《用PLC的发电机组自动化控制》.docVIP

一、课程设计 1.1硬件条件 交流发电机实验机组、 S7-200 PLC 单元（CPU226/EM235）、通讯电缆、通用电脑、彩色 LCD 触摸屏、模拟辅机与蝶阀控制。 1.2设计目的 培养学生参阅国家和行业标准，掌握发电机组启停车控制的基本要求、系统构成及工作原理；初步学会 PLC 的控制方法以及高级 HMI 的应用；同组同学应分别选择实现机组开机准备、 开机、 并网、 正常停机、 事故停机、 事故紧急停机等逻辑控制功能； 初步熟悉 HMI的应用方法。 这里负责的是正常停机、事故停机、 事故紧急停机逻辑控制功能。 1.3设计内容 1、发电机组构成和系统工作原理、工作过程； 2、基于 PLC 的系统总原理图，各部分工作原理、工作过程； 3、分别以机组开机准备、开机、并网、正常停机、事故停机、事故紧急停机等过程为侧重点简单编制 PLC 程序框图； 4、与调速系统、励磁系统、同期装置的协调控制。 1.4设计要求 1、通过设计原理图，掌握实验装置的接线方法、完成上述功能。 2、设计验收时必须现场演示、提交课程设计报告（电子版）。 二、 PLC介绍 可编程逻辑控制器，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 2.1 S7-200 PLC 单元 西门子(SIEMENS)公司应用微处理器技术生产的 SIMATIC 可编程控制器主要有 S5 和 S7 两大系列。目前,前期的 S5 系列 PLC 产品已被新研制生产的 S7 系列所替代。S7 系列以结构紧凑、可靠性高、功能全等优点,在自动控制领域占有重要地位。 西门子S7-200PLC在实时模式下具有速度快，具有通讯功能和较高的生产力的特点。一致的模块化设计促进了低性能定制产品的创造和可扩展性的解决方案。来自西门子的S7 - 200微型PLC可以被当作独立的微型PLC解决方案或与其他控制器相结合使用。 CPU 226 集成 24 输入 / 16 输出共 40 个数字量 I / O 点,可连接 7 个扩展模块,最大扩展至 248路数字量 I / O 或 35 路模拟量 I / O 点,13 KB 程序和数据存储空间。直流输入继电器输出；电源电压85～ 264 V 交流；输入电压： 24 V 直流；输出电压：24 V 直流、24～ 230 V 交流；输出电流：2 A,继电器 另外EM235 模块有AI4 /AQ1× 12的I/O规格，其功能为 4 路模拟输入,1 路模拟输出,12 位转换为模拟量扩展模块 三、发电机组的介绍 3.1发电机 是把动能或及其它形式的能量转化成电能的装置。一般的发电机是通过发动机先将各类一次能源蕴藏的能量转换为机械能，然后通过发电机转换为电能，经输电、配电网络送往各种用电场合。 发电机通常由定子、转子、端盖及轴承等部件构成。定子由定子铁芯、线包绕组、机座以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯（或磁极、磁扼）绕组、护环、中心环、滑环、风扇及转轴等部件组成。由轴承及端盖将发电机的定子，转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。 3.2发电机组 的工作原理就是发电机在柴油机的带动下不断地运转，从而达到发电的目的，在发电机组的汽缸里，空气经过空气滤清器过滤以后就变成了洁净的空气，发电机组工作时喷油嘴在高压状态下会喷出呈雾状的柴油，柴油和洁净的空气混合后在活塞的挤压下体积迅速缩小，温度上升到柴油的燃点，柴油和空气体积膨胀，推动活塞向下运动。各个发电机组的汽缸轮流重复这种上下运动，就带动了发电机组曲轴的旋转。 发电机组属于自备型电站交流应急供电设备的一种类型，它是一种独立的小型发电设备，以柴油内燃机作动力，驱动同步交流发电机而发电。是由柴油机（小型的会使用汽油引擎）、发电机、控制屏、公共底座等组件组成的钢性整体。通常在医院、电信机房、资料中心、工厂、核电厂或重要国防、政府机构等地会安装，以在外部供电中断时使用。由于发电机组启动需要时间，因此常会搭配设置电池组以保持连续稳定的供电。 3.3发电机组的结构 本次设计的题目是基于PLC的发电机组自动化控制，采用自动化控制的目的是采取各种措施使发电系统尽可能运行在正常运行状态。在正常运行状态下，通过制定运行计划和运用计算机监控系统实时进行发电系统运行信息的收集和处理，在线安全监视和安全分析等，使系统处于最优的正常运行状态。 同时，在正常运行时，确定各项预防性控制，以对可能出现的紧急状态提高处理能力。 当发电系统一旦出现故障进入紧急状态后，则系统能够自动（也可手动）做出反应，采取控制措施。这些控制措施包括继电保护