基于PLC自動加料機控制系統(tǒng)設計

基于PLC自動加料機控制系統(tǒng)設計畢業(yè)設計（論文）報告題目基于PLC171（設計）承諾書本人鄭重承諾：1、本論文（設計）是在指導教師的指導下，查閱相關文獻，進行分析研究，獨立撰寫而成的。2、本論文（設計）中，所有實驗、數(shù)據(jù)和有關材料均是真實的。3、本論文（設計）中除引文和致謝的內(nèi)容外，不包含其他人或機構已經(jīng)撰寫發(fā)表過的研究成果。4、本論文（設計）如有剽竊他人研究成果的情況，一切后果自負。013料。運行以來，發(fā)電廠一直采用人工裝載基料的方式進行手工包裝，然后由人3.5[1]。為了解決上述問題，本文設計了循環(huán)流化床鍋爐自動給料系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的技術需求，進行了設備的選型，并且有機的結合了可編程控制器和繼電器技術，對系統(tǒng)實現(xiàn)了全自動化控制。75T/h1.1環(huán)境的污染。機械設備、系統(tǒng)和生產(chǎn)管理過程中，自動化控制直接根據(jù)人們的需求進行信息檢測，自動化處理，分析，判斷和運行控制，而不需要人工或者只需要幾個人直接參與來實現(xiàn)目標。自動化技術廣泛的應用于各個領域，主要包括工農(nóng)商業(yè)，軍事保護，醫(yī)學研究，交通運輸，生產(chǎn)生活的各個方面。自動化技術的發(fā)展在很大程度上擴大了人體各個器官的功能，并且逐步使人們擺脫沉重的體力勞動或者復雜的腦力勞動，改善了過去人們工作的惡劣環(huán)境[2]。自動化在生產(chǎn)生活中的應用改善了人們的思維方式，提高了人們認識世界改造世界的能力。因此可以說，自動化是現(xiàn)代社會進步的重要標志，也是科技、國防、工業(yè)、國家發(fā)展的重要標準。從一個國家自動化程度的發(fā)展就可以看出國家的發(fā)展。他并非一直是靜止不前的。過去人們所理解的自動化，只是通過機械的動作而不是人為的勞動來實現(xiàn)自動化目標或綜合特定的自動化任務，而實質上這只是手工勞動，并不是代替人類勞動的想法。隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟和科技的發(fā)展，計算機得到越來越廣泛的應用，信息技術也得到了突飛猛躍的發(fā)展，現(xiàn)代的自動化技術已經(jīng)不僅僅是可以代替簡單的人類勞動。結合與計算機技術，現(xiàn)在的自動化已經(jīng)可以實現(xiàn)使用機器，或者特定的計算機指令來代替或者協(xié)助人類腦力的勞動，從而真正的實現(xiàn)自動化。自動化控制的發(fā)展趨勢自動化控制目前正朝著更先進、更穩(wěn)定、更可靠的方向發(fā)展，同時自動化生產(chǎn)線所面對的工藝也具有更高強度，更具有設計性的特點。在機械制造業(yè)，自動化鑄造、沖壓、熱處理、焊接、切割、裝配都已經(jīng)實現(xiàn)了自動化，并且可以實現(xiàn)綜合的自動化生產(chǎn)線，包括鋼坯制造、加工、裝配、檢驗、包裝等各種工藝。自動化生產(chǎn)線的發(fā)展2.1送機，自動上底料系統(tǒng)就可以實現(xiàn)自動裝載過程。要求設計一臺鍋爐自動上底料系統(tǒng)，主要的設備有刮板運輸機，斗式提升機，螺旋給料機，料倉四部分[5]。所有的操作和控制都在主控室進行，每一個設備上都有啟動和停止按鈕，以及一個為PLC提供輸入信號的開關。上底料系統(tǒng)的的控制方式采用自動連鎖和手動獨立兩種方式。在煤炭開始或停止供應時，每臺設備都遵循一定的順序進行啟動或者停止，同時在設備啟動停止過程中設置合理的時間間隔。啟動時間隔時間設置為十二這樣就可以確定停車之后各種設備中沒有剩余的煤炭。在實際運行過程中，當有一臺設備發(fā)生故障的時候也要及時的報警并且停車，停車順序從前往后，進給方向也就是前方的設備立即停止，后面的設備按照一定的延遲順序連鎖停車。停車之后可以選擇啟用備用設備，特殊情況下也可以選擇兩臺設備交叉供電這個時候也要能顯示每個設備的運行及裝載情況，出現(xiàn)問題時及時報警并停車。系統(tǒng)機械本體設計方案通過現(xiàn)場測量，鍋爐刮板運輸機要安裝在7送，因此大大降低了運輸過程中的揚塵污染。在地面上設計安裝一個底料倉，然后將經(jīng)過粉碎篩選后的底料通過叉車等存儲在底料倉中。為了實現(xiàn)斗式提升機的自動裝載，結合底部物料的特點，螺旋給料機可以用來將底部料倉出口排出的底部物料輸送到斗式提升機。通過以上分析可以確定，火電廠所使用的循環(huán)流化床鍋爐自動上底料系統(tǒng)主要有四部分組成，包括埋式刮板機、斗式提升機、螺旋給料機和料倉。最終的底料通過埋式刮板輸送機分配到爐前刮板機上進行自動加料，每臺設備都采用埋式或箱式密封，這樣可以很大的減少運輸過程中對環(huán)境的污染，也可以保護工人的身體健康，提高周圍的環(huán)境質量。設計方案如圖2-1所示。1.2.3.4.5.6.7.埋式8.9.10112-1傾斜和垂直輸送物料,在水平刮板輸送中使用扁條的刮刀,松散材料可以隨著刮板一起向前移動是由于，埋入材料中的鏈條和刮板的松散材料層之間存在著切割力，而這個切割力又大于凹槽壁松散材料阻力。此時的材料層高度和凹槽寬度的比值在一定范圍內(nèi)，因此材料也可以穩(wěn)定地流動。為了避免出現(xiàn)滑移或者脫落現(xiàn)象，提升機的下部安裝有重力裝置，這個裝置能夠保持一定的張力，使斗提機可以自動張緊。為了避免意外情況發(fā)生時對于斗提機的影響，料斗設計的具有一定的耐受性，發(fā)生故障時可以有效地保護零部件。斗式升降機適用于輸送粉狀、粒狀、小塊狀、體積密度1.5/立方米的粉類研磨材料，如煤、礫石、水泥、砂粒、顆粒、TH250°C粉末狀、小批量的物料。運輸?shù)木嚯x為兩米至七十米不等，具體的尺寸可以根據(jù)要求進行定制。螺旋給料機的結構簡單新穎，維修保養(yǎng)方便，密封性能好，各種操作指標也非常先進，因此非常適用于各種工藝設備。外部還配有防塵罩裝置，在工作的過程中也能有效的保護環(huán)境和工人的身體健康。控制系統(tǒng)設計方案隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟和科學技術的發(fā)展，對工業(yè)[7]。當有事[14]。而使用鍋爐自動上底料系統(tǒng)統(tǒng)是一個非常嚴重，并且極具現(xiàn)實意義的問題。根據(jù)需要達到的系統(tǒng)自動化要求，以及埋式刮板機，斗式提升機，螺旋給料機的技術參數(shù)，工作過程中可以采用繼電器控制系統(tǒng)或可編程控制器。繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點是價格低廉，電路設計簡單，同時繼電器的缺點也十分明顯，繼電器設備容易受外界的影響，使用壽命短，并且繼電器的控制系統(tǒng)非常不易于維護，主要應用于早期的設備。相比于繼電器控制系統(tǒng)，可編程控制器具有更多的優(yōu)點?？删幊炭刂破鞯沫h(huán)境適應性強，具有更好的性能指標，可以適應惡劣的環(huán)境?？删幊炭刂破饕晕⑻幚砥鳛橄到y(tǒng)核心，有機的結合了計算機技術，微電子技術，自動化技術等。另外，可編程控制器的使用壽命也很長，便于維護保養(yǎng)，可以適用于多種自動化控制，比傳統(tǒng)的繼電器技術具有更好的兼容性，也區(qū)別于一般的微電腦控制系統(tǒng)，因此，目前工業(yè)中應用的大多數(shù)是可編程控制器系統(tǒng)。除去以上介紹的優(yōu)點外，可編程控制器在控制中還具有重要的作用，主要包括以下幾方面：（1）可編程控制器具有靈活的結構，不容易受環(huán)境的影響。只要在有電的情況下就可以進行可編程控制器的安裝和設計。在安裝完成之后可以隨機的改變接口的數(shù)目。在這些因素的影響下，系統(tǒng)能夠實現(xiàn)很高的工作效率，有效地防止了資源的浪費。（2）在傳輸時可編程控制器的帶寬是穩(wěn)定的，具有很高的傳輸速度，可以很流暢的在線觀看DVD電影，可編程控制器能夠為很多應用平臺提供速度保證，主要原因在于可編程控制器可以提供高達14MPS的帶寬?？删幊炭刂破骶哂休^低的成本。在應用可編程控制器的時候不需要布線，可以直接利用現(xiàn)有的低壓配電設施，有效地節(jié)省了資源。使用[8]。和傳統(tǒng)的控制器技術相比，可編程控制器大大降低了使用成本，并且可編程控制器的工期較短易于管理。在帶來便利性的同時也沒有提高經(jīng)濟成本，目前接入寬帶互聯(lián)網(wǎng)的用戶每月花費大約在七十元左右，這與很多地方的非對稱數(shù)字用戶線路也是相同的。可編程控制器的應用十分廣泛。可編程控制器以電力線作為通45MBPS可編程控制器技術目前已經(jīng)廣泛地應用于電力電子技術和自動控制設備，這些新技術的應用提高了勞動生產(chǎn)率，減輕了人工的勞動強度，對產(chǎn)品質量的提高也有很大幫助。而隨著社會的發(fā)展及自動化控制的發(fā)展，代表現(xiàn)代電氣技術的變頻器也開始了廣泛的應用。變頻機具有優(yōu)良的控制特性，在實現(xiàn)功能的同時還能節(jié)省成本，因此變頻器正起著越來越重要的作用。變頻器技術結合了計算機技術，相比于傳統(tǒng)的技術，變頻器技術能夠更好地改進工藝流程，提高生產(chǎn)的自動化水平，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。在實際的加工過程中，變頻器技術的運行十分流暢，可以實現(xiàn)很快的運行速度，在結合了計算機技術的基礎上，變頻器技術的發(fā)展已經(jīng)越來越快。通過上述的比較分析可以確定，在循環(huán)流化床鍋爐的設計過程中，選擇可編程控制器為核心部件，從而實現(xiàn)控制三臺變頻器實現(xiàn)順序啟動，逆序停止。同時也符合上底料系統(tǒng)自動化的要求。根據(jù)自動化系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程可以確定，啟動順序為刮板運輸機、斗式提升機、螺旋給料機，停止順序和啟動順序相反，控制系統(tǒng)原理圖如圖2-2所示。2-23可以確定，循環(huán)流化床的三臺輸送設備的選型結果。在整個進料過程中，首先需要考慮的是一次進料需要的數(shù)量。只有計算出總量，才能確定每次進料過程中三臺設備的總量，進而推算出所需設備的型號。綜合考慮各種因素可以知道，所需要的總量比上螺旋給料機上料需要的時間可以得到螺旋給料機的輸送能力，確定好螺旋給料機的輸送能力之后可以確定其他兩臺設備的型號。為了使系統(tǒng)安全進行，其他兩臺設備的輸送能力需要大于螺旋給料機的運輸能力，這樣才不會造成物料在其他機器上卡住，同時埋式刮板機的運輸能力也要大于斗式提升機，料倉的容量要大于埋式刮板機的給料量。這樣會造成資源的浪費，勞動生產(chǎn)率的降低。根據(jù)實際情況，將設備的啟動時間進行優(yōu)化，從而可以充分地利用每臺設備?？紤]到料斗倉結構的問題，每次送料可能會不均勻，因此設備的運輸能力要大于基數(shù)。通過統(tǒng)計和計算可以知道，循環(huán)流化床鍋爐在每次點火之前需要鋪設材料，鋪設材料大約需要三個小時，共鋪設8.64立方米的材料。因此底料裝載時間設置為半個小時，其中每臺輸送設備的運輸能力20/每小時之上。在考慮了以上這些指標和每臺機械設備的型號尺寸之后可以確定。運輸過程中需要的三臺設備型號分別為MS250TH250、LS250。這些設備的具體參數(shù)可以通過設計說明書得到。三臺設備的外部都有外殼，可以有效的減少底料運輸過程中對于環(huán)境造成的污染，減少了粉塵的揮發(fā)。同時還可以很好地保護工人的身體健康。3.1MS250體流就可以在刮板機內(nèi)部進行運輸。本設計所選用的為MS2503-1MS2503-135米。3-1MS250MS250長度m35輸送量m3/h36-72輸送距離m<80刮板形式TU<150鏈速m/s0.23-13.2TH250[10]。斗式提升機內(nèi)部一般有兩條平行的傳送鏈，上邊有一對傳送鏈輪，下邊有一對反向鏈輪，或上邊有一對反向鏈輪，下邊有一對傳送鏈輪。斗式提升機的外部一般有機殼，可以防止底料運輸過程中粉塵的飛揚，從而減少對環(huán)境的污染。本設計所選用的為TH250斗式提升機，基本介紹如表3-2所示。TH250斗式提升機的二維模型如圖3-2所示，其中提升機的高度為14米。3-2TH250TH250(l)3.04.6ZHSH(mm)500×節(jié)距（mm)14×509mm250520(m/s)1.2(r/min)44.11（mm）303-23.3LS250新穎，操作維修也十分方便，因此廣泛地應用于各種工業(yè)自動化。本設計選用LS2503-3LS2503-333-3LS250250250n-轉速r/min90Q-輸送量m3/h22n71Q18n56Q14n45Q113-344.1PLCPLCPLC當前控制系統(tǒng)的需求，同時還可以滿足未來發(fā)展的需要。在選擇PLC接口。相反的，如果不能全面的考慮當前和未來的目標，所選用的PLC系統(tǒng)可能很快就會被時代淘汰。司的S7-200型PLC，他在使用時可靠性較高，可以方便的擴展，具有較靈活的使用特性，完全可以適用于一些復雜的小中型控制系統(tǒng)。基本的CPUCPI22624/16IO248IO4.2變頻器選型作為當前社會發(fā)展最快的技術之一，變頻器技術結合了電子信息技術、計算機技術以及自動控制原理等相關知識。發(fā)展的趨勢已經(jīng)逐步變成交流調速取代直流調速，這對于電氣技術來說是一場新的歷通過合理的選擇變頻器的型號，最終可以實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化控制。該系統(tǒng)4-14-1/KW4.3I/O配下表所示為輸入輸出的接口分配。4-2SB1I0.0SA2I0.2SB2I0.3停車按鈕SB3I0.4SB4I0.5SB6I0.7SB7I1.0止按鈕SB10I1.3SQ1I1.4SQ3I1.64-2電動機KM1Q0.0提升電動機KM2Q0.1給料電動機KM3Q0.2報警電動機KM5Q0.44.4外部接線圖下圖所示為PLC外部接線圖，輸入輸出口分別對應于相應的按鈕或開關、電動機等，外部電壓為220V。4-14-2PLC4.5其中包括順序控制過程以及梯形圖程序。4.5.14-34-34.5.24.5.14-4I0.0得電、中間繼電器M0.0得電并自鎖、Q0.2得電并自鎖； I0.4得電Q0.2被斷開Q0.0得電并自鎖Q0.3得電并自鎖； I0.2得電Q0.0失電斷開； I0.5得電Q0.1得電并自鎖中間繼電器M0.1得電并自鎖，使得開通延時繼電器T37得電并開始計時； I0.3得電Q0.1失電斷開、并使得Q0.2再次得電運行； T37計時到后、斷開Q0.3、并斷開自身計時回路； I0.1電、中間繼電器M0.0被斷開、既I0.3得電后無法啟動Q0.2。上述過程中利用PLC開關量與軟件模擬實際流程運行過程。程序完成指定設計要求，能較好的完成工程任務，調試成功。結論鍋爐自動上底料系統(tǒng)在實際的工業(yè)自動化控制中具有很高的實用隨著自動化技術的發(fā)展，單機和整機容量的擴大，自動化上底料系統(tǒng)也在不斷優(yōu)化，主要體現(xiàn)在規(guī)模的逐步擴大、自動化程度的提高，控制器技術的發(fā)展等幾方面[12]。目前該系統(tǒng)可以達到的優(yōu)點如下所示：（1）結合現(xiàn)代自動化技術，很好的實現(xiàn)了自動上底料，解決了工人勞動強度大的問題，并且提高了生產(chǎn)的效率，為企業(yè)可以帶來很高的經(jīng)濟效益，對于自動化控制的發(fā)展也具有很高的紀念意義。在系統(tǒng)的智能化和自動化方面，融合了PLC實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的全自動控制。系統(tǒng)中每臺設備均采用埋式或箱式密封，減少了底料運輸過程于工人身體健康的危害，真正實現(xiàn)了清潔能源的要求。參考文