干部分，每个部分就是单独的一个整体，当个别设备出现故障时，PLC应根据故障设备所属区域，迅速合理的所处判断。同时这样设计便于上位机对不同流程和不同故障设备实现远程控制和局域监测。工业中，上位机通常采用计算机。实际控制中，还需要设置设备间的连锁。连锁控制的需要综合考量逆煤流启动、顺煤流停止以及因意外停机引发的停机事
29、故5。而对于配煤部分，PLC可以通过控制犁煤器的抬落实现煤流走向的控制，综合统计原煤料位计、高料位状态、煤仓、犁煤器等实现配煤系统的自动化5。3.3 PLC机型的选择随着工业的发展，PLC的类型和型号各不相同，功能越来越多，各个国家所研发生产的PLC产品，在编程方法、结构框架以及指令方式等方面各不相同，使之使用的场合也各有侧重。因此在选择PLC产品时，应根据控制系统的使用环境，响应速度和系统的大小等众多因素合理选择PLC产品，一般根据以下几点来选择：（1）可编程控制器控制系统I/O点数估算I/O点数估算时应考虑适当的余量, 通常根据统计的输入输出点数, 再增加10% 20%的可扩展余量后,作为
30、输入输出点数估算数据。实际订货时,还需根据制造厂商 PLC 的产品特点,对输入输出点数进行圆整6。（2）内存估计存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小, 程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小, 因此程序容量小于存储器容量。设计阶段, 由于用户应用程序还未编制, 因此, 程序容量在设计阶段是未知的, 需在程序调试之后才知道。为了设计选型时能对程序容量有一定估算, 通常采用存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式,许多文献资料中给出了不同公式,大体上都是按数字量I/O点数的10 15倍,加上模拟I/O点数的100倍,以此数为内存的总字数(16位为一个
31、字),另外再按此数的25%考虑余量7。（3）输入输出模块的选择输入输出模块的选择应考虑与应用要求的统一。例如对输入模块,应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块,应考虑选用的输出模块类型,通常继电器输出模块具有价格低、使用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点;可控硅输出模块适用于开关频繁, 电感性低功率因数负荷场合,但价格较贵,过载能力较差。输出模块还有直流输出、交流输出和模拟量输出等,与应用要求应一致。可根据应用要求,合理选用智能型输入输出模块,以便提高控制水平和降低应用成本。考虑是否需要扩展机架或远程I/O机架等8。（4）结构型式的考虑在众多PLC产品中
32、根据其结构特点可以大致分成整体和模块两种类型，例如西门子PLC就是模块式，而三菱PLC大多是整体式。一般来说模块式PLC比较灵活，其输入输出点可以使用扩展模块进行扩展，而且在后期维护和维修上更加方便。相比模块式PLC，整体式PLC将CPU和输入输出接口放在同一设备上，不需要插接环节，结构紧凑，价格也比模块式的便宜，适用于占用内存和I/O点较少的控制系统。因此，对于较复杂的要求较高的系统，一般选用模块式结构。3.3.1 PLC输入输出设备以及I/O点分配在基于PLC的控制系统设计时硬件配置以及I/O点的分配是重要的组成部分，这关系到后期系统的编程和优化操作。（1）输入设备输入设备用来产生输入控制
33、信号，一般有数字型和模拟型输入信号。下列为输煤控制系统的输入设备：控制开关：预启动按钮 上煤运行按钮 停止按钮 急停按钮 交叉启动按钮等感应开关： 给煤压力感应 料煤压力感应 煤位感应 皮带打滑 拉绳 跑偏 负载 纵向撕裂 等故障开关： 给煤机过载保护开关 粉煤机 碎煤机 等各个运行机器上的保护开关（2）输出设备输出设备主要是执行PLC输出信号，根据不同的输出信号执行不同的操作。下列为输煤控制系统的输出设备：运行机器：给煤机 皮带 电磁铁 除杂机 筛选机 粉煤机 犁煤机等指示灯：皮带运行指示灯 转运站指示灯（3）I/O点分配在PLC硬件选型时，首先应根火电厂锅炉车间输煤机组的工艺流程和毕业设计
34、任务书对本课题的控制要求，明确PLC要能实现的功能，然后根据课题要完成的功能来确定控制量、被控制量，完成I/O分配表，最终选择符合题目要求的PLC。根据控制要求确定了表3.1所示的I/O分配表，其中包括输入输出信号的符号，名称，以及分配的地址，可知此输煤机组的控制系统在软件编程时的输入输出点数为：81DI/72DO。表3.1 PLC的I/O分配表输入点输出点I/O地址功能I/O地址功能I0.0上煤预启动Q0.0煤仓三通至甲1启动I0.1运行Q0.1甲给煤机启动I0.2停止Q0.2甲1皮带启动I0.3急停Q0.3A甲除铁机启动I0.4交叉运行Q0.4A甲除杂机启动I0.6甲给煤压力感应Q0.5A
35、转运三通至甲2启动I0.7乙给煤压力感应Q0.6甲2皮带启动I1.0手动5Q0.7B甲电磁铁启动I1.1手动1Q1.0B甲筛煤机启动I1.2手动2Q1.1B甲碎煤机启动I1.3手动3Q1.2B转运三通至甲3启动I1.4手动4Q1.3甲3皮带启动I1.5手动61Q1.4C甲电磁铁启动I1.6手动7Q1.5C甲粉煤机启动I1.7手动62Q1.6C转运三通至甲4启动I2.0皮带轻度打滑Q1.7甲4皮带启动I2.1皮带重度打滑Q2.0煤仓三通至乙1启动I2.2皮带轻度跑偏Q2.1乙给煤机启动I2.3皮带重度跑偏Q2.2乙1皮带启动I2.4皮带纵向撕裂Q2.3A乙除铁机启动I2.5皮带拉绳开关Q2.4A
36、乙除杂机启动I2.6皮带严重负载Q2.5A转运三通至乙2启动I2.7煤仓皮带Q2.6乙2皮带启动I3.0甲1皮带Q2.7B乙电磁铁启动I3.1甲2皮带Q3.0B乙筛煤机启动I3.2甲3皮带Q3.1B乙碎煤机启动I3.3甲4皮带Q3.2B转运三通至乙3启动I3.4乙1皮带Q3.3乙3皮带启动I3.5乙2皮带Q3.4C乙电磁铁启动I3.6乙3皮带Q3.5C乙粉煤机启动I3.7乙4皮带Q3.6C转运三通至乙4启动I4.3煤仓给煤机故障Q3.7乙4皮带启动I4.4煤仓三通至甲1故障Q4.0煤仓电磁铁启动I4.5甲给煤机故障Q4.1煤仓皮带启动I4.6A甲除杂机故障Q4.2煤仓给煤机启动I4.7A甲除铁
37、机故障Q4.4甲1绿灯I5.0A转运三通至甲2故障Q4.5甲1黄灯I5.1B甲电磁铁故障Q4.6甲1红灯I5.2B甲筛煤机故障Q4.7甲2绿灯I5.3B甲碎煤机故障Q5.0甲2黄灯I5.4B转运三通至甲3故障Q5.1甲2红灯I5.5C甲电磁铁故障Q5.2甲3绿灯I5.6C甲粉煤机故障Q5.3甲3黄灯I5.7C转运三通至甲4故障Q5.4甲3红灯I6.3煤仓除煤机故障Q5.5甲4绿灯I6.4煤仓三通至乙1故障Q5.6甲4黄灯I6.5乙给煤机故障Q5.7甲4红灯I6.6A乙除杂机故障Q6.0煤仓站红灯I6.7A乙除铁机故障Q6.1A转运站红灯I7.0A转运三通至乙2故障Q6.2B转运站红灯I7.1B
38、乙电磁铁故障Q6.3C转运站红灯I7.2B乙筛选机故障Q6.4乙1绿灯I7.3B乙碎煤机故障Q6.5乙1黄灯I7.4B转运三通至乙3故障Q6.6乙1红灯I7.5C乙电磁铁故障Q6.7乙2绿灯I7.6C乙粉煤机故障Q7.0乙2黄灯I7.7C转运三通至乙4故障Q7.1乙2红灯I8.0甲料煤机Q7.2乙3绿灯I8.1甲1煤仓高煤位开关Q7.3乙3黄灯I8.2甲2煤仓高煤位开关Q7.4乙3红灯I8.3甲3煤仓高煤位开关Q7.5乙4绿灯I8.4甲1煤仓极限煤位开关Q7.6乙4黄灯I8.5甲2煤仓极限煤位开关Q7.7乙4红灯I8.6甲3煤仓极限煤位开关Q8.0煤仓绿灯I8.7甲备用煤仓极限煤位开关Q8.1
39、煤仓黄灯I9.0乙料煤机Q8.2煤仓红灯I9.1乙1煤仓高煤位开关Q8.5甲1犁煤机启动I9.2乙2煤仓高煤位开关Q8.6甲2犁煤机启动I9.3乙3煤仓高煤位开关Q8.7甲3犁煤机启动I9.4乙1煤仓极限煤位开关Q9.5乙1犁煤机启动I9.5乙2煤仓极限煤位开关Q9.6乙2犁煤机启动I9.6乙3煤仓极限煤位开关Q9.7乙3犁煤机启动I9.7乙备用煤仓极限煤位开关I10.0预启动配煤I10.1甲1煤仓低煤位开关I10.2甲2煤仓低煤位开关I10.3甲3煤仓低煤位开关I11.0配煤运行I11.1乙1煤仓低煤位开关I11.2乙2煤仓低煤位开关I11.3乙3煤仓低煤位开关3.3.2 PLC控制程序的硬
40、件配置根据I/O点数量，以及需要实现的功能，来确定PLC的硬件配置，包括PLC机型CPU 容量的大小 输入输出的形式 输入输出模块的接线和电压等，最后选择性能优良的PLC设备。S7-200系列可提供多个型号不同的CPU供选择，主要有：S7-221 、S7-222、S7-224、S7-224XP、S7-226，各个PLC的特点描述如表3.2所示。表3.2 S7-200系列分类特性CPU 221CPU 222CPU 224CPU 224XPCPU 226外形尺寸(mm)90*80*62120.5*80*62140*80*62190*80*62程序存储器（byte）20482048819281921
41、0240数据存储器（byte）2k2k8k10k10k本机数字量6输入/4输出8输入/6输出14输入/10输出14输入/10输出24输入/16输出本机模拟量无无无2输入/1输出无扩展模块数量（个）02777高数计数器：单相双相共4路共4路共6路共6路共6路4路30kHz4路30kHz6路30kHz4路30kHz2路200kHz6路30kHz2路20kHz2路20kHz4路20kHz3路20kHz1路100kHz4路20kHz通信口 RS-485RS-485RS-485RS-485RS-485根据前文的I/O点的数量，以及对于西门子PLC各个型号CPU的对比，再考虑所需存储器容量大小、外部设备特
42、性以及本课题要实现的控制功能以及工作环境等多种因素，可以确定本设计采用西门子S7-200系列的226CN，该PLC有两种型号，分别是：CPU226DC/DC/DC/24输入/16输出CPU226AC/DC/DC/继电器24输入/16继电器输出对比这两个型号不同点是：（1）供电电源差别：一个是AC220V 另个是DC24V（2）输出类型差别：继电器PLC输出的输出回路可以交/直流供电，而晶体管PLC输出只可以是直流电。（3）输出能否高速：晶体管输出可以执行高速输出，继电器只能低速输出。 本系统根据其要求选择晶体管输出。CPU226CN其中本机数字量24输入/16输出，数字I/O映像区256（12
43、8输出/128输出）允许最大7个I/O模块等。3.4 PLC控制系统的电路设计3.4.1 主电路接线图在该课题设计的输煤系统中有三个转运站和主/次两套皮带运输组组成，其中转运站内安置有各类处理煤料设备并由皮带负责运送煤料。如下图3.1两套皮带输送组是由九台电机控制的皮带组成。每个电机上都有一个接触器开关KM，其中主系统（甲系统）是由KM1-KM4控制，次系统（乙系统）是由KM5-KM8控制。由PLC来控制KM1-KM8接触开关的线圈，实现自动化控制。图3.1 主电路设计图3.4.2 PLC设备端子接线图根据上述I/O分配表和CPU226以及各个模块设计了图3.2所示的段子接线图。图 3.2 控
44、制电路设计图该图是由CPU226模块和EM223、EM221模块组成，图的下方是输入端子图，输入端子接有SB1预启动按钮、SB2上煤运行按钮、SB3停止运行按钮等控制按钮，也有SQ1甲给煤机故障感应，SQ2甲煤仓压力感应等感应开关。图的上方是PLC输出端子图，输出给指示灯和线圈，当输出给指示灯时通过指示灯的不同颜色来传递不同位置的故障，当输出给线圈时启动接触器来间接启动机器的运行和停止。3.5 本章小结本章首先介绍了基于PLC的输煤机组控制系统的设计原则和机型的选择，接着论述了PLC控制系统的硬件配置，尤其是CPU选择 I/O口分配以及主电路图设计，同时列出了输煤机组控制系统PLC输入输出口的功能表，为下面的PLC程序的设计奠定基础。第四章 输煤系统的PLC梯形图设计4.1 PLC控制程序的编程语言PLC是一种广泛