基于PLC免燒磚機(jī)設(shè)計(jì)

1、中原工學(xué)院畢業(yè)（設(shè)計(jì)）開題報(bào)告目錄1 課題研究的目的和意義.2 1.1 免燒磚機(jī)的出現(xiàn)和介紹.2 1.2 免燒磚機(jī)的設(shè)備用途.2 1.3 磚機(jī)的分類和工作原理.2 1.4 免燒磚機(jī)目的與意義.32 研究現(xiàn)狀和分析.4 2.1 免燒磚機(jī)生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì).4 2.2 免燒磚機(jī)設(shè)備特點(diǎn).43 設(shè)計(jì)內(nèi)容.5 3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)簡(jiǎn)介.5 3.2 基于PLC控制的免燒磚機(jī)組成.5 3.3 基于PLC控制的制磚機(jī)的運(yùn)行過程.5 3.4 基于PLC控制的制磚機(jī)可編程控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).6 3.5 西門子S7-200 PLC.6 3.6 PLC的發(fā)展歷程.6 3.7 S7-200 PLC 系統(tǒng)的基本組成.64 本學(xué)期計(jì)劃

2、.75 參考文獻(xiàn).87課題名稱：基于西門子S7-200 PLC控制的免燒磚機(jī)1 課題研究的目的和意義1.1 免燒磚機(jī)的出現(xiàn)和介紹二十世紀(jì)七十年代，我國(guó)引進(jìn)俄羅斯的八孔轉(zhuǎn)盤式灰砂磚機(jī)，利用河砂及少量粉煤灰加水泥或陳化后的白灰壓制灰砂磚；但其圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)，每次只能壓一塊磚，產(chǎn)量低，壓頭鋼性下壓，大摻量使用工業(yè)廢料粉煤灰時(shí)制品排氣不足出現(xiàn)分層現(xiàn)象，不能滿足國(guó)家墻改要求及符合當(dāng)時(shí)國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策。為了提高產(chǎn)量，彌補(bǔ)其排氣不足制品容易分層的弊端，國(guó)內(nèi)機(jī)械工程技術(shù)人員研制出每次壓兩塊磚、三塊磚甚至四塊磚的曲軸式雙曲柄機(jī)械壓磚機(jī)。 由于其特殊的預(yù)壓緩沖上壓頭的設(shè)計(jì)及可調(diào)整下料深度。使其可勝任當(dāng)時(shí)國(guó)家對(duì)大摻量使用粉煤

3、灰做原材料制磚作為新型墻體材料的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)政策的要求得以實(shí)現(xiàn)。該種設(shè)備繼承八孔轉(zhuǎn)盤式壓磚機(jī)的無需托板，直接碼垛的優(yōu)點(diǎn)，更以其機(jī)械運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定及牢靠性，每分鐘成型1517次，保證了單臺(tái)設(shè)備的產(chǎn)量及制品質(zhì)量。因當(dāng)時(shí)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)只有比較老的灰砂磚標(biāo)準(zhǔn)和燒結(jié)磚標(biāo)準(zhǔn)，而這種設(shè)備做出來的磚只能以這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來檢測(cè)。實(shí)際檢測(cè)中不從外形到質(zhì)量都符合或超過當(dāng)時(shí)的灰砂磚標(biāo)準(zhǔn)和燒結(jié)磚標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)這種磚成型后類似水泥構(gòu)件的自然養(yǎng)護(hù)方式，不需要建窯不需要燒，于是這種“免燒磚”的叫法從此傳開。1.2 免燒磚機(jī)的設(shè)備用途主要用于粉煤灰、河沙、海沙、山沙、礦粉、爐渣、石粉、煤渣、煤矸石、尾礦渣、化工渣等為主要原料添加一定比例的水泥或白灰

4、等膠結(jié)材料進(jìn)行磚的壓制成型。根據(jù)模具不同可壓制外形為標(biāo)準(zhǔn)磚、多孔磚、盲孔磚、空心磚、路面磚及特殊需求的磚類；根據(jù)后期養(yǎng)護(hù)工藝可分為自然養(yǎng)護(hù)的免燒磚和蒸壓養(yǎng)護(hù)的蒸養(yǎng)磚（蒸壓磚）等。是符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策及國(guó)家新型墻墻體材料改革倡導(dǎo)的環(huán)保型墻體材料加工設(shè)備。1.3 磚機(jī)的分類和工作原理“磚機(jī)”是生產(chǎn)磚設(shè)備的統(tǒng)稱，按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，種類很多，按照燒結(jié)與否可以分為：燒結(jié)磚機(jī)和免燒磚機(jī)；燒結(jié)磚機(jī)生產(chǎn)磚坯的過程： 用粘土攪拌機(jī)將粘土進(jìn)行攪拌，配一些沙子，和石粉，攪拌勻稱，后經(jīng)過傳送帶，輸送到真空磚機(jī)里，在經(jīng)過真空磚機(jī)真空壓力擠壓，成型磚坯，磚坯出來后、在經(jīng)過分坯機(jī)進(jìn)行分坯機(jī)，切割成大小均勻的磚坯，然后在經(jīng)過

5、碼坯機(jī)的自動(dòng)抓坯，放在窯車?yán)?，進(jìn)爐窯燒制。免燒磚機(jī)的生產(chǎn)過程：用鄂式破碎機(jī)將生石灰進(jìn)行破碎進(jìn)入粉磨機(jī)中進(jìn)行研磨與其他配料進(jìn)行攪拌均勻進(jìn)入消化倉(cāng)進(jìn)行消化進(jìn)入輪碾機(jī)進(jìn)行輪碾由液壓磚機(jī)壓制成型進(jìn)入蒸壓釜進(jìn)行蒸壓養(yǎng)護(hù)十天左右的晾曬成品。簡(jiǎn)單概括如下：原材料科學(xué)配比-加水?dāng)嚢?高壓震動(dòng)成型-短時(shí)間晾曬-成品出廠1.4 免燒磚機(jī)目的與意義由于傳統(tǒng)的燒結(jié)磚需要大量取用粘土，更有甚者直接破壞耕地取土源，不僅破壞了我國(guó)國(guó)土資源的完整性，同時(shí)燒結(jié)磚生產(chǎn)中煤炭燃燒后給大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染?！皣?guó)家建設(shè)部、國(guó)家經(jīng)貿(mào)委、國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、國(guó)家建材局1999年295號(hào)文件規(guī)定我國(guó)一百六十個(gè)城市限時(shí)禁用粘土實(shí)心磚”，吹

6、響了全國(guó)墻體改革“禁燒限紅，推廣新型墻材大力發(fā)展”的號(hào)角。2001年6月5日，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委以國(guó)經(jīng)貿(mào)資源2001550號(hào)文件發(fā)出通知，將中西部10個(gè)省會(huì)城市列入限時(shí)禁止使用實(shí)心粘土磚城市名單。同時(shí)規(guī)定了“其他省會(huì)城市，最遲在2005年底前實(shí)現(xiàn)禁止使用實(shí)心粘土磚的目標(biāo)?！边@給新型墻材、新型墻材設(shè)備的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)帶來了機(jī)遇。隨著人民生活水平的提高，住房條件得到顯著改善，近年來城鎮(zhèn)化步伐的加快,住宅建筑量日益增大，據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)每年基礎(chǔ)建設(shè)建筑量龐大，近年來增長(zhǎng)迅速。過去技術(shù)落后，使用柴火燒制粘土磚。磚窯燒磚時(shí)大量使用木炭和煤炭，高聳的煙囪排出滾滾濃煙，不僅會(huì)污染大氣破壞環(huán)境，而且還破壞了大量農(nóng)田。燒結(jié)粘

7、土磚會(huì)排放大量的二氧化碳，據(jù)統(tǒng)計(jì)每年排放到大氣中的二氧化碳超過1.7億噸，造成了城市的酸雨和全球的溫室效應(yīng)。為了減少人類對(duì)環(huán)境的破壞， 2011年我國(guó)開始嚴(yán)格限制燒結(jié)磚的產(chǎn)量，并且禁止使用粘土磚。面對(duì)龐大的市場(chǎng)需求，而且又必須保護(hù)好環(huán)境，減少能源的損耗，免燒制磚機(jī)的出現(xiàn)解決了這一棘手問題。高效利用粉煤灰、爐渣、石粉、脫硫灰、礦渣、煤矸石、磷石膏、尾礦砂等生產(chǎn)新型墻材，如蒸壓粉煤灰磚、蒸壓灰砂磚、加氣混凝土制品等。也應(yīng)用于生產(chǎn)高摻量粉煤灰燒結(jié)磚、煤矸石燒結(jié)磚、石粉制磚、建筑垃圾制磚、生活焚燒垃圾渣制磚、廢土制磚及各種砌塊、電廠脫硫石膏綜合利用等，是大型、自動(dòng)化、現(xiàn)代化利廢制磚生產(chǎn)線的首選。利用粉

8、煤灰/尾礦砂/脫硫灰/爐渣/礦渣/石材廢棄物/電石渣/磷石膏等制磚，利廢率達(dá)90%以上，每條線年消納固體廢棄物近10萬噸，制品質(zhì)量高（強(qiáng)度20Mpa）、成本低。生產(chǎn)線主機(jī)設(shè)備通過更換模具，可生產(chǎn)不同規(guī)格的多孔磚及空心砌塊產(chǎn)品。該生產(chǎn)線還適用于其它各種以固體廢棄物為原料的蒸壓或燒結(jié)墻體材料的生產(chǎn)，如高摻量粉煤灰燒結(jié)磚、煤矸石燒結(jié)磚、建筑垃圾制磚、生活焚燒垃圾渣制磚、廢土制磚及各種砌塊、電廠脫硫石膏綜合利用等。2 研究現(xiàn)狀及分析2.1 免燒磚機(jī)生產(chǎn)發(fā)展趨勢(shì)每年用于基礎(chǔ)建設(shè)產(chǎn)生和北方暖氣供暖所產(chǎn)生的能耗至少占到了我國(guó)年能耗總量的15%。而且粘土磚在生產(chǎn)過程中會(huì)排放出大量的煙灰，污染嚴(yán)重，種種原因限制

9、了燒結(jié)磚項(xiàng)目。因此面對(duì)巨大的市場(chǎng)需求，免燒制磚機(jī)得到了快速發(fā)展。免燒磚機(jī)市場(chǎng)中主要有：水泥磚機(jī)、液壓壓磚機(jī)、制磚機(jī)、砌磚機(jī)等。全自動(dòng)制磚機(jī)在市場(chǎng)上應(yīng)用廣泛，其具有自動(dòng)化程度高，產(chǎn)量大，品質(zhì)好等特點(diǎn)，備受歡迎！ 經(jīng)過40多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外制磚機(jī)等機(jī)械設(shè)備發(fā)展迅速。世界上許多國(guó)家的制磚機(jī)公司不斷研發(fā)出新型的制磚機(jī)。意大利有SACMI、SITI等四家公司主要生產(chǎn)墻地磚壓制成形機(jī)械設(shè)備。德國(guó)制造自動(dòng)控制制磚機(jī)設(shè)備的生產(chǎn)商有LADS BUCHER、DORST等公司，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)商也不甘落后，積極研發(fā)全自動(dòng)控制的制磚機(jī)。國(guó)內(nèi)外未來制磚機(jī)產(chǎn)品發(fā)展的趨勢(shì)是：(1) 推出寬臺(tái)面的液壓磚機(jī)許多企業(yè)推出了寬臺(tái)面的液壓磚

10、機(jī)，制磚機(jī)中還增加壓制磚坯的模塊數(shù)，從而提高了生產(chǎn)效率。(2) 大噸位制磚機(jī)數(shù)年前市場(chǎng)中出現(xiàn)3000，4000噸大噸位液壓磚機(jī)。(3) 過濾液壓油并保持液壓系統(tǒng)的清潔液壓系統(tǒng)液壓油的不干凈往往會(huì)導(dǎo)致液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，所以很多企業(yè)特別注重液壓系統(tǒng)中的液壓油，保持液壓油的清潔，并且采取在油泵的進(jìn)口和出口處設(shè)置液壓油過濾系統(tǒng)，全面全方位保持液壓油的清潔。(4) 簡(jiǎn)化液壓控制系統(tǒng),減少液壓系統(tǒng)的能耗在國(guó)外液壓制磚機(jī)系統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)用高效變量泵驅(qū)動(dòng)取代定量泵，增加了許多回收系統(tǒng)，將能源的損耗將至最低。2.2 免燒磚機(jī)設(shè)備特點(diǎn)1、采用砌塊機(jī)先進(jìn)技術(shù)，厚重沉穩(wěn)，吸震效果顯著。2、采用電腦控制系統(tǒng)，液晶觸摸屏調(diào)整

11、參數(shù)，配備數(shù)據(jù)輸入、輸出裝置，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。3、電腦控制系統(tǒng)具備自鎖功能，上一個(gè)動(dòng)作不到位，下一個(gè)動(dòng)作無法執(zhí)行，避免了誤動(dòng)作的產(chǎn)生，以免對(duì)機(jī)臺(tái)造成損害。并可通過電話線實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程故障診斷。4、重心極低，振動(dòng)臺(tái)距地面486MM，確保余震90%導(dǎo)入地面，延長(zhǎng)設(shè)備壽命。5、制品范圍廣。加裝二次布料設(shè)備，可同時(shí)生產(chǎn)空心砌塊，多排孔轉(zhuǎn)，空心磚，路緣石，劈裂塊，彩色路面磚，植草磚，水洗磚等多種制品。6、振壓分離技術(shù)。加裝振動(dòng)支撐板，同時(shí)加裝副壓頭，配吸震橡膠墊，徹底隔阻振壓干涉。7、振動(dòng)主軸采用萬向節(jié)傳動(dòng)軸傳動(dòng)方式，確保傳動(dòng)速度準(zhǔn)確。使用壽命長(zhǎng)，避免了皮帶傳動(dòng)經(jīng)常更換皮帶的麻煩。8、所有機(jī)型全部采用變頻器，徹

12、底實(shí)現(xiàn)主軸電機(jī)不停轉(zhuǎn)，從而從根本上解決了主軸電機(jī)升溫問題。9、采用振動(dòng)力調(diào)整系統(tǒng)，每臺(tái)砌塊主機(jī)由多種振動(dòng)力可調(diào)，從而達(dá)到縮短振動(dòng)時(shí)間，提高制品密實(shí)度，節(jié)省水泥的目的。 10、激振力強(qiáng)勁，振幅達(dá)2Mm，激振加速度達(dá)15g，使物料在2秒左右快速成型，水泥充分液化，在普通重量配比條件下，裝強(qiáng)度可提高一個(gè)等級(jí)。影響。3 設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1 設(shè)計(jì)任務(wù)簡(jiǎn)介基于PLC控制系統(tǒng)由限位開關(guān)，壓力傳感器，PLC控制器，變頻器等部件組成，由PLC控制部件執(zhí)行，由組態(tài)軟件對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。3.2 基于PLC控制的免燒磚機(jī)的組成該控制系統(tǒng)組成包括：10個(gè)光電開關(guān)作為限位開關(guān)檢測(cè)各個(gè)動(dòng)作是否歸位，1個(gè)壓力傳感器檢測(cè)壓模壓力大小調(diào)

13、節(jié)壓模壓力，2臺(tái)變頻器分別調(diào)節(jié)震模頻率和油泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，1臺(tái)西門子S7-200PLC控制各個(gè)器件協(xié)調(diào)運(yùn)行。3.3 基于PLC控制的制磚機(jī)的運(yùn)行過程(1) 基于PLC控制的制磚機(jī)控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)易工作圖自動(dòng)控制的制磚機(jī)系統(tǒng)是利用PLC把傳感器采集的相關(guān)參數(shù)-模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后將數(shù)字信號(hào)與給定值進(jìn)行比較，通過程序中參數(shù)比較處理，輸出相應(yīng)的控制信號(hào)進(jìn)行控制。制磚機(jī)中PLC通過壓力傳感器檢測(cè)壓模的壓力并與設(shè)定值相比較，如果壓模的壓力比設(shè)定的壓力值小，PLC通過控制變頻器提高油泵轉(zhuǎn)速來達(dá)到增加壓頭壓力的目的。若壓頭的壓力大于設(shè)定的壓力，PLC控制變頻器降速，減輕壓槽的壓力大小。制磚機(jī)通過震模震動(dòng)制造

14、出密度不同的磚型，通過變頻器變頻來控制震模震動(dòng)頻率的快慢，自動(dòng)控制制磚機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)易工作圖如圖2.1所示。圖2.1 自動(dòng)控制制磚機(jī)系統(tǒng)簡(jiǎn)易工作圖3.4 基于PLC控制的制磚機(jī)可編程控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)PLC技術(shù)運(yùn)用范圍越來越廣泛，PLC因?yàn)榉€(wěn)定，高效，在工業(yè)中運(yùn)用無所不能。在制磚機(jī)中使用PLC可實(shí)現(xiàn)制磚機(jī)的自動(dòng)化運(yùn)行。3.5西門子S7-200PLC德國(guó)西門子S7-200系列的PLC是西門子PLC的主流產(chǎn)品，其功能強(qiáng)大，性價(jià)比高，應(yīng)用范圍廣泛，深受國(guó)內(nèi)外用戶的歡迎，在國(guó)內(nèi)外具有較高的市場(chǎng)占有率。3.6 PLC的發(fā)展歷程在20世紀(jì)60年代，工業(yè)上生產(chǎn)線的自動(dòng)控制系統(tǒng)絕大多數(shù)都是繼電控制裝置。當(dāng)生產(chǎn)每一樣產(chǎn)品

15、更換時(shí)都必須對(duì)繼電器控制裝置進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。但是隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越快，這樣繼電控制裝置就需要經(jīng)常更換，花費(fèi)巨大，成本高，甚至阻礙了產(chǎn)品的更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，人們開始研發(fā)新型工業(yè)控制裝置可編程控制裝置3。編程邏輯控制器早期簡(jiǎn)稱PC，后來改稱為PLC。3.7 S7-200 PLC 系統(tǒng)的基本組成S7-200CPU22X系列PLC，是S7-200CPU21X系統(tǒng)的替代產(chǎn)品，由于它具有多種功能模塊和人機(jī)界面可供選擇，因此很容易組成PLC網(wǎng)絡(luò)。S7-200 PLC3硬件系統(tǒng)的組成采用整體式加積木式，即主機(jī)中包括I/O設(shè)備端口，各種的功能擴(kuò)展模塊。S7-200 PLC46由

16、基本單元，存儲(chǔ)器，通信口，電池，LED指示燈，I/O端子組成。 基本單元基本單元為S7-200 CPUXP模塊，也稱為主機(jī)。(1) 中央處理器單元可編程控制器實(shí)質(zhì)上就是一臺(tái)專用的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，通常每一個(gè)主機(jī)模塊上都安裝有一個(gè)或多個(gè)中央處理器（CPU）。若是多個(gè)CPU，那其中必定有一個(gè)主CPU，其他的為輔助CPU，他們協(xié)同工作，從而提高了整個(gè)控制系統(tǒng)的運(yùn)算速度和功能，縮短了程序的執(zhí)行時(shí)間。西門子公司的S7-200CPU22X系列系列產(chǎn)品有5種基本的型號(hào)：CPU221、CPU222、CPU224、CPU226模塊。CPU224模塊的參數(shù)為：I/O總數(shù)為24點(diǎn)，輸入點(diǎn)有14點(diǎn)，輸出點(diǎn)有10點(diǎn)；具有

17、比例積分微分（PID）控制器的功能；具有1個(gè)RS-485通信口和2個(gè)高速脈沖輸出端；運(yùn)行快，功能強(qiáng)，可帶7個(gè)擴(kuò)展模塊；CPU裝置有高速計(jì)數(shù)器，還支持三種通信協(xié)議，分別為PPI通信協(xié)議，MIP通信協(xié)議，自由口協(xié)議通信協(xié)議（戶可以自己規(guī)定協(xié)議），適用于功能較強(qiáng)的中型或小型的控制系統(tǒng)。(2) 存儲(chǔ)器PLC的存儲(chǔ)模塊主要用來存儲(chǔ)用戶程序，也能作為系統(tǒng)的輔助內(nèi)存，在結(jié)構(gòu)上內(nèi)存模塊都附加于CPU模塊之中。存儲(chǔ)器的種類很多，按存儲(chǔ)類型可以劃分為四種，分別為：ROM，EPROM，EEPROM，RAM。有多種安裝形式，IC卡、直接插入的集成塊、存儲(chǔ)器板等。(3) 通信口PLC產(chǎn)品一般都帶有通信口。S7-200主機(jī)模塊上都至少有一個(gè)或兩個(gè)通信口。其中若PLC有兩個(gè)通信口，那么一個(gè)可用于與編程器相連，另一個(gè)用于與上位機(jī)相連。(4) 電池在主機(jī)模塊中有鋰電池，主要用于防止在掉電時(shí)用戶程序和數(shù)據(jù)丟失。(5) LED指示燈LED指示燈安裝在PLC主機(jī)模塊上是用于顯示PLC運(yùn)行的工作狀態(tài)。(6) I/O端子PLC有很多I/O模塊，其中輸入端子是PLC與外部輸入信號(hào)連接。輸出端子是PLC與負(fù)載連接。輸入/輸出擴(kuò)展接口是PLC主機(jī)為了擴(kuò)展輸入/輸出點(diǎn)數(shù)和類型的模塊。4 本學(xué)期計(jì)劃12周 畢業(yè)論文開題報(bào)告。35周 免燒磚機(jī)工作特性研究，學(xué)習(xí)相關(guān)編程建模方法。69周