PLC控制锅炉循环泵软启动器控制程序技师专业论文.doc

技师专业论文职业（工种）：维修电工PLC控制锅炉循环泵软启动器控制程序PLC控制锅炉循环泵软启动器控制程序摘要：根据原有三台循环泵的运行模式，即两用一备的运行方式，第一台循环泵的启动取决于以下条件：故障停止次数最少、工作时间最少。两台循坏泵同时运行时，根据锅炉运行的数量自动退出运行的条件：工作时间最长。程序设计采用梯形图的方法进行程序设计。日本富士公司的FLEXPLC编程软件进行编程。控制系统采用PLC进行自动控制，本系统采用日本富士公司生产的NB2-U56R型继电器输出PLC控制器。循环泵的功率为30KW为了减少对电机、水泵及电网的冲击启动元件采用软启动器。本系统采用的是浙江西普电气有限公司生产的XPR1-3000-37KW型软启动器。关键词：程序、指令表、I/O地址、原理图、PLC、软启动器。引言设备的维护保养通常包括日常点检、巡回检查、定期检查与定期预防性试验和改进维修。以上五种方式是以设备的利用率为中心维修方式即设备的运行时间为中心，近似利用率的评估主要靠故障次数和停机时间这两个数据进行评估。控制程序的编制以设备的利用率为主导，根据原有三台循环泵的运行模式，即两用一备的运行方式，第一台循环泵的启动取决于以下条件：故障停止次数最少。两台循坏泵同时运行时，根据锅炉运行的数量自动退出运行的条件：工作时间最长。程序控制器采用PLC可编程逻辑控制器，PLC是专为工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行指令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、技术和算术等操作，并通过数字式和模拟式的输入输出，控制各种类型的机械和生产过程。软启动器是利用晶闸管交流调压技术制作的调速设备，通过改变晶闸管的触发延迟角，调节晶闸管的输出电压，使电动机的电压从启动电压上升的额定电压。软启动器的使用可以减小对电机、机器及电网的冲击。一、 系统构成（一）、软启动器控制柜采用中国浙江西普电器有限电器公司生产的XPR1-3000-37KW软启动器。1. 软启动器保护功能：（1） 欠压、施压、过压保护。（2） 启动器过热、启动时间过长保护。（3） 输入缺相、输出缺相、三相不平衡保护。（4） 启动过流、运行过载、负载短路保护。2. 启动器外接端子说明。（附件：图1）（1） 端子、为旁路输出：用于控制旁路接触器，为常开无源出点，启动成功时闭合。接点触点为AC220V/5A。（2） 端子、为可编程继电器输出：输出方式与功能由设置项设定，为常开无源点。（此处设置为准备状态）（3） 端子、为故障输出：软启动发生故障或失电时闭合，工作正常为开路，为无源触点。（4） 端子为瞬停输入：软启动器正常工作时此端子必须与端子短接。若此端子与端子开路时，软启动器无条件停止工作。（5） 端子、为外控启动、停止按钮。（6） 端子、为020mA直流模拟输出。3. 软启动柜控制原理（附件：图2）（1） 软启动器手动启动：将手/自动转换开关至手动位置，手动信号输出继电器吸合，向PLC提供信号。按启动按钮2SB通过停止按钮1SB是启动继电器1KA线圈的电，其接点是软启动器端子“8”、“9”通过端子“10”得电，软启动器进入启动状态，通过一定的延时1-KM吸合循环泵进入运行状态。（2） 软启动器自动运行：将手/自动装换开关至自动位置，PLC控制器通过端子“19”、“20”控制软启动器的启动。系统运行时检测故障输出、旁路输出、运行准备、手动输出信号。（二）、PLC控制系统PLC控制系统采用日本富士公司生产的NB2U56R型的控制器。1NB2的基本单元输入规格输出规格电源型号DC24V（28点）继电器触点（28点）AC100-220VNB2U56R2性能规格项 目NB2U56R运算控制方式存储程序重复运算方式输入输出控制方式分批更新方式/直接方式编程语言助记符/梯形图程序容量8K步输入输出点56-368点顺序指令处理0.61s/步应用指令处理平均0.40s/步3设备一览表装置存储器的范围容量初期值标示符名称X输入继电器X000-X1FF合计521点最新数据Y输出继电器Y000-Y1FFOFFM内部继电器M0000-M03FF1024点OFFM扩充内部继电器M0400-M05FF512点OFFL锁存继电器L0000-L03FF1024点保持前次值M特殊继电器M8000-M81FF512点OFFS步进继电器S000-S0FF256点保持前次值T计时器T000-T1FF512点OFFC计数器C0000-C0FF256点保持前次值D数字寄存器D0000-D03FF1024字保持前次值D特殊寄存器D8000-D80FF256字保持前次值R文件寄存器R0-根据设定保持前次值P指针（分支用）P00-PFF256点根据程序I指针（中断用）I0000-I1FXX20点根据程序T计时器现在值T000-T1FF512字OFFC计时器现在值C000-C0FF256字保持前次值4输入输出地址分配（附件：图三） 输入地址：X000X01B共计28点。 输出地址：Y01CY037共计28点。二、 PLC程序设计的基本方法及步骤(一) PLC程序设计基本方法 IEC1131-3是PLC程序设计语言的标准，它为PLC设计语言指定了语法和语义，实际上就是PLC语言的标准。标准定义了如下程序设计语言。1 指令列表（IL）：语句列表就是助记符程序，它由一条一条的指令组成，因此很像汇编语言，该语言非常适合程序设计，但是对没有经验的设计者，显得有点麻烦和浪费时间。2 结构文本（ST）：结构文本语言是属于高级语言，由于它是高级语言，所以处理复杂数学任务和算法时非常容易。3 功能块语言（FBD）：该语言使用ICE功能库中的功能块来产生程序。4 顺序功能图（SFC）：该方法是一种图解方法。他的特点是将一个控制过程划分为许多功能步，只要满足条件，就可以从一个工作步转移到另外一个工作步。顺序功能图又简称为SFC图。5 梯形图（LD）：该方法是建立在传统的继电器接点和线圈之上的一种PLC程序设计方法，编程规则如下：（1） 梯形图中的各软继电器必须是所用机器允许范围内的软继电器，各软继电器的软触电可以无限次的使用，不受数量的限制。（2） 每个梯级都是从左母线开始，到右母线结束。各梯级中所有的触点只能在软继电器线圈的左边，而不能与右母线直接连接。软继电器只能在右母线上。（3） 触电一般应划在水平线上，不能划在垂直线上。（4） 多条支路并联时，串联触电多的支路应划在该并联电路上部。多个并联电路串联时，并联触点多的电路应划在该串联电路的左部。这样编成可以减少用户程序的步数，从而缩短程序扫描时间。（5） 梯形图必须符合从左到右、从上到下的顺序执行原则。对于不符合此原则的电路，不能直接编程，必须按其逻辑功能进行等效变换。(二) 程序设计的一般步骤1. 分析被控对象的工艺流程和系统控制要求，明确动作的顺序和条件，画出控制系统的流程图。如果控制系统较简单，可省略。2. 将所有的现场输入信号和输出控制对象分别列出，并按PC内部可编程元件号的范围，给每个输入和输出分配一个确定的I/O端编号，编制出PC的I/O的I/O分配表，或绘制出PC的I/O接线图。3. 设计梯形图程序，编写指令语句表。4. 用编程器将程序键入到PC的用户存储器，并调试程序，直到达到系统的控制要求。(三) 编程软件介绍1. 程序的编制采用日本富士公司提供的FIEX PC PROGRAMMER编程软件。其功能包括：参数设置、PLC 运行监视、记忆清除、日期设置、程序诊断功能、口令设置、程序加载及通讯、PLC运行控制、自动生成指令列表等功能。2. 本程序使用该软件进行梯形图编程，自动生成指令表、I/O地址分配表及内部软继电器、定时器、计数器地址分配表。三、 控制程序设计（一） PLC系统的I/O设置1. PLC系统输入（1） 启动/停止按钮输入 1SB、2SB。（2） 1-4号锅炉运行信号（3） 1-3号软启动柜的手/自动信号、运行准备信号、故障输出信号、软启动旁路运行信号。（4） 1号软启动柜、2号软启动柜故障计数、时间统计的强制清零。2 PLC系统的输出（1） 1-3号软启动柜的启动信号。（2） 锅炉准许启动信号。（3） 1-3号软启动柜故障报警指示灯（黄色闪烁HL）。（4） 1-3号软启动柜手动信号指示灯（白色HW）。（5） 1-3号软启动器的旁路运行指示灯（红色HR）。3PLC控制系统接线图（附件：图四）（二） 逻辑控制原理1. 系统通电首先进行输入信号的检测，检查有无故障信号输入。2. 通电后软启动器有故障信号输入则故障灯闪烁（HY）。3. 系统的故障次数的统计依靠故障输入继电器的信号进行计数。通过1-2号软启动器的故障计数的比较，故障次数少的输出启动继电器为启动做好准备，如果故障次数相同则1号启动器准备启动。4. 系统的运行时间的统计根据旁路运行接触器提供的信号进行计时，计时器与计数器配合使用可以得到长时间的运行数据，通过1-2号软启动器运行时间的比较，运行时间长的循环泵在两台同时运行时先退出运行。时间相等则1号循环泵先退出运行。5. 启动按钮2SB启动系统运行，停止按钮1SB停止系统运行。系统只有在两台以上软启动柜正常的情况下才可启动。6. 当两台以上的锅炉运行时，系统自动启动第二台循环泵。7. 当一台循环泵发生故障时，自动启动另外一台循环泵，如果两台运行的循环泵同时损坏，启动备用泵。同时，控制锅炉停止运行。8. 当设备更换或大修后，可以采用短路笔进行系统的复位。（三） 程序设计1. I/O地址分配表（1） 计数器地址标记描述C00001#故障计次10000次C00012#故障计次10000次C00021#运行低位计数3天C00031#运行高位计数360天C00042#运行低位计数3天C00052#运行高位计数360天（2） 内部继电器地址标记描述M00001#故障低启动C0000C0001M00012#故障低启动C0000C0001M0003启动X0001M0006二次启动二台或两台以上的锅炉运行（启动两台循环泵）M0007故障计次输出控制二次启动后封锁故障计次输出M00081#时间启动锁定M00092#时间启动锁定M00101#手动X006（1-KA1）M00112#手动X00A（2-KA1）M00123#手动X00E（3-KA1）M00131#准备X007（1-KA2）M00142#准备X00B（2-KA2）M00153#准备X00F（3-KA2）M00161#故障输入X008（1-KA3）M00172#故障输入X00C（2-KA3）M00182#故障输入X010（3-KA3）M00191#故障输出故障、运行准备M001A2#故障输出故障、运行准备M001B3#故障输出（备用）故障、运行准备M001C1#运行计次输出M001D2#运行计次输出M001E1#时间控制启动C0005C0003、C0002C0004M001F2#时间控制启动C0003C0005、C0004C0002M0020运行低位输出控制C0005=C0003M00211#时间低位控制C0002C0004M00222#时间低位控制C0004C0002M002E1#强制清零X01AM002F2#强制清零X01BM0100二次启动条件（1）（B+C+D）BM0101二次启动条件（2）（B+D）CM0102二次启动条件（3）B.D（3） 定时器地址标记描述T00001#-1minK=6000T00012#-1minK=6000T00101SK=100T00501#强制清零K=400T00512#强制清零K=400（4） 输入继电器地址标记描述X0001SB停止X0012SB启动X0021#锅炉信号X0032#锅炉信号X0043#锅炉信号X0054#锅炉信号X0061-KA11#手动状态输入X0071-KA21#故障状态输入X0081-KA31#运行准备输入X0091-KM1#运行旁路输入X00A2-KA12#手动状态输入X00B2-KA22#故障状态输入X00C2-KA32#运行准备输入X00D2-KM2#运行旁路输入X00E3-KA13#手动状态输入X00F3-KA23#故障状态输入X0103-KA33#运行准备输入X0113-KM3#运行旁路输入X01A1#强制清零输入大修或更换设备清零（4秒延时）X01B2#强制清零输入大修或更换设备清零（4秒延时）（5） 输出继电器地址标记描述Y01C1#启动Y01D2#启动Y01E3#启动（备用）Y01F锅炉运行准备循环泵启动后锅炉才可启动Y0241-HY1#故障指示（黄）Y0252-HY2#故障指示（黄）Y0263-HY3#故障指示（黄）Y0291-HW1#手动指示（白）Y02A2-HW2#手动指示（白）Y02B3-HW3#手动指示（白）Y02C1-HR1#运行指示（红）Y02D2-HR2#运行指示（红）Y03D3-HR3#运行指示（红）2. 程序分析（1） 通电后系统状态检查程序：通电后程序首先检测软启动柜的状态，进行如下检查：1-3号软启动柜的手/自动状态、运行准备状态及故障状态。（2） 梯形图：（3） 语句表：步数指令装置00000LDX00600001OUTM001000002LDM001000003OUTY02900004LDX000A00005OUTM001100006LDM001100007OUTY02A00008LDX00E00009OUTM001200010LDM001200011OUTY02B00012LDX00700013OUTM001300014LDX00B00015OUTM001400016LDX00F00017OUTM01500018LDX00800019OUTM001600020LDX00C00021OUTM001700022LDX01O00023OUTM00183. 故障指示程序：软启动柜发生故障后，该启动柜故障灯1次/秒的频率闪烁。（1） 梯形图：（2） 时序图：延时T0010输出时故障指示灯熄灭，T0010截至时故障指示灯点亮。（3） 语句表：步数指令装置00024LDIM001300025ORM001600026OUTM001900027LDIM0014000280RM001700029OUTM001A00030LDIM001500031ORM001800032OUTM001B00033LDM001900034ORM001A00035ORM001B00036ANIT001000037OUTT0010K=10000039LDY02400040ANIT001000041LDT001000042ANIYO24 00043ORB00044ANDM001900045OUTY02400046LDY02500047ANIT001000048LDIY02500049ANDT001000050ORB00051ANDM001A00052OUTY02500053LDY02600054ANIT001000055LDIY02600056ANDT001000057ORB00058ANDM01B00059OUTY0264. 故障计数比较程序：1、2号软启动器的故障输出点闭合后故障计数器计数一次，最高计数为一万次，程序通过对计数器C0000和C0001的比较，故障发生次数低的软启动柜先启动，如果故障次数相等先启动1号软启动柜控制的循环泵。当设备进行大修或更换后可对计数器进行清零。由于受锅炉启动台数的控制，当两台或两台以上的锅炉启动时，1、2号循环泵同时启动，此时，故障控制启动回路禁止输出。（1） 梯形图：（2） 语句表：步数指令装置00060LDM001600062LDM001200062OUTC0000K=1000000064LDM001700065LDM002F00066OUTC0001K=1000000068LDC0000C000100071ANIM000700072OUTM000000073LDC0000C000100076ANIM000700077OUTM00015. 运行时间累计程序：运行时一号启动柜运行接触器吸合X0009接通。定时器T0000开始计时，定时器设定值为1分钟，定时器置零后通过T0000常闭点重新开始计时，同时M001C接通计数器C0002计数“1”。C0002设定值为4320，即为4320分钟（3天）。C0002计数至4320后接通输出，使C0003计数“1”。C0003计数器设定值为120即为360天。二号启动柜控制同理。（1） 梯形图：（2） 语句表步数指令装置00078LDX00900079ANIT000000080OUTT0000K=600000082OUTM001C00083LDM001C00084LDC000200085ORM002E00086OUTC0002K=432000088LDC000200089LDC000300090ORM002E00091OUTC0003K=12000093LDX000D00094ANIT000100095OUTT0001K=600000097OUTM001D00098LDM001D00099LDC000400100ORM002F00101OUTC0004K=432000103LDC000400104LDC000500105ORM002F00106OUTC0005K=1206. 运行时间比较控制程序：通过对计数器数值的比较，运行时间短的循环泵输出启动控制信号，初次启动时该输出被禁止。计数器的比较先进行高位计数器的比较，只有高位计数器的值相等时低位计数比较回路才可输出。（1） 梯形图：（2） 语句表：步数指令装置00108LDC0005C000300111ORM002100112ANIM000000113ANIM000100114OUTM001E00115LDC0003C000500118ORM002200119ANIM000000120ANIM000100121OUTM001F 00122LD=C0005C000300125OUTM001F00126LDC0002C000400129ANDM002000130OUTM002100131LDC0002C000400134ANDM002000135OUTM0022（1） 启动程序：按钮2SBS使输入接点X0001得电通过故障判断回路M0003启动，并自锁。系统启动后各运行启动接点将故障判断回路短路，从而避免由于故障判断回路引起循环泵停机，造成锅炉损坏。故障判断回路在启动开始之前应保障必须有两台以上的启动柜能够正常工作才可以启动系统。故障控制回路逻辑关系： （1） 梯形图：（2） 语句表步数指令装置00138LDIX00000139LDX00100140ORM000300141ANB00142LDIM001900143ANIM001A00144LDIM001900145ANIM001B00146ORB00147LDIM001A00148ANIM001B00149ORB00150ORY001C00151ORY001D00152ORY001E00153ANB00154LDIM001000155ANIM001100156DLIM001000157ANIM001200158ORB00159LDIM001100160ANIM001200161ORB00162ANB00163OUTM00037. 启动运行程序：首次启动时，通过故障比较程序的输出启动相应的启动器控制循环泵的启动并维持运行。当有两台以上的锅炉运行时，二次启动接点M0006接通，两台循环泵将同时启动，M0006维持循环系统运行，同时将故障输出回路封锁停止输出。另外，通过M0006接点和运行时间控制回路将时间锁定继电器输出锁定，当M0006退出时用时间控制回路继续维持运行时间少的循环泵继续运行。采用锁定继电器输出，是为了避免随着运行时间的增加，时间控制回路输出转换造成系统的运行混乱。（1） 梯形图：（2） 语句表步数指令装置00164LDM000000165ORM001A00166ORM000600167ORM000800168ANDM000300169ANIM001900170OUTY001C00171LDM001E00172ANDY001C00173SETM000800174LDM000600175ANDM001F00176ORX00000177RSTM000800178LDM000100179ORM0019001800RM000600181ORM000900182ANDM000300183ANIM001A00184OUTY001D00185LDY001D00186ANDM001F00187SETM000900188LDM000600189ANDM001E00190ORX00000191RSTM00098. 备用泵启动及锅炉运行准备回路程序：系统单台运行时，当两台循环泵都发生故障时备用泵才启动。双泵运行时，有一台发生故障时备用泵启动。系统启动后，只要有任何一台运行泵运行后，锅炉系统才可启动。（1） 梯形图：（2） 语句表步数指令装置00192LDM001900193ANDM001A00194LDM000600195LDM001900196ORM001A00197ANB00198ORB00199ANDM000300200ANIM001B00201OUTY001E00202LDY001C00203ORY001D00204ANDM000300205OUTY001F9. 二次启动（双泵运行）控制程序：两台或两台以上锅炉运行时需两台循环泵同时运行。逻辑关系：Y=（B+C+D）A+（B+D）C+B.DA：一号锅炉；B：二号火炉；C：三号锅炉；D：四号锅炉（1） 梯形图：（2） 语句表步数指令装置00206LDX00300207ORX00400208ORX00500209ANDX00200210OUTM010000211LDX00300212ORX00500213ANDX00400214OUTM010100215LDX00300216ANDX00500217OUTM010200218LDM010000219ORM010100220ORM010200221ANDM000300222OUTM000600223SETM000710. 运行指示及清零（1） 梯形图：（2） 语句表：步数指令装置00224LDY01C00225ANDX00900226OUTY002C00227LDY01D00228ANDX00D00229OUTY002D00230LDY01E00231ANDX01100232OUTY002E00233LDX01A00234OUTT0050K=40000236LDT005000237OUTM002E00238LDX01B00239OUTTOO51K=40000241OUT M002F00242OUTM002F00243END11. 停止回路程序：按下按钮1SB系统停止运行，同时将所有锁存继电器复位。四、 结束语通过程序的运行，能够对设备的故障情况和运行情况得以进行全面了解，为设备的运行维护提供一定的参考数据，使维修工作更具有目的性。另外，可以增加显示设备这样可以更直观的了解设备的运行情况，本程序的故障与时间的比较环节的程序可以作为其他系统的子程序运行，如：变频供水、污水泵、补水泵等控制系统。参考文献：1 富士电机.富士可编程控制器FLEX-PC NB系列用户手册硬件篇2 富士电机.富士可编程控制器FLEX-PC NB系列用户手册软件篇3 浙江西普电器有限公司.智能化电机软启动器应用装置电气原理与图集4 谢克明，夏路易编.可编程控制器原理与程序设计.北京：电子工业出版社，20055 徐洪明，章克强.软启动器实用手册.北京.机械工业出版社，20066 李葆文.设备管理新思维新模式. 北京.机械工业出版社，20007 高志坚.设备管理.北京。机械工业出版社，2002附件：