发布时间 : 星期四 文章垃圾焚烧炉液压站HMI-PLC控制系统的设计更新完毕开始阅读
焚烧炉液压站控制系统方案设计
通常，当电动机启动电流为其额定电流6倍以及启动时间不超过6s时，若很少连续启动，就可按电动机的额定电流选取热继电器。
③当电动机为重复短时工作时，首先注意确定热继电器的允许操作频率。因为热继电器的操作频率是很有限的，如果用它保护操作频率较高的电动机，效果很不理想，有时甚至不能使用。
④在三相异步电动机电路中，对定子绕组为Y连接的电动机应选用两相或三相结构的热继电器；定子绕组为△连接的电动机必须采用带断相保护热继电器[9]。按照原则①，按照电机额定电流的60%~80%进行选取，所以
IR?IN?.0.9
(2.9)
IR?111?.0.9?89A
所以选择在100A左右的热继电器均能满足设计要求。在此选择施耐德LR2-D4367-C，电流范围为95~125A,满足设计要求。
2.3.5 双电源容量计算与选型
双电源系统主要用在紧急供电系统，将负载电路从一个电源自动换接至另一个（备用）电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行。因此，双电源系常常应用在重要用电场所，其产品可靠性尤为重要。
在本系统中主油泵为55KW,电加热器为3KW,冷却泵为4KW，所以三个总容量为： P?PN?PR?PL (2.10)
P?55?4?3?62KW
再加上液压系统的部分功率则P?70KW，又因为电机启动电流为公式(2.6)为222A。所以电源容量应大于70KW,电流大于220A,在设计时应具有一定的余量，因此所选择双电源投切装置型号为：飞腾W2-250A 3PF Ⅱ。具体参数为：二段式自动转换开关，电流为250A,额定工作电流为AC380V，前板接线，全自动转换型。该投切装置的工作情况如下：
①双路三相交流380V供电。 ②功率:125kW。
③双路输入电源实现负载电源的无扰切换。
④双路输入电源实现控制电源的在线切换，且对控制系统无任何影响。 ⑤主电机采用降压启动方式，严防对电网电压的冲击。
2.3.6 直流电源容量计算与选型
在本系统首先得为输出模块供电驱动中间继电器和模拟量模块供电输。驱动一个中间继电器按10mA计算，则总共为32路输出，则需直流电源总量为：
I1?I1?N1
' (2.11)
I1?32?0.01?0.32A
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模拟量输出最大值为20mA，由于实际只有13路模拟量输出，但配有余量总共为16路模拟量，其输出总电流为
I2?I2?N2' (2.12)
由此可得： I2?16?0.02?0.32A 则总输出电流为：I1?I1?0.32?0.32?0.64A
在为模块供电，所以在此用2A的直流电源足够。在驱动比例阀时比例阀的驱动电流为每路1.5A,则12路比例阀为：
I3?I3?N3 (2.13)
所以： I3?1.5?12?18A
为了便于以后的扩展则选取直流电源的电流为30A足够。在驱动1#，2#主油路电磁溢流阀，冷却水阀，1#、2#捞渣机油缸前进后退电磁阀时，需要直流电源供电源，每个电磁阀驱动电流1.5A计算，总共为：
I4?I4?N4'' (2.14)
I4?1.5?7?10.5A
由于主油泵两个不可能同时工作，捞渣机前进后退不可能同时工作，所已选择10A的直流电源满足设计要求。同时对电源的质量要求为：
①输入电压：AC220V±10%，50Hz。 ②输出电压：24V。 ③电压调整率：≤0.5%。 ④电流调整率：≤1%。 ⑤纹波系数：≤1%。 ⑥工作温度：-25℃—50℃。
⑦全密封，具有过热、过流和短路保护，耐潮湿和盐雾，耐高热和高寒。 ⑧绝缘电阻：≥200MΩ。
⑨隔离电压：输入对输出AC1000V/分钟，漏电流小于10mA；输入对外壳AC1500V/分钟，漏电流小于10mA。
⑩控制回路、输出回路、比例阀电源分别配置独立的直流电源，容量分别为2A，10A和30A。经过查手册，得出以下选型满足设计要求。如表2.1所示：
电源 DC24V—2A DC24V—10A DC24V—30A 电源类型 DC1 DC2 DC3 表2.1 直流电源选型表
型号 4NIC-K48 4NIC-K240 4NIC-K720 个数 1 1 1 品牌 朝阳电源 朝阳电源 朝阳电源 8
焚烧炉液压站控制系统方案设计
2.4 控制系统开发平台
2.4.1 PLC开发平台
在中国市场上，主流的PLC大致有德国的西门子、日本的三菱和欧姆龙、美国的罗克韦尔和通用电气等品牌。其中西门子的PLC系统在中国的市场占有率较高，拥有良好的技术服务和资源体系，同时根据自己所学的知识体系和实验室能够满足的条件，本次设计选用西门子的PLC作为垃圾焚烧炉控制系统的控制级。
2.4.2 HMI开发平台
此次垃圾焚烧炉控制系统的监控级选用西门子的WinCC进行组态，WinCC集成了SCADA、组态、脚本语言和OPC等先进技术，为用户提供了Windows操作系统环境下使用各种通用软件的功能，继承了西门子公司的全集成自动化(TIA)产品的技术先进和无缝集成的特点。作为SIMATIC全集成自动化系统的重要组成部分，WinCC确保了与SIMATIC S7系列PLC连接的方便和通信的高效性；WinCC与STEP7编程软件的紧密结合缩短了本次系统开发的周期[15]。
2.5 本章小结
本章在分析垃圾焚烧炉液压站及其炉排驱动系统控制需求的基础上，提出了系统的实施方案，确定了控制系统、监控系统的平台，并且对整个控制系统所用到的主要器件参数进行了计算和选型。
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3 控制系统电气图设计
3.1设备之间的信号关联
信号关联图设计了各控制系统间的信号关联关系，各控制系统间的关联信号如图3.1所示：
主电源（双路）控制信号 1#双电源柜电机电源380VAC状态DCS系统主令、位仪表信号 3#柜直流电源柜控制信号4～20mA 置信号状态信号PROFIBUS-DP接口MPI接口X11 FT1阀台DP4DP3ET200M液压站 2#PLC柜DC24V-30ADC24V-2A输入X2给料器和炉排比例控制阀X1输出 X3DC24V-8A给料器、炉排现场操作箱远程I/O（炉后位置检测信号及AI单元）X4AC220V24VDCX10温度模拟信号X5AC220VX6控制位置、液位、温度、压力信号24VDCL+/M电源及油温（4-20mA）信号电源、控制位置信号控制信号主令位置信号显示信号控制信号显示信号主令位置信号位置信号控制信号X14 X8(1#捞渣机)X13 1#捞渣机 2#捞渣机 FT2阀台 X9(2#捞渣机)X12 隔离门FT1阀台X7隔离门现场操作箱位置料 层油 缸 料 层 FT2阀台炉排油缸给料器油缸控制箱位置信号油缸油缸信号
图3.1 信号关联图
3.2 输入输出信号编址
输入输出信号的编址就是对输入/输出模块上的I/O点进行编码，以便程序执行时可以唯一地识别每个I/O点。首先按照系统或设备的工艺将其分解为相对独立的子系统，每个子系统采用连续编址，每段编址之间保留一定的余量，便于临时增加输入/输出信号。其次是考虑信号的类型，同类信号采取相对连续的I/O编址方法。为了便于设计和安装，有时也将不同子系统的同类输入信号进行汇总并采用连续编址。一般是按系统信号、操作信号和设备信号，触点信号和电平信号，
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