钢铁厂调压阀组液压站双泵自动起动PLC控制设计

伊犁职业技术学院毕业设计评定成绩：题目：钢铁厂调压阀组液压站双泵自启动系统PLC控制设计系别：机械电子工程系专业：电气自动化班级：电气*********班学号：************姓名：**********指导教师：*********完成时间：****-**-********学院****学院毕业设计*****学院毕业设计伊犁职业技术学院毕业设计钢铁厂调压阀组液压站双泵自启动PLC控制设计目录一、钢铁厂调压阀组液压站双泵自启动控制系统的设计思路..1二、控制程序设计要求.................................2三、双泵自动起动控制设计要求.........................2四、双泵自启动电气控制原理...........................2五、系统正常升压过程系统压力低的处理.................3六、主要元器件选择...................................4七、分配表...........................................9八、PLC硬件接线图...................................9九、双泵自启动流程图................................10十、PLC顺序功能图..................................11十一、控制梯形图......................................12十二、语句表..........................................16十三、结束语..........................................18十四、致谢............................................19十五、参考文献........................................20*****学院毕业设计伊犁职业技术学院毕业设计1钢铁厂调压阀组液压站双泵自启动PLC控制设计摘要：本文以宝钢集团新疆八一钢铁有限公司新区高炉调压阀组液压站单泵运行为例，结合实际，通过本人在宝钢集团新疆八一钢铁有限公司毕业实习期间的观察记录，针对液压站电液执行机构在生产运行中的作用进行分析与设计。电液执行机构是由电液控制系统、手动机构和伺服油缸等部分组成的一个独立控制驱动装置。泵、电机与油箱构成了电液执行机构的动力油源，也是整个系统正常工作的必要保证。关键词：液压站主泵备用泵压力液位自动起动一、钢铁厂调压阀组液压站双泵自启PLC动控制系统的设计思路1.1概述(工艺条件)：新区高炉调压阀组中的伺服系统跟踪高炉顶压并与设定顶压比较，反馈信号给阀门执行器，然后自动调节阀门角度，从而实现调压阀组对高炉系统压力的调节。调压阀组液压站单泵运行不能保证正常生产，作为液压站装置的特殊阀门的重要控制系统，考虑装置长周期运行的要求，电液执行机构配置两套泵，一台为主油泵，另一台为备用油泵。正常情况下，只启动主油泵；当主油泵出现故障导致停机或系统压力低时，启动备用泵以维持正常油压，保证电液执行机构的正常使用。1.2单泵运行有两种情况可进行泵自启动功能：1)在泵长期不停机运转一段时间以后，很有可能造成泵相对运动面磨损，以致间隙过大，造成内泄严重，使系统无法建立正常的工作压力。通常系统的正常工作油压在7.0Mpa，低于此值，也能维持工作，但当系统压力低于4.0Mpa时，压力继电器KA3动作，同时向主控室发出报警并进行备用泵的切换；2)电机由于其他原因停机，造成系统压力不足，影响电液执行机构开关速度，从而使阀门不能正常调节，给装置的安全生产带来极大的隐患，此时应立即启动备用泵。出现以上故障，系统必须立即补油以保证正常生产。操作人员手动启用备用泵时，耗时比较长，执行速度慢，不但增加了工作负担，而且也不能满足装置瞬伊犁职业技术学院毕业设计2态调节的要求。与手动启动备用泵相比，自起动装置相应速度快，使系统能够立即补压，保证电液执行机构正常运行。二、控制程序设计要求2.1理清输入输出信号的关系和状态。2.2列出I/O分配表。2.3绘制PLC硬件接线图和顺序功能图。2.4设计控制梯形图程序三、双泵自动起动控制设计要求3.1双泵可分别启动；3.2当主泵停时，备用泵启动；3.3主泵运转，但系统压力低时，备用泵启动，同时主泵停止；3.4当备用泵停时，主泵启动；3.5备用泵运转，但系统压力低时，主泵起动，同时备用泵停止。四、双泵自启动电气控制原理4.1双泵自动启动电气原理图图1双泵自动启动电气原理图伊犁职业技术学院毕业设计34.2主回路分析油泵电机M1、M2逆时针旋转，使液压系统升压。电路中热继电器FR1、FR2分别作M1、M2的过载保护，熔断器FU1、FU2、FU3具有短路保护作用，而电机的自锁控制线路具有失压和欠压保护作用。M1、M2不可同时起动，M1工作时，M2作为备用泵电机,当M1停机或系统压力低时M2起动。因此，本线路还具有互连锁功能。4.3控制回路分析（1）手动启动控制：主油泵启动按钮SB2，交流接触器KM1停止按钮SB1组成主油泵手动启动、停止回路；备用泵启动按钮SB4，交流接触器KM2停止按钮SB3组成备用泵手动启动、停止回路。（2）备用油泵自启动控制1）当主泵M1由于电机故障停机，热继电器FR1动作，断开主油泵控制回路，同时FR1常开点闭合，接通备用泵回路，实现备用泵M2回路自启动控制。2）当系统压力低时，中间继电器KA1得电，其常闭点断开主油泵回路，使主泵M1停机。同时KA1常开点闭合，接通备用泵回路，实现备用泵M2自启动控制。（3）主油泵自启动控制1）当备用泵M2由于电机故障停机，热继电器FR2动作，断开备用泵控制回路，同时FR2常开点闭合，接通主泵回路，实现主油泵M1回路自启动控制。2）当系统压力低时，中间继电器KA2得电，其常闭点断开备用泵回路，使主泵M2停机。同时常开点闭合，接通主油泵回路，实现主油泵M1自启动控制。五、系统正常升压过程系统压力低的处理初次使用本系统或高炉定期大检修时，系统压力会从零升到工作压力，在系统升压阶段，系统压力低报警，双泵无需自启动，在线路中采用了延时继电器控制。在升压阶段，KT1、KT2常开触点有10分钟的延时时间，使系统顺利避开非故障报警阶段。具体控制步骤如下：①当起动主油泵使系统升压时，在升压的这一过程（一般在10分钟左右）通电延时的常开触点KT1不动作，当延时10分钟后KT1闭合，但此时压力已升至工作压力，使压力继电器KA3断开，中间继电器KA1也不能得电，只有系统压力再次低于4.0Mpa时，KA1常闭点断开，切断主油泵回路，使KM1、KT1断电。为了保证主油泵M1回路完全断开，同时备用泵M2回路得电，KT1常开触点设定了2～3秒的延时时间。②当启动备用泵使系统升压时，在升压的这一过程（一般在10分钟左右）通电延时的常开触点KT2不动伊犁职业技术学院毕业设计4作，当延时10分钟后KT2闭合，但此时压力已升至工作压力，使KA3断开，中间继电器KA2也不能得电，只有系统压力再次低于4.0Mpa时，KA2常闭点断开，切断备用泵回路，使KM2、KT2断电，由于KT2常开触点需要经过2～3秒的延时时间以后才能断开，保证了备用泵M2回路完全断开，同时主油泵M1回路得电。六、主要元器件选择6.1熔断器选择电液执行机构配置的两台泵电机额定功率为2.2KW，额定电流为8.2A,因此Ier=(1.5～2.5)Ied,式中，Ier为熔断器额定电流；Ied为电机额定电流。根据两泵情况选系数为2.5则Ier=2.5Ied=20A6.2热继电器选择Ije=（0.95～1.05）Ied式中，Ije为热继电器元件额定电流；Ied为电机额定电流。当系数取1.05时，则Ije=1.05Ied=8.6A，即FR1、FR2选择4～4.5A热继电器。6.3时间继电器选择根据电路要求，选用双向延时型电子式时间继电器，通电延时设定为10秒，断电延时设定为2～3秒。6.4PLC的选择（1）PLC的发展PLC作为简单化了的计算机，功能完备、灵活、通用、控制系统简单易懂，价格便宜，可现场修改程序，体积小、硬件维护方便，价格便宜等优点，在全世界广泛应用，为生产生活带来巨大效益方便。因此，通过研究用PLC来控制步进电动机的，既可实现精确定位控制，又能降低控制成本，还有利于维护。世界上公认的第一台PLC是1969年美国数字设备公司（DEC）研制的。限于当时的元器件条件及计算机发展水平，早期的PLC主要由分立元件和中小规模集成电路组成，可以完成简单的逻辑控制及定时、计数功能。20世纪70年代初出现了微处理器,将其引入可编程控制器，使PLC增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。为了方便熟悉继电器、接触器系统的工程技术人员使用，可编程控制器采用和继电器电路图类似的梯形图作伊犁职业技术学院毕业设计5为主要编程语言，并将参加运算及处理的计算机存储元件都以继电器命名。此时的PLC为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。20世纪70年代中末期，可编程控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20世纪80年代初，可编程控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。这个时期可编程控制器发展的特点是大规模、高速度、高性能、产品系列化。这个阶段的另一个特点是世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20世纪末期，可编程控制器的发展特点是更加适应于现代工业的需要。从控制规模上来说，这个时期发展了大型机和超小型机；从控制能力上来说，诞生了各种各样的特殊功能单元，用于压力、温度、转速、位移等各式各样的控制场合；从产品的配套能力来说，生产了各种人机界面单元、通信单元，使应用可编程控制器的工业控制设备的配套更加容易。目前，可编程控制器在机械制造、石油化工、冶金钢铁、汽车、轻工业等领域的应用都得到了长足的发展。我国可编程控制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放开始的。最初是在引进设备中大量使用了可编程控制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。PLC是一种专为工业环境下应用而设计的数字运算操作系统。它采用可编程序的存储器存储执行逻辑运算、顺序控制、定时计数及算术运算等操作指令，通过数字量、模拟量输入与输出，控制机械运动和生产过程。可编程控制器，简称PLC（ProgrammablelogicController）,是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。在1987年国际电工委员会颁布的PLC标准草案中对PLC做了如下定义：“PLC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。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。PLC及其有关的外围设备都应该按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。”伊犁职业技术学院毕业设计6（2）PLC的特点（a）配套齐全，功能完善，适用性强PLC发展到今天，可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制，CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。（b）可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用优质的电子元件与合理的系统结构设计，内部电路采取光电隔离、数字滤波、故障诊断等硬件措施，具有很