煤礦自動排水控制系統設計說明書本科畢業論文設計-資料下載頁

【導讀】立進行研究所完成。畢業論文（設計）中凡引用他人已經發表或未發表。的成果、數據、觀點等，均已明確注明出處。

　　

【正文】 氣回路圖（如圖 ）。 貴 州大學本科畢業論文（設計） 第 20 頁 圖 電動閥門電 機電氣回路圖 貴 州大學本科畢業論文（設計） 第 21 頁 第四章 控制回路設計 PLC 控制回路元件選型及其接線設計 控制部分電氣元件選型 PLC 控制回路的電器元件選型如下： ① 斷路器： PLC 分支回路斷路器 QF67 ：選用塑料外殼式空氣開關，型號 DZ510，適用于 HzAc 60~50 ，額定工作電壓為 VuN 220? ，額定電流 AIN 10? ，過電流脫扣范圍 。 ② 壓力繼電器： 壓力繼電器是利用液體的壓力來啟閉電氣觸點的液壓電氣轉換元件 。當系統壓力 值 達到壓力繼電器調定值時， 就會 發出電信號，起安全保護作用等。 壓力繼電器的靜壓 M p aghP 0 3 ????? ? 。根據靜壓值，查 [電工手冊 ]， 選用2?JY 型壓力繼電器，工作壓力為 ~。 ③ 水位信號器：水位信號器用于檢測水池和水塔的水位，當水位到達上下限時發出相應的信號，提供給控制器。干簧式水位信號器結構簡單，成本低廉，應用廣泛。選用干簧信號器主要考慮水質、水溫和控制幅度。供水系統的水質為清水，不會有漂浮物，水位控制范圍為 500~2550mm，查 [電工手冊 ]， 選用 GSK 型干簧繼電器，適用于清水，控制幅度為 0~。 ④ 指示燈：指示燈用于 PLC 輸出端的信號顯示，電壓為 24V~ 。選用 AD122/11型信號指示燈，顏色選用紅色和綠色。 ⑤ 變壓器：變壓器 T1 用于給指示燈提供 24V 的交流電源。變壓器的選型參數有容量、原電壓和變壓后后電壓。查閱電工手冊， T1 選用 DCB10— 200VA/220V/24V PLC 接線設計及 I/O 分配表 根據輸入輸出通道的端子排列，設計 PLC 接線圖如圖 所示。 貴 州大學本科畢業論文（設計） 第 22 頁 圖 PLC 接線圖 根據 PLC 接線圖得到 I/O 分配表，如表 。 表 I/O 分配表 輸入 輸出 1號機組備用按鈕 SPES1 I: 1 號電機電源接觸器 1KM 2號機組備用按鈕 SPES2 I: 1號電機 Y 接觸器 2KM 3號機組備用按鈕 SPES3 I: 1號電機△接觸器 3KM 4號機組備用按鈕 SPES4 I: 2 號電機電源接觸器 4KM 1 號機組手動啟動按鈕 SB1 I: 2號電機 Y 接觸器 5KM 2 號機組手動啟動按鈕 SB2 I: 2號電機△接觸器 6KM 3 號機組手動啟動按鈕 SB3 I: 3 號電機電源接觸器 7KM 4 號機組手動啟動按鈕 SB4 I:007 3號電機 Y 接觸器 8KM 手動 /自動 選擇開關 SA 手動 I: 3號電機△接觸器 9KM 自動 I: 4 號電機電源接觸器 10KM 水位上限接點 SU I: 4號電機 Y接觸器 11KM 貴 州大學本科畢業論文（設計） 第 23 頁 水位下限接點 SD I: 4號電機△接觸器 12KM 1號電機熱保護觸點 FR1 I: 1號電動閥門電源接觸器 13KM 2號電機熱保護觸點 FR2 I: 1號閥門電機正轉接觸器 14KM 3號電機熱保護觸點 FR3 I: 1號閥門電機反轉接觸器 15KM 4號電機熱保護觸點 FR4 I: 2號電動閥門電源接觸器 16KM 1號水泵壓力繼電器 SP1 I: 2號閥門電機正轉接觸器 17KM 2號水泵壓力繼電器 SP2 I: 2號閥門電機反轉接觸器 18KM 3號水泵壓力繼電器 SP3 I: 3號電動閥門電源接觸器 19KM 4號水泵壓力繼電器 SP4 I: 3號閥門電機正轉接觸器 20KM 1 號泵停止按鈕 ST1 I: 3號閥門電機反轉接觸器 21KM 2 號泵停止按鈕 ST2 I: 4號電動閥門電源接觸器 22KM 3 號泵停止按鈕 ST3 I: 4號閥門電機正轉接觸器 23KM 4 號泵停止按鈕 ST4 I: 4號閥門電機反轉接觸器 24KM 1號閥門電機行程開關 SQ1 I: 1號泵備用指 示 HL1 SQ2 I: 2號泵備用指示 HL2 2號閥門電機行程開關 SQ3 I: 3號泵備用指示 HL3 SQ4 I: 4號泵備用指示 HL4 3號閥門電機行程開關 SQ5 I: 水位上限報警 HL5 SQ6 I: 水位下限報警 HL6 4號閥門電機行程開關 SQ7 I: 1號機組故障指示 HL7 SQ8 I: 2號機組故障指示 HL8 3號機組故障指示 HL9 4號機組故障指示 HL10 可編程序控制器（ PLC）選型設計 工藝流程的特點及應用要求是設計選型的重要依據。 PLC 及有關設備應是集成的、標準的，按照易于與工業控制系統形成一個整體，易于擴充其功能的原則來選型，所選貴 州大學本科畢業論文（設計） 第 24 頁 用 PLC 應是在相關工業領域有投運業績，并且成熟可靠的系統， PLC 的系統硬件、軟件配置及功能應與裝置規模和控制的要求相適應。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關的編程語言有利于減少編程時間，因此，工程設計選型和估算時，應當詳細分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務和 范圍，確定所需的操作和動作，然后根據控制要求，估算輸入輸出點數、所需存儲器容量、確定 PLC 的功能、外部設備特性等，最后選擇有較高性能價格比的 PLC 和設計相應的控制系統。 PLC 觸點數統計 統 I/O 點數估算時應當考慮適當的余量，通常先根據統計的輸入輸出點數，再增加15%～ 20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數估算數據。最后在實際訂貨時，還需根據制造廠商 PLC 的產品特點，對輸入輸出點數進行適當調整。 在本設計中，從 I/O 分配表（表 ）可知，輸入點數為 32，輸出點數為 34，共66 個觸點。則可選 PLC 點數為 ~%1 2 066~%1 1 566 ????n 存儲器容量的估算 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應用項目使用的存儲單元的大小，所以程序容量小于存儲器容量。設計階段，由于用戶應用程序還未編制，因此，程序容量在設計階段是未知的，需在程序調試之后才知道。為了設計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 存儲器內存容量的估算沒有固定的計算公式，許多文獻資料中給出了不同的估算公式，大體上都是按數字量 I/O 點數的 10～ 15 倍，加上模擬 I/O 點數的 100 倍，以此數為內存的總字數（ 16位為一個字），另外再按此數的 25%考慮余量。 本設計中，輸入信號和輸出信號都不含有模擬信號，自由數字信號，內存容量估算值為66 15＝ 1140 位，即 72 字，在加上 25%的余量，共計 90 字，容量要求較小，一般的機型都能滿足此容量要求。 控制功能的選擇 控制功能包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等功能。 貴 州大學本科畢業論文（設計） 第 25 頁 運算功能 簡單 PLC 的運算功能包括邏輯運算、計時和計數功能；普通 PLC 的運算功能還包括數據移位、比較等運算功能；較復雜運算功能 有代數運算、數據傳送等；大型 PLC 中還有模擬量的 PID 運算和其他高級運算功能。設計選型時應從實際應用的要求出發，合理選用所需的運算功能。大多數應用場合，只需要邏輯運算和計時計數功能，有些應用需要數據傳送和比較，當用于模擬量檢測和控制時，才使用代數運算，數值轉換和 PID 運算等。要顯示數據時需要譯碼和編碼等運算。 控制功能 控制功能包括 PID 控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應根據控制要求確定。 PLC 主要用于順序邏輯控制，因此，大多數場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制， 有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC 的處理速度和節省存儲器容量。例如采用 PID 控制單元、高速計數器、帶速度補償的模擬單元、 ASC 碼轉換單元等。 通信功能 大中型 PLC 系統應支持多種現場總線和標準通信協議（如 TCP/IP），需要時應能與工廠管理網（ TCP/IP）相連接。通信協議應符合 ISO/IEEE 通信標準，應是開放的通信網絡。 PLC 系統的通信接口應包括串行和并行通信接口（ RS2232C/422A/423/485）、 RIO通信口、工業以太網、常用 DCS 接口等； 大中型 PLC 通信總線（含接口設備和電纜）應1： 1 冗余配置，通信總線應符合國際標準，通信距離應滿足裝置實際要求。 PLC 系統的通信網絡中，上級的網絡通信速率應大于 1Mbps，通信負荷不大于 60%。PLC 系統的通信網絡主要形式有下列幾種形式： 1） PC 為主站，多臺同型號 PLC 為從站，組成簡易 PLC 網絡； 2） 1 臺 PLC 為主站，其他同型號 PLC 為從站，構成主從式 PLC 網絡；3） PLC 網絡通過特定網絡接口連接到大型 DCS 中作為 DCS 的子網； 4）專用 PLC 網絡（各廠商的專用 PLC 通信網絡）。為減輕 CPU 通信任務，根 據網絡組成的實際需要，應選擇具有不同通信功能的（如點對點、現場總線、工業以太網）通信處理器。 編程功能 離線編程方式： PLC 和編程器公用一個 CPU，編程器在編程模式時， CPU 只為編程器提供服務，不對現場設備進行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式， CPU 對現場貴 州大學本科畢業論文（設計） 第 26 頁 設備進行控制，不能進行編程。離線編程方式可降低系統成本，但使用和調試不方便。在線編程方式： CPU 和編程器有各自的 CPU，主機 CPU 負責現場控制，并在一個掃描周期內與編程器進行數據交換，編程器把在線編制的程序或數據發送到主機，下一掃描 周期，主機就根據新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統調試和操作方便，在大中型 PLC 中常采用。 五種標準化編程語言：順序功能圖（ SFC）、梯形圖（ LD）、功能模塊圖（ FBD）三種圖形化語言和語句表（ IL）、結構文本（ ST）兩種文本語言。選用的編程語言應遵守其標準（ IEC6113123），同時，還應支持多種語言編程形式，如 C， Basic 等，以滿足特殊控制場合的控制要求。 診斷功能 PLC 的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內診斷和外 診斷。通過軟件對 PLC 內部的性能和功能進行診斷是內診斷，通過軟件對 PLC 的 CPU 與外部輸入輸出等部件信息交換功能進行診斷是外診斷。 PLC 的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護人員技術能力的要求，并影響平均維修時間。 處理速度 PLC 采用掃描方式工作。從實時性要求來看，處理速度應越快越好，如果信號持續時間小于掃描時間，則 PLC 將掃描不到該信號，造成信號數據的丟失。 處理速度與用戶程序的長度、 CPU 處理速度、軟件質量等有關。目前， PLC 接點的響應快、速度高，每條二進制指令執行時 間約 ～ ，因此能適應控制要求高、相應要求快的應用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應滿足：小型 PLC 的掃描時間不大于 ；大中型 PLC 的掃描時間不大于 。 在本設計中， PLC 主要承擔簡單邏輯運算和計時功能，同時還具備與觸摸屏的通訊功能、離線編程功能。 機型的選擇 PLC 的類型 PLC 按結構可分為整體型和模塊型兩類，按應用環境可分為現場安裝和控制室安裝貴 州大學本科畢業論文（設計） 第 27 頁 兩類；按 CPU 字長可分為 1位、 4位、 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等。從應用角度出發，通常可按控制功能或輸入輸出點數來選型 。整體型 PLC 的 I/O 點數固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統；模塊型 PLC 提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統的 I/O 點數，功能擴展方便靈活，一般用于大中型控制系統。 輸入輸出模塊的選擇 輸入輸出模塊的選擇應考慮與應用要求的統一。例如對輸入模塊，應考慮信號電平、信號傳輸距離、信號隔離、信號供電方式等應用要求。對輸出模塊，應考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應時間較長等特點；可控硅輸出模塊適用于開關頻繁，電感性低功率因數負 荷場合，但價格較貴，過載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等， 根據應用要求，選用繼電器輸出模塊，輸入模塊選擇低壓直流輸入模塊。 電源的選擇 PLC 的供電電源，除了引進設備時同時引進 PLC 應根據產品說明書要求設計和選用外，一般 PLC 的供電電源應設計選