干法速溶型水煤粉生产线的PLC应用研究

论文摘要

水煤浆是20世纪70年代中期发展起来的一种煤基流体燃料,具有石油一样的流动性和稳定性,可以泵送、雾化和稳定着火燃烧。燃烧效率高、污染物排放低,具有良好的经济效益和环保效益,是中国洁净煤技术的重要分支。本文中提到的干法速溶型水煤粉是将水煤浆的工艺更进一步,将水煤浆这种流态煤燃料制成固体粉状,使用时加水稀释即可。制成的水煤粉除具有水煤浆原有的特点外,其运输更加方便,安全性更高,对温度的依赖性更小,使用更加方便。本文分析了水煤浆生产系统的工艺流程和特点,研究了生产线的电气控制方案,提出了使用可编程控制器（PLC）进行生产线的控制方案,特别对干法水煤浆粉生产过程中的配料控制进行了深入的分析研究和设计,并对配料控制提出了使用PID算法设计并对其进行了仿真。经过实际运行证明,其是可行的,生产出的产品是合格的。论文主要完成工作如下:第一,阐述了本课题的内容意义,详细介绍了干法速溶型水煤粉的生产线的工艺流程和特点。第二,在充分介绍了PLC技术,变频调速技术的基础上,确定了本系统采用通用变频器三菱FR-A540,对电机进行转速调节。采用德国SIEMENS公司的S7-300系列PLC,采用模块化的程序设计方法,减少了软件的开发和维护。第三,实现了对开关量、模拟量的先进控制,并研究了PID控制算法,使用了PID算法对配料系统进行控制,精度达到了生产的要求。第四,针对实际中可能出现的错误进行了故障预处理分析。在这个项目中,作者参与了项目的设计工作,负责配料控制程序的编制,并参与PLC程序的编写及调试。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题的研究背景及意义
• 1.2 干法速溶型水煤粉的特点
• 1.3 干法速溶型水煤粉与传统水煤浆的比较优势
• 1.4 问题的提出及解决方案
• 1.5 本课题研究的内容
• 2 相关技术概况
• 2.1 可编程控制器
• 2.1.1 可编程控制器（PLC）的基本知识
• 2.1.2 PLC的工作原理
• 2.1.3 西门子S7-300简介
• 2.2 交流变频调速系统
• 2.2.1 变频调速的原理
• 2.2.2 变频器
• 2.2.3 三菱 FR-A540系列变频器
• 2.3 组态软件技术
• 3 控制系统硬件方案及设计
• 3.1 干法速溶型水煤粉生产工艺流程
• 3.2 PLC控制系统的功能
• 3.2.1 控制范围
• 3.2.2 控制系统构成
• 3.2.3 开关量顺序控制
• 3.2.4 联锁保护
• 3.2.5 模拟量控制
• 3.3 PLC模块概述和选配
• 3.3.1 中央处理单元
• 3.3.2 信号模块
• 3.3.3 接口模块和电源模块
• 3.3.4 电源模块 PS307及其容量计算
• 3.3.5 变频器的选择
• 3.3.6 工业组态
• 3.4 电气系统设计
• 3.5 工艺系统设计
• 4 生产线配料控制系统实现
• 4.1 水煤粉生产过程
• 4.2 数字PID算法设计
• 4.2.1 模拟PID控制系统数字化
• 4.2.2 PID控制算法在实际中的应用
• 4.2.3 复杂的控制系统的结构
• 4.3 设计实现
• 5 控制系统软件的设计实现
• 5.1 PLC编程软件STEP7及其应用
• 5.2 基于S7-300系列 STEP7的软件设计思想
• 5.3 电机控制方法与程序
• 5.4 故障预处理策略
• 6 结论
• 6.1 全文总结
• 6.2 相关技术组态软件发展与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录