s7300plc的秸秆发电上料控制系统研究
目录
1 绪论 1
1.1 秸秆发电控制的意义 1
1.2 秸秆发电上料系统工艺介绍 1
1.3 本论文主要的工作 2
2 控制系统总体方案的设计 3
2.1秸秆上料发电典型控制系统介绍 3
2.1.1 PLC集中控制系统 3
2.1.2 由控制系统由上位机和PLC组成 3
2.1.3 IPC和PLC构成中小型DCS系统 4
2.2系统设计原则 4
2.3 系统方案设计 4
2.4 系统功能分析说明 5
2.5 系统主电路图 6
3 控制系统硬件设计 7
3.1 西门子PLC S7300控制器 7
3.1.1 CPU 313C 8
3.2 STEP7设计 8
3.3 其他设备的资源配置 10
3.3.1 变频器 10
3.3.2 温度传感器 12
4.系统软件设计 14
4.1 控制流程图 14
4.2 梯形图 14
4.2.1 I/O分配 14
4.3系统软件的实现 16
4.4 人机界面的设计 18
4.4.1 总体介绍 18
4.4.2监控画面设计 18
4.4.3 最终画面 19
4.5系统仿真与调试 20
4.5.1 PLC模拟仿真界面 20
4.5.2 正常运行界面 20
4.5.3 模拟皮带机B运行燃料超出额定重量运行界面 20
4.5.4 模拟皮带机B发生故障的运行画面 21
4.5.5模拟系统超高温运行画面 21
结 论 22
参考文献 23
附录 24
附录1 24
附录2 25
致 谢 33
1 绪论
1.1 秸秆发电控制的意义
秸秆发电上料控制系统是整个秸秆发电厂生产的关键环节，担负着为秸秆发电高炉提供原料的功能，其将来
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
燃料秸秆送到高炉内进行燃烧。整个上料过程为顺序逻辑控制，其中包括一些模拟量控制，但没有反馈，无法不构成闭环过程控制，所有使用可编程控制器（PLC）进行控制。主要作用是将保证高炉发电的正常需要的秸秆燃料不断地送到高炉内，而整个秸秆上料控制系统的核心就是秸秆的散包和传送。早期的传动调速控制方法多采用串极、直流或转子串电阻调速控制方式。随着工程师编程技术的发展，PLC的编程逻辑越来越复杂，可以实现的功能也越来越难，在不久的将来，将会有更多的控制系统采用PLC作为核心控制器。
1.2 秸秆发电上料系统工艺介绍
秸秆发电厂顾名思义是以植物秸秆作为原料。流程如下：
把秸秆打碎并且把秸秆打包成一捆捆。
散包机把加工过的秸秆，进行二次打碎，并且利用高速离心把打碎后的秸秆燃料反三在皮带机上。
皮带机把秸秆的碎料输送到高温蒸汽炉内，充分燃烧。
推动蒸汽炉里面的水变成水蒸气。
水蒸气推动汽轮机的旋转，从而转换成电能。
散包机：由四部分组成，分别是整料机架、喂料部分、和出料输送。流程如下：
1.人工把秸秆草包放上整料机架，输送到喂料辊。
2.经过两个喂料辊之后，秸秆草包被初步分散，然后输送到散包辊。
3.散包辊经过高速离心，把秸秆碎料均匀散落在出料输送带上，
4.出料输送带把秸秆输送到皮带机上面，进行下一道工序。
皮带机：
经过散包机的加工的秸秆碎料均匀输送到皮带机内，碎料经过两个皮带机的输送，把碎料送进高温锅炉的炉膛内，充分燃烧。
1.3 本论文主要的工作
本系统主要研究基于S7300PLC的秸秆发电上料控制系统研究，利用西门子300系列PLC控制电动机、传感器等设备，并用Wincc软件对系统进行监控，确保系统安全有效地进行。
第一章：对系统进行总体介绍，介绍了秸秆发电上料控制系统的现状和趋势。
第二章：对系统进行了总体设计，分别对硬件系统和软件系统进行了需求分析，提出解决方案。
第三章：对系统进行了硬件设计，根据总体设计方案，对硬件系统进行详细的技术实施，使系统能够全自动运行。
第四章：对系统进行了软件设计。根据设计方案要求，对软件系统进行详细的技术实施，使系统能够全自动运行。
2 控制系统总体方案的设计
2.1秸秆上料发电典型控制系统介绍
2.1.1 PLC集中控制系统
该控制系统是对对象进行直接控制。优先：控制直观，集中，软硬件相对简单，投资少。缺点：不易监控，控制范围小。同时由于控制的集中，使得输入输出点较多，所以布线复杂，增加了故障点。
图211 集中控制系统的结构图
2.1.2 由控制系统由上位机和PLC组成
该控制系统是利用上位机通过PLC的远程通信功能对整个系统进行监控。通过PLC与上位机相结合使工作人员在远离高压、高温、强电磁、强粉尘等环境。
图212 PLC与上位机结合组成的控制系统结构图
2.1.3 IPC和PLC构成中小型DCS系统
IPC和PLC在工业中应用广泛，但如今控制系统复杂化，使得DCS系统和工程控制系统的构成需要多台PLC和IPC。使系统更适用于整个车间的集中控制。
图213 IPC与PLC结合组成的DCS控制系统结构图
2.2系统设计原则
设计PLC控制系统，设计要求：
（1） 实用性和先进性：所设计的控制系统应该根据现实状况，在实用的前提下，利用先进的技术完成设计。不浪费资源且力求实用先进
1 绪论 1
1.1 秸秆发电控制的意义 1
1.2 秸秆发电上料系统工艺介绍 1
1.3 本论文主要的工作 2
2 控制系统总体方案的设计 3
2.1秸秆上料发电典型控制系统介绍 3
2.1.1 PLC集中控制系统 3
2.1.2 由控制系统由上位机和PLC组成 3
2.1.3 IPC和PLC构成中小型DCS系统 4
2.2系统设计原则 4
2.3 系统方案设计 4
2.4 系统功能分析说明 5
2.5 系统主电路图 6
3 控制系统硬件设计 7
3.1 西门子PLC S7300控制器 7
3.1.1 CPU 313C 8
3.2 STEP7设计 8
3.3 其他设备的资源配置 10
3.3.1 变频器 10
3.3.2 温度传感器 12
4.系统软件设计 14
4.1 控制流程图 14
4.2 梯形图 14
4.2.1 I/O分配 14
4.3系统软件的实现 16
4.4 人机界面的设计 18
4.4.1 总体介绍 18
4.4.2监控画面设计 18
4.4.3 最终画面 19
4.5系统仿真与调试 20
4.5.1 PLC模拟仿真界面 20
4.5.2 正常运行界面 20
4.5.3 模拟皮带机B运行燃料超出额定重量运行界面 20
4.5.4 模拟皮带机B发生故障的运行画面 21
4.5.5模拟系统超高温运行画面 21
结 论 22
参考文献 23
附录 24
附录1 24
附录2 25
致 谢 33
1 绪论
1.1 秸秆发电控制的意义
秸秆发电上料控制系统是整个秸秆发电厂生产的关键环节，担负着为秸秆发电高炉提供原料的功能，其将来
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: 3_5_1_9_1_6_0_7_2
燃料秸秆送到高炉内进行燃烧。整个上料过程为顺序逻辑控制，其中包括一些模拟量控制，但没有反馈，无法不构成闭环过程控制，所有使用可编程控制器（PLC）进行控制。主要作用是将保证高炉发电的正常需要的秸秆燃料不断地送到高炉内，而整个秸秆上料控制系统的核心就是秸秆的散包和传送。早期的传动调速控制方法多采用串极、直流或转子串电阻调速控制方式。随着工程师编程技术的发展，PLC的编程逻辑越来越复杂，可以实现的功能也越来越难，在不久的将来，将会有更多的控制系统采用PLC作为核心控制器。
1.2 秸秆发电上料系统工艺介绍
秸秆发电厂顾名思义是以植物秸秆作为原料。流程如下：
把秸秆打碎并且把秸秆打包成一捆捆。
散包机把加工过的秸秆，进行二次打碎，并且利用高速离心把打碎后的秸秆燃料反三在皮带机上。
皮带机把秸秆的碎料输送到高温蒸汽炉内，充分燃烧。
推动蒸汽炉里面的水变成水蒸气。
水蒸气推动汽轮机的旋转，从而转换成电能。
散包机：由四部分组成，分别是整料机架、喂料部分、和出料输送。流程如下：
1.人工把秸秆草包放上整料机架，输送到喂料辊。
2.经过两个喂料辊之后，秸秆草包被初步分散，然后输送到散包辊。
3.散包辊经过高速离心，把秸秆碎料均匀散落在出料输送带上，
4.出料输送带把秸秆输送到皮带机上面，进行下一道工序。
皮带机：
经过散包机的加工的秸秆碎料均匀输送到皮带机内，碎料经过两个皮带机的输送，把碎料送进高温锅炉的炉膛内，充分燃烧。
1.3 本论文主要的工作
本系统主要研究基于S7300PLC的秸秆发电上料控制系统研究，利用西门子300系列PLC控制电动机、传感器等设备，并用Wincc软件对系统进行监控，确保系统安全有效地进行。
第一章：对系统进行总体介绍，介绍了秸秆发电上料控制系统的现状和趋势。
第二章：对系统进行了总体设计，分别对硬件系统和软件系统进行了需求分析，提出解决方案。
第三章：对系统进行了硬件设计，根据总体设计方案，对硬件系统进行详细的技术实施，使系统能够全自动运行。
第四章：对系统进行了软件设计。根据设计方案要求，对软件系统进行详细的技术实施，使系统能够全自动运行。
2 控制系统总体方案的设计
2.1秸秆上料发电典型控制系统介绍
2.1.1 PLC集中控制系统
该控制系统是对对象进行直接控制。优先：控制直观，集中，软硬件相对简单，投资少。缺点：不易监控，控制范围小。同时由于控制的集中，使得输入输出点较多，所以布线复杂，增加了故障点。
图211 集中控制系统的结构图
2.1.2 由控制系统由上位机和PLC组成
该控制系统是利用上位机通过PLC的远程通信功能对整个系统进行监控。通过PLC与上位机相结合使工作人员在远离高压、高温、强电磁、强粉尘等环境。
图212 PLC与上位机结合组成的控制系统结构图
2.1.3 IPC和PLC构成中小型DCS系统
IPC和PLC在工业中应用广泛，但如今控制系统复杂化，使得DCS系统和工程控制系统的构成需要多台PLC和IPC。使系统更适用于整个车间的集中控制。
图213 IPC与PLC结合组成的DCS控制系统结构图
2.2系统设计原则
设计PLC控制系统，设计要求：
（1） 实用性和先进性：所设计的控制系统应该根据现实状况，在实用的前提下，利用先进的技术完成设计。不浪费资源且力求实用先进
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