基于PLC的自动送料系统的设计

1、摘要该系统主要以可编程逻辑控制为核心,三菱变频器运行输送电机,通过可编程逻辑控制器控制控制系统的所有运动流,拦截每个系统的运行状态。电机通过PLC的输入端,然后通过PLC的输出信号掌握每个电机的运行活动,以实现电机的逻辑平滑度、序列控制的目的。为了提高以往传统继电器接触器控制模式的运行难度,将人机界面集成到系统中。操作人员可以通过触摸屏实现人机操作。该监控窗口可用于实时监控整个高炉进料系统的整体运行情况。关键字：PLC；控制系统；自动送料目录第1章 引言1第2章 控制系统设计总方案22.1炼铁工艺过程概述22.2自动送料设备及工艺简介22.3操作方式3第3章 控制系统硬件设计43.1PLC的选

2、型及其系统组成部分43.2变频器选型43.3电机的选型63.4控制电路设计7第4章控制系统流程图设计104.1三菱软件介绍104.2自动送料装置流程图设计10第5章 系统调试12感谢13参考文献14第1章 引言 自动送料系统是我国许多金属冶炼行业的重要组成部分。熔炼行业的效率和准确性控制室内质量要求。自动送料系统包括卡车自动送料系统和炉顶进料系统。给料车的自动送料过程必须高效、准确。炉内需要多少材料,此时,材料运输速度是保证冶炼生产和质量的关键。只有在炉膛内的自动进料量与所需量之间取得平衡,才能实现最佳匹配。 高炉炉料分配是高炉冶炼的重要过程之一。高炉炉部负荷的合理分配是高炉炉料分配的重要操作

3、环节。我们称之为“向上调节器”向上调节器。通常,在冶炼过程中,炉内的原材料会成批地装入高炉的喉咙。根据经验,计算矿石与碳的比例,然后通过进料装置将其均匀地旋转到喉咙中。在整个过程中,煤炭在高炉中产生气体,高炉通过负担上升和传递。此时,负荷开始升温、减少、渣和熔化。在此结构下,最低负荷先完成冶炼,然后对上负荷进行分层分布结构。负荷的均匀分布对整个天然气生产有着至关重要的影响。当炉膛内煤的分布不均匀,炉膛内的温度不均匀,炉膛内的矿石不能完全熔化时,影响整个系统的效率。 针对传统自动送料系统存在的问题,本文的自动送料各环节的序列功能由可编程控制器控制,合理调整传统电机的送料规律。同时,变频器控制送料

4、电机的速度,实现高炉送料系统的组合，体现了自动送料的合理性和科学性。自动喂养系统的环境非常恶劣,对员工的健康有害。因此,系统会添加人机界面。操作人员可以通过几十米甚至数百米外的触摸屏上的按钮实时操作整个高炉进料系统。同时,整个自动进料系统的运行可以通过防喷器HMI进行监测。如果机器突然坏了,我们可以立即找到机器故障,尽快处理。由于我们的自动控制系统,自动送料可以大大提高生产效率,因为工人少,会大大节省人工成本。同时，添加人机界面和监测系统，做到实时监控，大大提高了生产效率，改善劳动环境。第2章 控制系统设计总方案2.1炼铁工艺过程概述根据研究，冶金行业最重要的环节是高炉炼铁的生产。高炉冶炼,一

5、般来说,是将提取的矿石还原为金属的生产过程。考虑如何将其还原为金属物质,我们使用焦炭和助焊剂作为还原剂,根据规定的自动进料比将铁矿石、还原剂和其他固体作为还原剂,然后将其成批装入高炉,因此还原气体在高炉中起反应。焦炭、矿石等原料可形成交替层状结构。还原剂在矿石掉落时反应,但反应产生的铁渣将从收集箱中回收,以便我们能够定期从出口排出废物。生产过程如图2-1所示。 图2-1炼铁生产工艺流程2.2自动送料设备及工艺简介自动送料系统是炼铁主要组成部分,图2-2为自动送料系统示意图。 图2-2 自动送料系统示意图 注：1自动送料仓2电振机3振动筛4称量斗5主皮带机6粉矿皮带机7碎焦皮带机8中间仓9料车1

6、0小钟11大钟12布料器13均压阀14左右探尺在该系统中,PLC的I/0点分配是通过控制工艺流程来确定的,如表2-1所示。表2-1 PLC 的I/O详细分配点名称地址编号名称地址编号探尺X00布料器脉冲Y00大钟开启到位X01布料器方向Y01大钟关到位X02均压阀Y02小钟开启到位X03大钟开Y03小钟关到位X04大钟关Y04小车上行到位X05小车上行Y05小车运料到位X06小车下行Y06小车原点X07中间仓开Y07中间仓开到位X10中间仓关Y10中间仓关到位X11小钟开Y11大钟开限位X12小钟关Y12大钟关限位X13过载报警Y13中间仓开限位X14缺料显示Y14中间仓关限位X15小钟开限位

7、X16小钟关限位X17消铃按钮X20自动/手动X21小车变频器过载X22布料电机过载X23大钟过载X24小钟过载X25中间仓过载X26急停信号X272.3操作方式自动送料系统将其分为三种操作模式:(1)点操作方式。操作人员按下按钮,系统将产生相应的动作一次，一旦设备发生故障,还需要移动使用点,以方便检测设备问题。(2)半自动操作方式。将机器控制分解为两部分:自动进料和卸载。我们让系统执行一个部分,即自动进料或卸载。(3)全自动操作。如果炉膛存在材料短缺,我们将控制操作台,按下按钮,实现汽车的自动进料、开门和自动控制过程。通过计算机,可以逐步实现生产过程的自动控制过程。第3章 控制系统硬件设计3

8、.1PLC的选型及其系统组成部分虽然日本三菱的FX系列PLC是一个小型PLC,但它已经达到了中型PLC的技术性能指标,因此,系统采用三菱FX2N作为控制中心模块,不仅满足使用要求,而且节约了成本。以下是三菱PLCFX2N的特点是高可靠性和抗干扰能力。所以本次设计选取三菱PLCFX2N型号的plc。控制系统结构相对简单,通用性强。 3.2变频器选型1.根据本系统的要求，本系统采用通用型三菱变频器。变频器选型如表3-1所示。表3-1变频器参数设置变频器名称型号个数三菱变频器三菱FR-D7401个通用变频器的终端接线图如图3-1所示。电机由三菱Fr-d740控制。如图3-3所示,变频器的选择目标如下

9、:转换技术将降低人工成本,同时生产劳动密集型产业,提高产品质量要求,在民用领域,可以大大提高和提高生活质量的实际问题。节约能源,降低成本。 图3-1 三菱FR-D740各部分名称 图3-2 端子接线图2. 本系统的核心部件为PLC、触摸屏和变频器。如何设置变频器的速度控制参数与整个显示器有关,然后手动旋转旋钮,直到p参数出现在下表中,然后按SET,然后显示将闪烁,表明设置的成功。在设置此系统的过程中,P79参数首先设置为3。设置完成后,我们依次设置其他参数。转换器的参数设置如下表3-4所示。表3-2变频器参数设置功能参数名称单位初始值范围内容额定电压P83电机额定电压0.1V400V01000

10、V设定电机额定电压（V）保护电流P9电机过电流保护0.01Hz50Hz10120Hz设定电机额定频率（V）加减速时间的设定P7加速时间0.1/0.01s5s15s*03600/360s设定电机的加速时间。本系统设置为0.8sP8减速时间0.1/0.01s5s15s*03600/360s设定电机的减速时间。本系统设置为0.8s高速P4高速参数HZ50ZH0400HZ高速频率为50HZ中速P5中速参数HZ30HZ0400HZ中速频率为25HZ低速P6低速参数HZ5HZ0400HZ低速频率为10HZ外部设置P79外部设置无00、1、2、3、4、5、6、7运行模式选择本系统选择为3扩展功能P160扩展

11、功能选择无99990、9999本系统选择为03.3电机的选型该系统所使用的电机分为焦炭输送电机、矿石输送电机、卡车电机、钟电机和分配器电机,它们执行不同的动作和功能,因此电机的功率不同。电机选择的分配表见表3-3：表3-3电机分配表电机名称型号个数焦炭输送电机CH1500-90-S-G1-LD1个矿石输送电机CH2200-90-S-G1-LD1个料车电机CH750-90-S-G1-LD1个大钟电机90YB200DY381个小钟电机90YB120DY381个布料电机FHB313181个中间仓控制电机90YB200DY381个3.4控制电路设计3.4.1系统传感器选型该系统中使用的电机分为焦炭输送

12、电机、矿石输送电机、卡车电机、钟电机, 因为每个电机执行不同的动作和功能, 因此电机的功率不同。电机选型的配电盘见表3-4。表3-4传感器分配表材料名称型号个数光电U型开关BUP-30奥托尼克斯1个接近开关PR18-8DN8个行程开关XCE-1456个3.4.2 料车自动送料系统高炉输送机自动送料系统是指矿石和焦炭通过输送机送入高炉,自动送料系统中的输送机从提升机提升到高炉顶部。由于卡车运输时间长、周期慢、运输效率低、系统中采用的自动进料方式较少,因此采用了皮带自动送料方式。以下是我选择皮带自动送料的原因。首先,该车的优点适用于高炉的封闭运输。汽车行驶时间短,汽车面积小,节省一定面积,适合冶炼

13、中小型企业。然而,由于无轨电车数量有限,运输能力相对较小。自动送料带式输送机适用于长途运输,可继续供应物料,输送能力大,一般适用于大型冶炼企业。但是,自动送料的输送带体积较大,因此必须为输送带设备预留足够的时间。 该制度的项目考虑了中小企业接受资金的范围。为了节约成本,采用了自动送料车的自动送料方式,汽车的速度由变频器控制。装载卡车的主要控制步骤是由操作人员分配原材料。当装载罐的中间桶满了时,提升机启动装载车到装载罐底部,中间的垃圾桶打开,中间的垃圾桶被排放到装载车。提升机的主电路如图3-7 所示。 图3-3主电路原理图3.4.3 高炉料钟装料系统这时,小钟开始慢慢落下,矿石和焦炭被装进大钟里

14、。每次大时钟落下时,分配器旋转一次,旋转角度是固定的,使分配器旋转一次。喉咙的负担均匀分布。重复此操作。当钟被比例分成大钟时,小钟就关闭了,然后大钟打开,然后通过经销商将原材料装进炉内。双铃的使用是因为它们在充电过程中交替关闭。此时,气体将减少,以避免气体伤害。双时钟的控制如图3-4所示，： 3-4双钟的控制原理图然而,高炉冶炼效率与负担的均匀分布有着重要的关系。当材料较小、材料均匀分布时,它可以缓慢旋转,节省电能。因此,分配器的旋转由步进电机控制。步进电机和伺服电机由脉冲信号控制,因此运动距离可以通过脉冲量控制,使定位更加准确。所有这些机构的步进电机的PLC控制系统如下图3-4所示。 图3-

15、4步进电机PLC控制系统机构步进电机与步进角、静态扭矩和电流有关。步进电机的功率是根据这三个因素确定的踏入角一般来说,步进角度为3/1.5、1.5/0.75和3.6/1.8。步进电机(小型电机)的步进角度为1.8度,圆中使用的脉冲数为ntx360/1.8=200。其中,1.5度适用于该系统中的三相电机静态扭矩步进电机的选择将在不同的条件下进行分级,不同等级的相应扭矩也不同。因此,在使用中,我们首先需要知道电机的初始静态力矩。在实际使用过程中,两个载荷的综合效应不会在两个单一载荷的运动过程中发生。因此,有必要考虑低速载荷和加速度后摩擦载荷近似为零的影响。因此,步进电机的静态力矩应小于负载力矩的三

16、倍,步进电机的驱动由步进驱动器控制。在实际的控制电路中,首先确定系统所需的步进电机的尺寸,因此相同的步进驱动器可以驱动不同的电流水平。不仅电机,而且侧步驱动将有一个细分功能表。细分级别从上到下分为1、2、4和8。不同的牌号对应于不同的精度比。系统的档次越高,相应的精度就越高,稳定性就越好。因此,在实际应用中,应选择合适的等级。在此系统中,电机已连接。PLC脉冲是有效的。在使用步进电机之前,必须根据电机重量所需的扭矩来设置步进电机的工作模式。步进驱动程序上有S1。根据所选的拨号代码选择三个选项S2和S3,并选择每个转弯所需的脉冲数。每个转弯所需的脉冲越多,电机的扭矩就越大。Plc、步进驱动器和步

17、进电机的控制原理图如图3-5所示。 图3-5步进电机PLC控制原理图3.4.4电气控制系统原理图该系统的分配器由步进电机控制,因此在选择PLC模型时,根据系统输入和输出点的排列,选择24个输入和输出点的Fx2n-48mt。系统PLC的外部布线电路如图3-6所示：图3-6PLC外部接线图第4章控制系统流程图设计4.1三菱软件介绍该系统以PLC为控制中心,通过PLC的逻辑操作控制所有动作,然后控制伺服系统和变频器系统。根据PLC的技术要求,首先确定了整个系统在逻辑运行中的执行,然后确定了主程序的流程图。从流程图4-1中可以看出所需程序。控制系统分为手动模式和自动模式。在电机运行的每一个环节中,下一

18、个机构的执行都需要检测到以前机构的完成情况。4.2自动送料装置流程图设计该系统采用PLC程序控制各环节的电机运行,比以前的接触器控制方式更快、更方便。远程逻辑控制更加方便,大大减少了整个电路中各种电线的连接。通过对PLC程序的控制,可以优化整个系统的控制模式,方便维修和操作人员的控制。动作流程图如图4-1所示。图4-1 自动送料系统顺序控制动作流程图第5章 系统调试如图5-1的仿真调试图所示,在整个自动控制系统中,自动送料手推车的箭头灯在自动送料过程中闪烁,表明当前手推车处于自动送料过程中。喂养。在小钟、大钟和分配器的操作中,只有当相应的电机移动时,相应的颜色指示器才会闪烁,表明它正在运行。在

19、自动监控屏幕的右侧,有步进电机的脉冲数和频率设置。根据系统的实际运行情况,设置相应的脉冲数和频率。当系统中发生过载报警或材料丢失时。发生这种情况时,右侧的指示器将报警并提醒操作员。图5-1系统模拟调试图感谢在这几年的合肥通用职业技术学院学习之中，让我的能力得到了大幅提升，也让我对专业知识有了一个全新的理解与认识，这对我以后的工作与学习都有着十分重要的影响。这些知识的学习与掌握有助于我职业生涯更好的发展，也有助于我掌握更多知识。这篇论文的完成是既是对我在合肥通用职业技术学院的学习生活成绩的检验，也是我对各位老师、同学的回馈，对学校和社会的回报。本文的完成得益于合肥通用职业技术学院老师的培养，得益于各位老师对我的解惑授业。在此我要向这几年来传授给我丰富的知识和经验的各位老师表示感谢，感谢您们对我无私的付出，尤其是要感谢我的导师，感谢您悉心的教导和诚挚的关怀，是您严谨的治学态度和广博的知识储备使我看到了一