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喷雾干燥塔控制系统设计_PLC总课程设计报告.doc

喷雾干燥塔控制系统设计_PLC总课程设计报告.doc

上传者: 巴斯光年 2012-07-05 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《喷雾干燥塔控制系统设计_PLC总课程设计报告doc》,可适用于工程科技领域,主题内容包含一、控制系统的硬件设计喷雾干燥塔控制功能描述良好的控制系统的主要指标是安全和经济本次课程设计控制对象喷雾干燥塔的控制目标是在安全的前提下确保对象的工符等。

一、控制系统的硬件设计喷雾干燥塔控制功能描述良好的控制系统的主要指标是安全和经济本次课程设计控制对象喷雾干燥塔的控制目标是在安全的前提下确保对象的工艺参数稳定并以安全作为优化目标。针对该喷雾干燥塔所提出的控制要求主要有以下方面的考虑:顺序启动功能、安全停机功能、自动点火功能、熄火保护功能、系统安全保护功能、状态监测和自动报警功能、自动投入油枪和撤除油枪功能、自动温控功能、设备离线强制启停功能、指示灯测试功能、模拟量控制功能等。喷雾干燥塔控制系统需要实现的主要功能如下:()、自动顺序启动功能系统可实现顺序启动。程序能够实现排风机鼓风机助燃风机供油泵增压泵的顺序启动。()、安全停机功能可以自动按供油泵电磁阀助燃风机的顺序停止系统。停机过程中提供自动吹扫和系统自动复位功能。()、自动点火功能实现系统安全点火。点火条件成立时有灯指示此时按下“点火”按钮并保持秒钟以上可自动实现安全点火不具备点火条件时没有灯指示操作“点火”按钮系统不予响应。()、点火之后系统进入手动控制当满足一定条件后系统自动切换到自动控制。控制网络拓扑图系统网络拓扑图控制系统的IO清单开关量输入风压正常FYZC小火位置XHWZ大火位置DHWZ油压正常YYZC火焰状态HYZT料浆压力高LJYLG料浆压力低LJYLD急停指令JTZL点火指令DHZL报警确认BJQR手自SZ开关量输出排烟温度高PYWDG熄火报警XHBJ点火许可DHXK吹扫进行中CSJXZ系统准备完毕XTZBWB报警声音BJSY助燃风机ZRFJ燃料电磁阀RLDCF燃料泵RLB燃料增压泵RLZYB点火变压器DHBYQ紧急排放阀JJPFF料浆泵LJB喷枪APQA喷枪BPQB喷枪CPQC气锤AQCA气锤BQCB气锤CQCC排风机PFJ布袋状态BD布袋状态BD布袋状态BD布袋状态BD布袋状态BD布袋状态BD布袋状态BD布袋状态BD模拟量输入烟气温度YQWD进口温度JKWD负压FY排风温度PFWD模拟量输出燃烧调节RSTJ鼓风机GFJPLC的选型报告在PLC系统设计时首先应确定控制方案下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的按照易于与工业控制系统形成一个整体易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统PLC的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序控制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间因此工程设计选型和估算时应详细分析工艺过程的特点、控制要求明确控制任务和范围确定所需的操作和动作然后根据控制要求估算输入输出点数、所需存储器容量、确定PLC的功能、外部设备特性等最后选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的控制系统。.输入输出(IO)点数的估算IO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~的可扩展余量后作为输入输出点数估算数据。通过分析本控制系统包含个开关量输入端口个开关量输出端口个模拟量输入端口。所以本控制系统选择个开关量输入端口个开关量输出端口个模拟量输入端口的PLC。存储器容量的估算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IO点数的~倍加上模拟IO点数的倍以此数为内存的总字数(位为一个字)另外再按此数的考虑余量。控制功能的选择该选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。()运算功能此控制系统PLC的运算功能包括逻辑运算、计时、计数功能、比较等运算功能同时还有模拟量的运算和处理功能。()控制功能本控制系统的控制功能主要为PLC顺序逻辑控制和模拟量的控制。()通信功能本控制系统的PLC应支持多种现场总线和标准通信协议(如TCPIP)需要时应能与工厂管理网(TCPIP)相连接。通信协议应符合ISOIEEE通信标准应是开放的通信网络。PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口(RSCA)、RIO通信口、工业以太网、常用DCS接口等大中型PLC通信总线(含接口设备和电缆)应:冗余配置通信总线应符合国际标准通信距离应满足装置实际要求。本控制系统的PLC通信接口选择以太网。()编程功能PLC的编程有离线编程和在线编程两种设计时应根据应用要求合理选用。离线编程方式:PLC和编程器公用一个CPU编程器在编程模式时CPU只为编程器提供服务不对现场设备进行控制。完成编程后编程器切换到运行模式CPU对现场设备进行控制不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本但使用和调试不方便。在线编程方式:CPU和编程器有各自的CPU主机CPU负责现场控制并在一个扫描周期内与编程器进行数据交换编程器把在线编制的程序或数据发送到主机下一扫描周期主机就根据新收到的程序运行。这种方式成本较高但系统调试和操作方便本控制系统的PLC常采用此编程功能。同时应具有五种标准化编程语言:顺序功能图(SFC)、梯形图(LD)、功能模块图(FBD)三种图形化语言和语句表(IL)、结构文本(ST)两种文本语言。()诊断功能PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑判断确定硬件的故障位置软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断通过软件对PLC的CPU与外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。PLC的诊断功能的强弱直接影响对操作和维护人员技术能力的要求并影响平均维修时间。()处理速度PLC采用扫描方式工作。从实时性要求来看处理速度应越快越好如果信号持续时间小于扫描时间则PLC将扫描不到该信号造成信号数据的丢失。处理速度与用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前PLC接点的响应快、速度高每条二进制指令执行时间约~Ls因此能适应控制要求高、相应要求快的应用需要。扫描周期(处理器扫描周期)应满足:小型PLC的扫描时间不大于msK大中型PLC的扫描时间不大于msK。机型的选择()PLC的类型PLC按结构分为整体型和组合型两类按应用环境分为现场安装和控制室安装两类按CPU字长分为位、位、位、位、位、位等。从应用角度出发通常可按控制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的IO点数固定因此用户选择的余地较小用于小型控制系统组合型PLC提供多种IO卡件或插卡因此用户可较合理地选择和配置控制系统的IO点数功能扩展方便灵活一般用于大中型控制系统。本控制系统的PLC机型选择组合型。()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。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。同时考虑是否需要扩展机架或远程IO机架等。()电源的选择PLC的供电电源除了引进设备时同时引进PLC应根据产品说明书要求设计和选用外一般PLC的供电电源应设计选用VAC电源与国内电网电压一致。重要的应用场合应采用不间断电源或稳压电源供电。()存储器的选择由于计算机集成芯片技术的发展存储器的价格已下降因此为保证应用项目的正常投运一般要求PLC的存储器容量按个IO点至少选K存储器选择。需要复杂控制功能时应选择容量更大档次更高的存储器。()冗余功能的选择a.控制单元的冗余b.IO接口单元的冗余()经济性的考虑选择PLC时应考虑性能价格比。考虑经济性时应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素进行比较和兼顾最终选出较满意的产品。输入输出点数对价格有直接影响。每增加一块输入输出卡件就需增加一定的费用。当点数增加到某一数值后相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加因此点数的增加对CPU选用、存储器容量、控制功能范围等选择都有影响同时在估算和选用时应充分考虑使整个控制系统有较合理的性能价格比。综合以上条件我们选择MPLC。配置清单如图所示序号名称型号规格单位数量模块说明机架BMXXBP块槽机架电源不占槽位电源模块BMXCPS块高功率电源模块W,VAC输入CPU模块BMXP块BMXP高性能CPU内置USB口ModbusEthernetTCPIP开关量输入模块BMXDDI块离散量DC输入模块点输入VDC漏型IEC类点端子块开关量输出模块BMXDDOK块离散量DC输出模块点输出VDC晶体管A源型通道间诊断和保护FCN点端子块模拟量输入模块BMXAMI块隔离模拟量输入模块高功能快速输入通道多量程(电压电流)高速高精度:位通道间隔离模拟量输出模块BMXAMO块隔离模拟量输出模块通道多量程(电压电流)高速高精度:位通道间隔离图M配置清单四、控制系统的软件设计软件说明书、软件名称:基于施耐德M的喷雾干燥塔自动控制系统、软件用途:本软件主要致力于实现喷雾干燥塔工艺流程的自动控制使系统能够使用最少的人力资源更加方便、快捷、精确地完成规定的任务减少工作强度降低误操作率提高工作效率降低异常情况造成设备和人身安全的危害。、软件功能特性描述:()、自动顺序启动功能系统可实现顺序启动。程序能够实现排风机鼓风机助燃风机供油泵增压泵的顺序启动。()、安全停机功能可以自动按供油泵电磁阀助燃风机的顺序停止系统。停机过程中提供自动吹扫和系统自动复位功能。()、自动点火功能实现系统安全点火。点火条件成立时有灯指示此时按下“点火”按钮并保持秒钟以上可自动实现安全点火不具备点火条件时没有灯指示操作“点火”按钮系统不予响应。()、熄火自动保护功能点火过程和正常运行中因出现熄火信号系统能自动保护设备安全并恢复到点火准备状态。()、系统安全保护功能系统出口超温保护。出口温度超过规定的故障限值秒打开“紧急排放阀”出口温度超过故障限值分钟执行“自动停机”以保证系统安全。()、状态检测和自动警报功能系统进口温度出口温度排烟温度塔内塔内负压料浆压力异常时提供光字牌提示和声音报警并具有报警保持等待确认功能()、指示灯测试功能在任何情况下系统都可以检测指示灯是否能够正常使用按下“灯测试”按钮所有指示灯点亮取消“灯测试”按钮所有指示灯回复原状态。()、自动负压调整系统正常运行中下可以调节鼓风机的控制电压来控制干燥塔内负压。在点火与系统异常时屏蔽手动信号系统按顺序启停各设备在点火后可以切换到手动控制以便于人工调节系统。。、软件操作说明:前期准备:按照接线端子图及IO清单正确连线接通电源对PLC机架通电并将软件上传到PLC中。正常启动操作步骤如下:a按下“灯测试”按钮:报警指示灯及工作指示灯全亮。b灯测试正常后长按“开始”按钮s后自动启动排风机、鼓风机后对系统进行连续吹扫分钟若在吹到过程中某个开启的排、鼓风机停止则重新吹扫。吹扫过程中吹扫进行中指示灯亮吹扫结束后指示灯灭。c吹扫成功后在燃料供油泵不漏油的情况下依次自动开启助燃风机、供油泵、燃料电磁阀、燃料调节阀、点火变压器。以上均正常投入时点火许可同时点火许可灯亮。d长按点火指令两秒若十秒后火焰正常则点火成功在无急停指令和停止指令的情况下系统准备完毕系统准备完毕指示灯亮等待投料同时自动转为手动。e系统准备完毕后当投料温度未达到最低值时为手动状态可以通过手动头料浆泵、喷枪。f当投料温度达到最低温度设定值时自动由手动转到自动状态先投入料浆泵。延时s自动投喷枪A不满足时则停止转为手动。g当投料温度达到中温度设定值时自动投喷枪B。否则自动停止喷枪B。h当投料温度达到高温度设定值时自动投喷枪C。否则自动停止喷枪C。i正常干燥过程中若相关参数异常时则会进行相应的报警警示。j当排风温度异常时会出现声音报警同时排风温度异常灯闪烁报警按下报警确认后闪光变为平光。故障解除后报警灯熄灭。k当塔内负压异常时会出现声音报警同时塔内负压异常灯闪烁报警按下报警确认后闪光变为平光。故障解除后报警灯熄灭。l当进口温度异常时会出现声音报警同时进口温度异常灯闪烁报警按下报警确认后闪光变为平光。故障解除后报警灯熄灭。m当出口温度异常时会出现声音报警同时出口温度异常灯闪烁报警按下报警确认后闪光变为平光。故障解除后报警灯熄灭。n点火成功系统准备完毕后在系统未达到相关要求时设备启动为自动状态可以手动投入气锤和布袋。o当小火位置时自动由手动转为自动投入正吹布袋延时s反吹布袋延时s。若无急停指令停止指令或火焰状态异常则循环进行。若有则延时一分钟按顺序停止布袋和气锤。p当大火位置时自动由手动转为自动投入正吹布袋延时s反吹布袋延时s。若无急停指令停止指令或火焰状态异常则循环进行。若有则延时一分钟按顺序停止布袋和气锤。q手动投入气锤后则气锤变为自动状态每s自动击打s。r按下“急停按钮”或火焰熄灭时依次停止供油泵、燃料电磁阀、助燃风机、增压泵、调节阀、点火变压器吹扫后恢复到点火准备状态。若有停止指令鼓风机、排风机也依次停止。延时一段时间后停止喷枪、布袋。、调节与异常情况操作规范如下:(进口温度信号、烟气温度信号、负压信号、排风温度信号都转换为电压信号)进口温度:正常范围为~V进口温度进口温度>V或<V(由正常值跌落)对应报警指示灯闪蜂鸣器报警按下“确认”按钮后对应报警指示灯变为平光蜂鸣器停止报警。烟气温度:上限值为V烟气温度>V持续秒自动开启紧急排放阀来降低烟气温度若开了紧急排放阀后烟气温度>V持续分钟系统进行安全停机停机顺序为:助燃风机和供油泵、燃料增压泵、电磁阀(间隔秒顺序关闭)鼓风机和排风机按吹扫规格持续工作min。烟气温度>V会立即使对应报警指示灯闪烁蜂鸣器报警按下“确认”按钮后对应报警指示灯变为平光蜂鸣器停止报警。负压:正常范围为~V负压>V或<V(由正常值跌落)对应报警指示灯闪蜂鸣器报警按下“确认”按钮后对应报警指示灯变为平光蜂鸣器停止报警。排风温度:正常范围为~V排风温度>V或<V(由正常值跌落)对应报警指示灯闪蜂鸣器报警按下“确认”按钮后对应指示灯变为平光蜂鸣器停止报警。(注:各模拟量信号电压大小都可以通过旋钮来调节按下“确认”按钮后若有第二个异常信号可以不受前一个信号影响正常报警)熄火:火焰状态信号由变为相应报警指示灯闪蜂鸣器报警系统进行安全停机按下“确认”按钮报警指示灯熄灭蜂鸣器停止报警油压不正常:工作过程中油压不正常超过min系统进行安全停机熄火报警点火失败:点火变压器投入工作超过秒未检测到火焰信号系统进行安全停机启动过程油压不正常:顺序启动燃料泵、燃料增压泵、燃料电磁阀后油压持续保持不正常状态超过分钟系统进行安全停机若发生其它严重的未知异常状况系统又无法识别操作人员可以按下“急停”键进行紧急停机此时系统同样会按安全停机顺序停机控制系统软件程序五、控制系统流程图燃烧系统流程图燃烧系统流程图如上图示:当按下开始按钮s后启动排风机延时s后启动鼓风机使干燥塔内保持负压。启动排风机、鼓风机后对系统进行连续吹扫分钟若在吹到过程中某个开启的排、鼓风机停止则重新吹扫。吹扫过程中吹扫进行中指示灯亮吹扫结束后指示灯灭。吹扫成功后在燃料供油泵不漏油的情况下依次开启助燃风机、供油泵、燃料电磁阀、燃料调节阀、点火变压器。以上均正常投入时点火许可同时点火许可灯亮。长按点火指令两秒若十秒后火焰正常则点火成功在无急停指令和停止指令的情况下系统准备完毕系统准备完毕指示灯亮等待投料同时自动转为手动。否则依次停止供油泵、燃料电磁阀、助燃风机、增压泵、调节阀、点火变压器若有停止指令则依次停止鼓风机、排风机。否则依次开启助燃风机、供油泵、燃料电磁阀、燃料调节阀、点火变压器。恢复到点火准备状态。理论投料系统流程投料系统流程图如上图示:系统准备完毕后当投料温度未达到最低值时为手动状态可以通过手动头料浆泵、喷枪。当投料温度达到最低值时自动由手动转到自动状态先投入料浆泵。延时s投喷枪A不满足时则停止转为手动。当投料温度达到中温度值时投喷枪B。否则停止喷枪B。当投料温度达到高温度值时投喷枪C。否则停止喷枪C。燃烧系统流程图燃烧系统流程图如上图示:正常干燥过程中若相关参数异常时则会进行相应的报警警示。当排风温度异常时会出现声音报警同时排风温度异常灯闪烁报警按下报警确认后闪光变为平光。故障解除后报警灯熄灭。当塔内负压异常时会出现声音报警同时塔内负压异常灯闪烁报警按下报警确认后闪光变为平光。故障解除后报警灯熄灭。当进口温度异常时会出现声音报警同时进口温度异常灯闪烁报警按下报警确认后闪光变为平光。故障解除后报警灯熄灭。当出口温度异常时会出现声音报警同时出口温度异常灯闪烁报警按下报警确认后闪光变为平光。故障解除后报警灯熄灭。除尘系统流程图除尘系统流程图如上图示:点火成功系统准备完毕后在系统未达到相关要求时设备启动为自动状态可以手动投入气锤和布袋。当小火位置时自动由手动转为自动投入正吹布袋延时s反吹布袋延时s。若无急停指令停止指令或火焰状态异常则循环进行。若有则延时一分钟按顺序停止布袋和气锤。当大火位置时自动由手动转为自动投入正吹布袋延时s反吹布袋延时s。若无急停指令停止指令或火焰状态异常则循环进行。若有则延时一分钟按顺序停止布袋和气锤。手动投入气锤后则气锤变为自动状态每s自动击打s。六、控制系统调试报告系统准备阶段启动前的指示灯检测检测系统是否满足点火条件系统准备完毕。点火启动过程系统启动开机吹扫(s)吹扫指示灯亮排风机、鼓风机工作吹扫结束后吹扫指示灯灭风压正常启动燃料泵s后启动增压泵s后启动燃料电磁阀和助燃风机油压正常s后启动点火变压器点火成功秒后关闭点火变压器。投料系统进入工作过程进口温度的判定进口温度正常s后启动料浆泵料浆压力的判定料浆压力正常s后按进口温度范围选择开启喷枪个数除尘系统进入工作点火指令长按秒启动排风机s后启动鼓风机除尘器的个气锤按一定频率工作除尘器的个布袋每个一组按顺序以一定的时间间隔工作规定的时间手自切换系统按下手自切换键PLC脱离对设备的控制同时切换到手动控制面板再按下手自切换键切换到PLC控制状态PLC恢复对设备的控制同时切断手动控制面板对设备的控制。安全保护系统停机条件料浆泵喷枪燃料泵助燃风机瞬间停止工作s后燃料增压泵停止工作s后燃料电磁阀停止工作鼓风机和排风机保持工作(吹扫)布袋除尘器停止工作吹扫停止系统准备完毕。报警系统报警系统预计实现的功能如下:报警条件达成(熄火报警除外)对应指示灯闪烁报警蜂鸣器持续报警按下确认键指示灯切换成平光蜂鸣器停止报警。注:该过程可以循环工作即按下确认键后第二个报警信号依然可以出发同样的报警。真实调试结果上面为预期要达到的结果在程序完成之后经调试发现系统准备阶段的顺序启动与顺序停止能成功实现vsd否排风机延时s投鼓风机在吹扫条件满足条件下连续吹扫分钟吹扫成功供油泵不泄露的情况下投燃料供油泵。投燃料增压泵投助燃风机投燃料电磁阀投燃料调节阀投点火变压器以上均满足的情况下点火许可。结束否是长按点火指令秒s后火焰正常点火成功系统准备好。紧急停炉或停止指令停止供油泵停止燃料电磁阀投料系统是启动否是否是停止助燃风机停止增压泵、调节阀、点火变压器停止指令停止鼓风机、延时s后停排风机是否vsd排风温度异常塔内负压异常进口温度异常出口温度异常声音报警同时闪光报警。报警确认故障解除闪光变为平光。工作时出现相关参数异常。结束报警灯熄灭vsd每秒气锤A自动击打秒小火位置大火位置投入正吹布袋、、、延时秒投入正吹布袋、、、、、、、延时秒自动状态自动状态已投入气锤A延时一分钟停止各设备。自动状态自动状态系统准备完毕正常运行时。手动状态气锤A、B、C正吹布袋、、、、、、、反吹布袋、、、、、、、手动状态结束急停指令熄火信号或停止否是投入反吹布袋、、、、、、、延时秒投入反吹布袋、、、延时秒已投入气锤B自动状态自动状态已投入气锤B每秒气锤A自动击打秒每秒气锤A自动击打秒vsd投料浆泵延时秒喷枪A否则停止料浆泵、喷枪A。当投料温度达到中等温度设定值时投喷枪B。否则停止喷枪B。当投料温度达到最高温度设定值时投喷枪C否则停止喷枪C。点火成功系统准备完毕。手动状态自动状态料浆泵喷枪A、B、C结束投料温度达到最低温度值否是vsd投料浆泵延时秒喷枪A否则停止料浆泵、喷枪A。当投料温度达到中等温度设定值时投喷枪B。否则停止喷枪B。当投料温度达到最高温度设定值时投喷枪C否则停止喷枪C。点火成功系统准备完毕。手动状态自动状态料浆泵喷枪A、B、C结束投料温度达到最低温度值否是

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