毕业设计论文输煤机组电气控制系统

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1、乌海职业技术学院（07级矿山机电）毕 业 设 计设 计 题 目: 输煤机组电气控制系统所 在 班 级: 07矿山机电学 生 姓 名: 指 导 教 师: 机 电 工 程 系2010年05月15日目录摘要1第一章 前言41.1 PLC控制系统的基本原则4第二章 可编程序控制器(PLC) 5 2.1 PLC概述5 2.1.1 PLC的发展历程5 2.1.2 PLC的发展趋势6 2.1.3 PLC的应用7 2.2 PLC的硬件结构82.3 PLC的工作原理92.4 本章小结10第三章 系统设计及电器元件的选择11 3.1输煤机组工艺流程113.2输煤机组控制要求11 3.3输煤机组控制信号说明12 3

2、.3.1PLC引脚分配123.3.2 PLC选型133.4 PLC控制程序(梯形图) 143.5 电器元件的选择233.1.5接触器的选用233.6 控制系统硬件设计243.6.1 PLC控制系统的输入电路设计243.6.2 PLC控制系统的输出电路设计243.6.3 PLC 控制系统的软件设计25第四章 系统检测于调试26 4.1检测与调试26 4.2本章小结26第五章 总结27 致谢28参考文献29摘 要输煤机组是一种为锅炉供煤的设备，他的稳定可靠工作直接关系到整个锅炉的正常运行，必然对他的可靠控制显得尤为重要，设计方法也开始多种多样，从而使输煤机组显得更加智能化。可编程控制器(PLC)以

3、微处理器为核心，普遍采用依据继电接触器控制系统电气原理图编制的梯形图语言进行程序设计，编程容易，功能扩展方便，修改灵活,而且结构简单，抗干扰能力强。西门子可编程控制器指令丰富，可以接各种输出、输入扩充设备，有丰富的特殊扩展设备，其中的模拟输入设备和通信设备更是符合交通灯控制系统的要求与特点，能够方便地联网通信。本文选择西门子可编程控制器S7-200为核心部件，着重进行硬件接口设计，利用梯形图和语句表进行编程，实现了输煤机组控制系统的自动化。关键词： PLC；元件选择；控制；调试；第一章 前言可编程序控制器(PLC)是综合了计算机技术、自动控制技术和通信技术的一门新兴技术,是实现工业生产、科学研

4、究以及其它各个领域自动化的重要手段之一,应用十分广泛,是现代工业控制的三大支柱之一.1.1 PLC控制系统的基本原则任何一种控制系统都是为了实现被控对象的工艺要求,以提高生产效率和产品质量.在设计PLC控制系统时,应遵循以下基本原则:1 最大限度的满足被控对象的控制要求充分发挥PLC的功能,最大限度的满足被控对象的控制要求,设计PLC控制系统的首要前提,这也是设计中最重要的一条原则.这就要求设计人员在设计前就要深入现场进行调查研究,收集控制现场的资料,收集先进的国内国外资料.同时要注意与现场的工程管理人员、工程技术人员、现场操作人员紧密配合,拟定控制方案,共同解决设计中的重点问题和疑难问题.2

5、 保证PLC控制系统安全可靠保证PLC控制系统能够长期安全、可靠、稳定运行,是设计控制系统的重要原则.这就要求设计者在系统设计、元器件选择、软件编程上要全面考虑,以确保控制系统安全可靠.例如:应该保证PLC程序不仅在正常情况下(如突然断电再上电、按钮按错等),也能正常工作 .3 力求简单、经济、使用及维修方便一个新的控制工程固然能提高控制质量和数量,带来巨大的经济效益,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,在满足控制要求的前提下,一方面要注意不断地扩大工程的效益,另一方面也要注意不断的降低工程的成本.这就要求设计者不仅应该使控制系统简单、经济,而且要使控制系统的使

6、用和维护方便、成本低,不宜盲目追求自动化和高指标.4 适应发展的需要由于技术的不断发展,控制系统的要求也将会不断的提高.设计时要适当考虑到今后控制系统的发展和完善的需要.这就要求在选择PLC、输入输出模块、I/O点数和内存容量时,要适当留有裕量,以满足今后生产的发展和工艺改进.第二章 可编程序控制器(PLC)2.1 PLC概述可编程序控制器（Programmable Logic Controller,缩写PLC）是以微处理器为基础，综合计算机、通信、联网以及自动控制技术而开发的新一代工业控制装置。可编程序控制器是随着技术的进步与现代社会生产方式的转变，为适应多品种.小批量生产的需要，生产.发展

7、起来的一种新型的工业控制装置。PLC从1969年问世以来，虽然至今还不到40年，但由于其具有通用灵活的控制性能.简单方便的使用性能，可以适应各种工业环境的可靠性，因此在工业自动化各领域取得了广泛的应用。有人将它与数控技术、CAD/CAM技术工业机械人技术并称为现代工业自动化技术的四大支柱。可编程序控制器在我国的发展与应用已有30多年的历史，现在它已经广泛应用于国民经济的各个工业生产领域，成为提高传统工业装备水平和技术能力的重要设备和强大支柱。随着全球一体化经济的发展，努力发展可编程序控制器在我国的大规模应用，形成具有自主知识产权的可编程序控制器技术，应该是广大技术人员努力的方向。2.1.1 P

8、LC的发展历程在可编程控制器出现前，在工业电气控制领域中，继电器控制占主导地位，应用广泛。但是电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点，特别是其接线复杂、不易更改，对生产工艺变化的适应性差。1968年美国通用汽车公司（G.M）为了适应汽车型号的不断更新，生产工艺不断变化的需要，实现小批量、多品种生产，希望能有一种新型工业控制器，它能做到尽可能减少重新设计和更换电器控制系统及接线，以降低成本，缩短周期。于是就设想将计算机功能强大、灵活、通用性好等优点与电器控制系统简单易懂、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，而且这种装置采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”进行编程

9、，使不熟悉计算机的人也能很快掌握使用。1969年美国数字设备公司（DEC）根据美国通用汽车公司的这种要求，研制成功了世界上第一台可编程控制器，并在通用汽车公司的自动装配线上试用，取得很好的效果。从此这项技术迅速发展起来。早期的可编程控制器仅有逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能，只是用来取代传统的继电器控制,通常称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller ）。随着微电子技术和计算机技术的发展，20世纪70年代中期微处理器技术应用到PLC中，使PLC不仅具有逻辑控制功能，还增加了算术运算、数据传送和数据处理等功能。20世纪80年代以后，随着大规模、超大规模集成

10、电路等微电子技术的迅速发展，16位和32位微处理器应用于PLC中，使PLC得到迅速发展。PLC不仅控制功能增强，同时可靠性提高，功耗、体积减小，成本降低，编程和故障检测更加灵活方便，而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能，使PLC真正成为具有逻辑控制、过程控制、运动控制、数据处理、联网通信等功能的名符其实的多功能控制器。PLC的发展过程大致可以分为如下几个阶段：19701980年：PLC的结构定型阶段。在这一阶段，由于PLC刚诞生，各种类型的顺序控制器不断出现（如逻辑电路型、1位机型、通用计算机型、单板机型等），但迅速被淘汰。最终以微处理器为核心的现有PLC结构形成，取得了市场的认可，得

11、以迅速发展.推广。PLC的原理、结构、软件、硬件趋向统一与成熟，PLC的应用领域由最初的小范围、有选择使用、逐步向机床、生产线扩展。19801990年：PLC的普及阶段。在这一阶段，PLC的生产规模日益扩大，价格不断下降，PLC被迅速普及。各PLC生产厂家产品的价格.品种开始系列化，并且形成了固定I/O点型、基本单元加扩展块型、模块化结构型这三种延续至今的基本结构模型。PLC的应用范围开始向顺序控制的全部领域扩展。比如三菱公司本阶段的主要产品有F.F1.F2小型PLC系列产品,K/A系列中、大型PLC产品等。19902000年，PLC的高性能与小型化阶段。在这一阶段，随着微电子技术的进步，PL

12、C的功能日益增强，PLC的CPU运算速度大幅度上升、位数不断增加，使得适用于各种特殊控制的功能模块不断被开发，PLC的应用范围由单一的顺序控制向现场控制拓展。此外，PLC的体积大幅度缩小，出现了各类微型化PLC。三菱公司本阶段的主要产品有FX小型PLC系列产品，AIS/A2US/Q2A系列中，大型PLC系列产品等。2000年至今：PLC的高性能与网络化阶段。在本阶段，为了适应信息技术的发展与工厂自动化的需要，PLC的各种功能不断进步。一方面，PLC在继续提高CPU运算速度，位数的同时，开发了适用于过程控制，运动控制的特殊功能与模块，使PLC的应用范围开始涉及工业自动化的全部领域。与此同时，PL

13、C的网络与通信功能得到迅速发展，PLC不仅可以连接传统的编程与通入/输出设备，还可以通过各种总线构成网络，为工厂自动化奠定了基础。三菱公司本阶段的主要产品有FX小型PLC系列产品（包括最新的FX3u系列产品），Qn,QnPH系列中，大型PLC系列产品等。2.1.2 PLC的发展趋势从当前产品技术性能来看，PLC发展趋势仍然主要体现在体积的缩小与性能的提高两大方面。体积小型化。电子产品体积的小型化是微电子技术发展的必然结果。现代PLC无论从内部元件组成还是硬件、软件结构都已经与早期的PLC有了很大的不同，PLC体积被大幅度缩小。性能的提高。PLC的性能主要包括CPU性能与I/O性能两大方面。可编

14、程序控制器在我国的发展状况如下： (1) 我国可编程序控制器的发展与国际上的发展有所不同，国际上可编程序控制器的发展是从研制、开发、生产到应用，而我国则是从成套设备引进、可编程序控制器引进应用、消化移植、合资生产到广泛应用。大致可划分为下述三个阶段： 可编程序控制器的初级认识阶段（70 年代后期到 80 年代初期）国际上可编程序控制器的发展，首先引起了国内工程技术界的极大兴趣，所以我国对可编程序控制器的认识始于 70 年代后期到 80 年代初期的成套设备引进中，当时的上海宝钢一期工程中有多项工程引进了十几种机型约 200 多台可编程序控制器。这些可编程序控制器用于原料码头到高炉、轧钢、钢管等整

15、个钢铁冶炼以及加工生产线上，取代了传统的继电器逻辑系统，并部分取代了模拟量控制和小型 DDC 系统。继宝钢一期工程后，国内许多厂家陆续引进的设备和生产线大都配备了可编程序控制器，其应用范围包括电站、石油化工、汽车制造、港口和码头等各领域。正是在成套设备引进过程中，我们打开了眼界，了解认识了可编程序控制器，这也促进了可编程序控制器在我国的发展。可编程序控制器的引进应用和消化移植阶段（80 年代初期到90年代初期）80年代初期开始，随着我国改革开放的不断深入，在成套设备引进的同时，国外原装的可编程序控制器开始涌入国内市场。许多部门和单位相继引进可编程序控制器并自己设计组成控制系统，其应用范围也扩大

16、到建材、轻工、煤炭、水处理、食品、制药、造纸、橡胶和精细化工等工业领域。 可编程序控制器的广泛发展阶段（90 年代初期到现在） 进入90年代，我国的可编程序控制器进入了广泛发展阶段，主要表现在以下几个方面：(2) 政府重视可编程序控制器的发展得到了政府的高度重视，在当时机械电子工业部的领导下，于 1991 年成立了可编程序控制器行业协会。可编程序控制器行业协会在政府和企事业之间起到了桥梁作用，沟通了情况，为做出决策提供了依据。同时可编程序控制器的标准化工作也受到了有关部门的重视，于 1993 年成立了可编程序控制器标准化技术委员会，为我国可编程序控制器的进一步发展打下了基础。2.1.3 PLC

17、的应用1 PLC的应用领域PLC的初期由于其价格高于继电器控制装置，使得其应用受到限制。但最近十多年来，PLC的应用面越来越广，其主要原因是：一方面由于微处理器芯片即有关元件的价格大大下降，使得PLC的成本下降；另一方面PLC的功能大大增强，它也能解决复杂的计算和通信问题。目前PLC在国内外已广泛应用于钢铁、采矿、水泥、石油、化工、电力、机械制造、汽车、装卸、造纸、纺织、环保和娱乐等行业。PLC的应用范围通常可分成以下5种类型：（1）顺序控制 这是PLC应用最广泛的领域，也是最适合PLC使用的领域。它用来取代传统的 继电器顺序控制。PLC应用于单机控制、多机群控、生产自动化控制等。例如：注塑机

18、械、印刷机械、包装机械、切纸机械、组合机床、磨床、装配生产线、电镀流水线及电梯控制等。(2) 运动控制 PLC制造商目前已提供了拖动电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，在多数情况下，PLC把描述目标位置的数据送给模块，其输出移动一轴或数据传送到目标位置。每个轴移动时，位置控制模块保持适当的位置和加速度，确保运动平滑。（3）过程控制 PLC还能控制大量的过程参数，例如：温度、流量、压力、液位和速度。PID模块提供了使PLC具有闭环控制的功能，即一个具有PID控制能力的PLC可用于过程控制。当过程控制中某个变量出现偏差时，PID控制算法会计算出正确的输出，把变量保持在设定植上。（4）数据处理

19、在机械加工中，PLC作为主要的控制和管理系统用于CNC和NC系统中，可以完成大量的数据处理工作。（5）通信网络 PLC的通信包括主机与远程I/O之间的通信、多台PLC之间的通信、PLC和其他智能控制设备（如计算机、变频器、数控装置）之间的通信。PLC与其他智能控制设备一起，可以组成“集中管理、分散控制”的分布式控制系统。2 PLC在我国的应用虽然我国在PLC生产方面比较弱，但在PLC应用方面，我国是很活跃的，近年来每年约新投入10万台套PLC产品，年销售额30多亿人民币，应用的行业也很广。 在我国，一般按I/O点数将PLC分为以下级别（但不绝对，国外分类有些区别）： 微型：32 I/O 小型：

20、256 I/O 中型：1024 I/O 大型：4096 I/O 巨型：8192 I/O在我国应用的PLC系统中，I/O64点以下PLC销售额占整个PLC的47%，64点256点的占31%，合计占整个PLC销售额的78%。2.2 PLC的硬件结构PLC 实质是一种专用于工业控制的计算机其硬件结构基本上与微型计算机从结构上分，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。其结构如图2-1所示。中央处理单元(C

21、PU)是PLC 的控制中枢，它按照PLC 系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据、检查电源、存储器I/O以及警戒定时器的状态；并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC 投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O 映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后，按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O 映象区或数据寄存器内，等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O 映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行直到停止运行。 2.3 PLC的工作原理PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行

22、方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。考虑到继电器控制装置各类触点的动作时间一般在100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式-扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。当PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。1输入采样阶段

23、在输入采样阶段，PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元内。输入采样结束后，转入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。2用户程序执行阶段在用户程序执行阶段，PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果

24、，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要执行该梯形图所规定的特殊功能指令。3输出刷新阶段当扫描用户程序结束后，PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区内对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。PLC的扫描工作过程如图2-2、图2-3所示 用户输出设备输入端子输入锁存器输入映象寄存器输出映象寄存器输出锁存器输出端子程序执行用户输入设备写读读 图2-2 PLC的扫描工作过程图输入刷新 程序执行输出刷新一个扫描周期输入刷新 图2-3 PLC的扫描周期图2.4本章小结本章介绍的是PLC

25、的产生、发展及应用，通过这些基础知识，更好地理解PLC的控制，基于PLC在交通灯控制系统上应用这一范畴，使下一步PLC的程序设计开发和实际需要有机地融合在一起。 第三章 系统设计3.1输煤机组工艺流程输煤机组控制示意图输煤机组的拖动系统由6台三相异步电动机M1-M6和一台磁选料器YA组成.SA1为手动/自动转换开关,SB1和SB2为自动开车/停车按钮,SB3为事故紧急停车按钮,SB4-SB9为6个控制按钮,手动时单机操作使用.HA为开车/停车时讯响器,提示在输煤机组附近的工作人员准备启动请注意安全.HL1-HL6为M1-M6电动机运行指示,HL7为手动运行指示,HL8为紧急停车指示,HL9为系

26、统运行正常指示,HL10为系统故障指示.3.2输煤机组控制要求 手动开车/停车功能 SA1手柄指向左45时,接点SA1-1接通,通过SB4-SB9控制按钮,对输煤机组单台设备独立调试与维护使用,任何一台单机开车/停车时都有音响提提示,保证检修和调试时人生和设备安全. 自动开车/停车功能 SA1手柄指向右45时,接点SA1-2接通,输煤机组自动运行. 正常开车.按下自动开车按钮SB1,音响提示5s后回收电动机M6启动和磁选料器YA停机并熄灭HL1指示灯，同时，熄灭HL9系统正常运行指示灯；10s后，1#送煤电动机M2停机并熄灭HL2指示灯；10s后破碎电动机M3停机并熄灭HL3熄灭；10s后，提

27、升电动机M4停机并熄灭HL4指示灯；10s，2#送煤电动机停机并熄灭HL5指示灯；10s后，回收电动机并熄灭HL6指示灯；书美籍组全部正常停车。 过载保护。输煤机组有三相异步电动机M1和磁选料器YA的过载保护装置热继电器，如果电动机、磁选料器在输煤机生产中，发生过载故障需立即全线停机并发起报警指示。系统故障指示灯HL10点亮，HA电铃断续报警20s，HL10一直点亮直到事故处理完毕，继续正常开车，恢复生产。 紧急停车。输煤机组正常生产过程中，可能会突发各种事件，因此需要设置紧急停车按钮，实现紧急停车防止事故扩大。紧急停车与正常停车不同，当按下红色蘑菇形急停车按钮SB3时，输煤机组立即全线停车，

28、HA报警持续10s停止，紧急停车指示灯HL8连续闪亮直到事故处理完毕，恢复正常生产。 系统正常运行指示。输煤机组中，拖动动机M1-M6和磁选料器YA按照程序全部正常启动运行后，HL9指示点亮。如果有一台电动机或选料器未能正常启动运行，则为故障，系统故障指示灯H10点亮，输煤机组停车。 相关参数M1-M6及磁选料器YA功率见流程示意图指示灯HL: 0.25W,DC24V电铃HA: 8W, AC220V3.3输煤机组控制信号说明输煤机组是一种为锅炉供煤的设备,他的稳定可靠工作直接关系到整个锅炉的正常运行.所以要进行输入输出信号进行详细说明,详细情况见下表:输入输出文字符号说明文字符号说明SA1-1

29、输煤机组手动控制开关KM1给料器和磁选料器接触器SA1-2输煤机组自动控制开关KM21#送煤机接触器SB1输煤机组自动开车按钮KM3破碎机接触器SB2输煤机组自动停车按钮KM4提升机接触器SB3输煤机组紧急停车按钮KM52#送煤机接触器SB4给料器和磁选料器手动按钮KM6回收机接触器SB51#送煤机按钮HL7手动运行指示灯SB6破碎机手动按钮HL8紧急停车指示灯SB7提升机手动按钮HL9系统正常运行指示SB82#送煤机手动按钮HL10系统故障指示灯SB9回收机手动按钮HA报警电铃KMM1-M6,YA 运行正常信号HL1-HL6输煤机组单机运行指示FRM1-M6 过载保护信号3.3.1引脚分配:

30、是针对PLC输入输出功能定位进行说明的,使设备能正常执行各种控制功能. PLC输入接口功能表序号输入口工位名称文字符号1I0.0SA1-1输煤机组手动控制开关2I0.1SA1-2输煤机组自动控制开关3I0.2SB1输煤机组自动开车按钮4I0.3SB2输煤机组自动停车按钮5I0.4SB3输煤机组紧急停车按钮6I0.5SB4给料器和磁选料器手动按钮7I0.6SB51#送煤机手动按钮8I0.7SB6破碎机手动按钮9I1.0SB7提升机手动按钮10I1.1SB82#送煤机手动按钮11I1.2SB9回收机手动按钮12I1.3KMM1-M6 ,YA运行正常指示13I1.4FR(常开)M1-M6,YA 过载

31、保护信号PLC输出接口功能表:序号输入口工位名称文字符号1Q0.0KM1给料器和磁选料器接触器2Q0.1KM21#送煤机接触器3Q0.2KM3破碎机接触器4Q0.3KM4提升机接触器5Q0.4KM52#送煤机接触器6Q0.5KM6回收机接触器7Q0.6HL7手动运行指示灯8Q0.7HL8紧急停车指示灯9Q1.0HL9系统正常指示指示灯10Q1.1HL1O系统故障指示指示灯11Q1.2HA报警电铃3.3.2 PLC的选型机型选择包括功能选择,I/O点数确定和内存估计等内容.功能选择 对于单机控制系统,一般的小型机均已经能适用.选择时主要考虑I/O扩展,A/D和D/A转换模块,特殊功能模块的配置,

32、指令功能,中断能力和外设通信功能等进行进行选择.I/O点数确定 根据控制系统所需要的开关量,模拟量的I/O点数,选择PLC的I/O点数和种类(包括开关量,模拟量,输出规格).要尽量简化系统的I/O点数,选择I/O点数较少的机型可以降低费用,但应留有适当的余量,供系统增加功能时使用.内存估计 用户程序所需要的内存容量主要与系统的I/O点数,控制难度和编程者的水平有关.大多数情况下,PLC的内存容量均能满足用户需要,因此不必进行内存估计,当控制难度很大,控制程序可能要使用很多高级应用指令,程序容量很大时,才需要进行内存估计.从上面的分析可以知道，系统共有开关量输入点13个，开关量输出点11个，所以

33、选用S7-200 CPU216，不需要扩展单元 PLC，参照西门子S7-200系列特性（见附录）3.4 PLC控制程序(梯形图) 3.5 常用低压电器的选择生产机械常用低压电器的选择，主要根据电器产品目录上的各项技术指标（数据）。正确合理地选择控制电器是电器系统安全运行、可靠工作的保证。3.1.5接触器的选用选择接触器主要依据以下数据：电源种类（交流或直流）；主触点额定电流；辅助触点的种类、数量和触点的额定电流；线圈的电源种类、频率和额定电压；额定操作频率等。主触点额定电流根据下面的经验公式进行选择:式中，为接触器主触点额定电流（A）；K为比例系数，一般取11.4；为被控电动机额定功率（KW）

34、；为被控电动机额定线电压(V) ； 交流接触器主触点额定电压一般按高于电路额定电压来确定.由上式计算输煤机组M1 M2 M3 M4 M5 M6 YA的分别为5.6A 5.6A 24.4A 9.3A 140.98A 5.6A 28.2A又因为选用PLC控制所以对辅助触点个数及容量没有多大要求,但所选接触器的发热电流应大于计算值.即选用CJ20系列交流接触器主要技术数据如下:型号额定绝缘电压/V额定工作电压/V约定发热电流/AAC-3时额定工作电流/A在AC-3时控制功率/KW在AC-3时额定操作频率/(次/h)与NT系列熔断器配合型号线圈电压及频率CJ20-1066022038066010101

35、05.82.2441200600NT00-20AC50HZ220VCJ20-162203806601616134.57.5111200600NT00-32AC50HZ220VCJ20-402203806605540251122221200600NT00-80AC50HZ220VCJ20-16022038066022016010048851200600NT2-315AC50HZ220V3.6 控制系统硬件设计 PLC的硬件设计主要是指PLC外部设备的设计，硬件之中PLC系统是当中的核心，它可以独立的完成智能的处理。它的作用是采集输煤机组运行时各机构状况的实时数据，按其相应的程序做处理，并同时将采

36、集的数据通过串口与监控计算机通讯，其CPU发布指令给输出模块调节各机构运行动作。硬件设计更是PLC控制系统的至关重要的一个环节，这关系着PLC控制系统运行的可靠性、安全性、稳定性。主要包括输入和输出电路两部分。 3.6.1 PLC控制系统的输入电路设计 PLC供电电源一般为AC85240V，适应电源范围较宽，但应该加装抗干扰装置， PLC输入电路电源一般应采用DC 24V, 同时其带负载时要注意容量，并作好防短路措施，这对系统供电安全和PLC安全至关重要，因为该电源的过载或短路都将影响PLC的运行，一般选用电源的容量为输入电路功率的两倍，PLC输入电路电源支路加装适宜的熔丝，防止短路。 3.6

37、.2 PLC控制系统的输出电路设计 依据生产工艺要求，各种指示灯、变频器/数字直流调速器的启动停止应采用继电器输出，它适应于高频动作，并且响应时间短;如果PLC 系统输出频率为每分钟6 次以下，应首选继电器输出，采用这种方法，输出电路的设计简单，抗干扰和带负载能力强。 如果PLC输出带电磁线圈等感性负载，负载断电时会对PLC的输出造成浪涌电流的冲击，为此，对直流感性负载应在其旁边并接续流二极管，对交流感性负载应并接浪涌吸收电路，可有效保护PLC。 当对于两个重要输出量，不仅在PLC内部互锁，建议在PLC外部也进行硬件上的互锁，以加强PLC系统运行的安全性、可靠性。 对于常见的AC220V交流开

38、关类负载，例如交流接触器、电磁阀等，应该通过DC24V微小型中间继电器驱动，避免PLC的DO接点直接驱动，尽管PLC手册标称具有AC220V交流开关类负载驱动能力。依据控制流程结合实际情况绘制：绘制PLC与现场器件的连接图（见图纸）输煤机组电气控制指示电路（见图纸）输煤机组电器控制主电路（见图纸）输煤机组过载保护回路以及一些附图（见图纸）3.6.3 PLC 控制系统的软件设计 在进行硬件设计的同时可以着手软件的设计工作。软件设计的主要任务是根据控制要求将工艺流程图转换为梯形图，这是PLC应用的最关键的问题，程序的编写是软件设计的具体表现。在控制工程的应用中，良好的软件设计思想是关键，优秀的软件

39、设计便于工程技术人员理解掌握、调试系统与日常系统维护。 （1） PLC控制系统的程序设计思想 由于生产过程控制要求的复杂程度不同，可将程序按结构形式分为基本程序和模块化程序。 基本程序:既可以作为独立程序控制简单的生产工艺过程，也可以作为组合模块结构中的单元程序;依据计算机程序的设计思想，基本程序的结构方式只有三种:顺序结构、条件分支结构和循环结构。 模块化程序:把一个总的控制目标程序分成多个具有明确子任务的程序模块，分别编写和调试，最后组合成一个完成总任务的完整程序。这种方法叫做模块化程序设计。我们经常采用这种程序设计思想，因为各模块具有相对独立性，相互连接关系简单，程序易于调试修改。特别是

40、用于复杂控制要求的生产过程。 第四章 系统检测与调试4.1检测与调试大体思路流程如下：1、硬件调试：硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器（万用表、示波器等），检查用户系统硬件中存在的故障。硬件调试可分为静态调试与动态调试两步进行。静态调试 静态调试是在用户系统未工作时的一种硬件检测。 第一步：目测。检查外部的各种元件或者是电路是否有断点。 第二步：用万用表测试。先用万用表复核目测中有疑问的连接点，再检测各种电源线与地线之间是否有短路现象。 第三步：加电检测。给板加电，检测所有的插座或是器件的电源端是否符合要求的值 第四步：是联机检查。因为只有用可编程控制器开发系统才能完成对用户系统的调试。 动

41、态调试 动态调试是在用户系统工作的情况下发现和排除用户系统硬件中存在的器件内部故障、器件连接逻辑错误等的一种硬件检查。动态调试的一般方法是由近及远、由分到合。 由分到合是指首先按逻辑功能将用户系统硬件电路分为若干块，当调试电路时，与该元件无关的 器件全部从用户系统中去掉，这样可以将故障范围限定在某个局部的电路上。当各块电路无故障后，将各电路逐块加入系统中，在对各块电路功能及各电路间可能存在的相互联系进行调试。由分到合的调试既告完成。 由近及远是将信号流经的各器件按照距离可编程控制器的逻辑距离进行由近及远的分层，然后分层调试。调试时，仍采用去掉无关元件的方法，逐层调试下去，就会定位故障元件了。2

42、、软件调试： 软件调试是通过对用户程序的汇编、连接、执行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正的过程。程序后，编辑，查看程序是否有逻辑的错误。如果出现故障，应返回编程环境，检查梯形图的错误并修改程序再进行调试，如此反复直到调试成功。4.2本章小结系统的检测与调试是一个很枯燥无味的过程，要求一步一脚印地严谨细致进行，才能将想当然而引致错误的地方找出来并改正。第五章 总 结通过实际工作使学生掌握基本操作技能、生产设备的基本维护技能、生产一线的基本管理技能，将所学的专业理论知识与生产实际紧密结合起来。经过两个月来的设计与学习，我学到了很多东西。这比在学校这么长的时间里学到的更精彩、更丰富

43、。但同时也让我感到自己以前学习得不够认真等一些问题，这次实习使我加深了对电气工作的认识和了解，进一步巩固与发展了专业理论知识，培养了独立从事电气工作的能力。在经历了大学三年的学习后,我自信自己已掌握了一定的电气的相关的知识,可是到了佳鑫焦化厂实习后,我才发现自己离专业工作还有距离,且不说自己所学的都是些基础、皮毛,就是在应用方面,飞速发展的科技已经把很早之前的理论给湮没了.当发现自己的知识已不能做为自己的资本时,我更深刻体会到专业知识和技能在工作中的重要性.此次实习我学会了很多知识,了解了很多道理,总结了很多经验,这些都是一个在校学生所无法获得的.虽然实习结束了,但是我的社会生涯才刚刚开始,我

44、会从此次实习中吸取经验,认真规划我的人生,让我在将来的路上越走越好。 几近三年的电气专业的学习，给我们却是增添了不少的知识累积，但现实告诉我们，这是远远不够的。一些证书并不代表多少的学业成绩，仅仅是在茫茫学海里的一粒粟而已。即将踏上社会的我们还有太多太多需要学习的东西。我们没有足够的知识做铺垫，更没有足够的实战经验。如此一番并不乐观的甚至可以说是悲观的言辞，只是我这个初出茅庐的“菜鸟”的一点牢骚。就像喜欢说的“我允许自己像蜗牛一样一步一个脚印的开始，却不允许自己不思进取得活着。”每个人都有自己对待生活的态度，对待挫折的态度和对待成功的态度。也许并没有真正遇到挫折，也没有真正成功过，但是积极向上

45、的态度总是对的。就像亘古不变的“谦虚使人进步，骄傲使人落后”一样，我终究会学会用适合的方式去做正确的事情。在设计中，使我们能在学习旅途中的苦找到他的甜、疲惫中找到乐趣，从而解决更多的难题。我们深刻的体会到了理论与实际的结合、资料的大量搜索和仔细的琢磨，才使输煤机组的PLC控制系统设计得以圆满完成。致 谢毕业设计是培养我们工作能力的最后一个实践性的学习环节。它不但是我们三年大学学习中所学知识的一次综合复习与考查，同时也是理论联系实际的一个过程，为以后从事专业技术工作的一次准备。通过此次毕业设计。培养了我综合运用所学的基础理论课、技术基础课、专业课的知识和实践技能去分析和解决实际工作中的一般工程技

46、术问题的能力，使我建立了正确的设计思想，学会了如何把三年所学的理论知识运用到实践当中去。掌握了PLC控制系统设计的一般程序、规范和方法，并进一步巩固、扩大和深化了我所学的基本理论，基本知识和基本技能，提高了我设计计算、计算机制图、设计说明书、正确使用技术资料，标准手册等工具书的能力。在毕业设计的过程中，虽然本人在指导老师的帮助下对所设计的问题有初步的实习调研。但由于本人缺少实际工作经验，遇到了一些设计和实际加工中的问题，受到师傅和指导老师的指导与帮助，从而得到了全面的解决同时也受到各位老师优良工作作风的影响，培养了我严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，并树立了正确的生产观、经济观和全局观。

47、在设计中，由于个人能力有限，设计中漏洞和错误在所难免，敬请各位老师指正批评，以使我对自己的不足得到及时发现并修正。通过此次毕业设计，希望能把所学的知识有机的联系起来，培养自己分析问题，解决问题的能力，为充实自己，并在未来工作岗位上好好工作打下坚实的基础。在这里，向在这次毕业设计中给予过帮助我的老师表示衷心的谢意。参考文献1 王曙光. S7-200PLC应用基础与实例. 人民邮电出版社, 20072 严盈富.西门子S7-200PLC入门.人民邮电出版社, 20073 龙志文.SIMATIC子S7-200PLC原理及应用.机械工业出版社, 20074 刘永华.电气控制与PLC，北京航空航天大学出版社, 20075 罗宇航.流行PLC实用程序及设计（西门子S7-200PLC系列）.西安电子科技大学出版社, 20076 伊宏业. PLC可编程控制器教程. 航空工业出版社, 19977 刘洪涛，黄海编. PLC应用开发从基础到实践.电子工业出版社, 2007