双系统原煤采样机PLC控制系统设计.doc

毕 业 设 计 论 文题目：双系统原煤采样机PLC控 制系统设计河南城建学院2012年 05月 20日43 摘要我国煤炭自然资源储存丰富，是煤炭资源的产、销大国，整个煤炭行业是中国的经济发展的重要的基础，在推动经济发展中起到了支柱作用。针对当前煤炭行业发展中对原煤质量的要求不断提高，原煤采样技术在当今选煤行业中发挥着越来越重要的作用。原煤采样系统是选煤厂不可或缺的一部分，本设计就是为中小洗煤厂设计的工业生产流水线的双系统原煤自动采样控制系统。双系统原煤采样控制系统的设计，采用可编程控制器PLC，实现对原煤采样系统中所有驱动电机的启停工艺顺序控制和电机保护、故障报警的控制，系统安全性能好，所采煤样代表性高，维护简单，不需人员看守，采样结果能正确指导选煤厂生产，提高了工作效率和操作精度，保证了正常选煤生产中的最大产量和最佳的产品质量。关键词：可编程控制器，原煤采样，双系统，控制流程图AbstractChinas coal rich in natural resources, save, is the production of coal resources, sales of big country, the entire coal industry is an important foundation of Chinas economic development has played a pivotal role in promoting economic development.Increasing demands on the raw coal quality for the current development of the coal industry, raw coal sampling techniques play an increasingly important role in todays coal preparation industry. Raw coal sampling system is an integral part of the coal preparation plant, the automatic sampling control system designed for small and medium-sized coal preparation plant design of the dual system of industrial production lines and raw coal. Dual system of raw coal sampling design of control systems, programmable logic controller PLC, the raw coal sampling system drive motor start and stop the process sequence control and motor protection, fault alarm control, system security, good performance, the coal sample on behalf ofhigh, simple to maintain, without unattended sampling results to the correct guidance of the coal preparation plant to improve the efficiency and operational accuracy, and ensure the maximum yield in the production of normal coal preparation and the best product quality.Keywords：programmable controller, the raw coal sample, the dual system, the control flow chart目录摘要IAbstractII目录III1绪论11.1设计选题的背景和意义11.2本设计的主要内容22系统简介32.1双系统原煤采样控制系统概述32.2系统工艺流程32.3系统组成32.4系统运行过程分析62.5 系统工作模式分析72.6 系统控制功能分析73系统硬件设计93.1 系统硬件分析93.2 可编程控制器(PLC)选型93.2.1 可编程控制器PLC概述93.2.2 可编程控制器PLC的选择123.3 设备所用电动机功率选择133.4 其他设备选型143.4.1 低压断路器选型143.4.2 交流接触器选型153.5 系统硬件电路设计163.5.1 系统主电路图设计163.5.2 系统控制线路设计184系统软件设计204.1系统程序流程图设计204.2系统程序梯形图程序设计224.2.1系统程序编写软件介绍224.2.2系统梯形图编写23结论24参考文献25致谢26附录A 梯形图27附录B指令表361绪论我国煤炭资源储存丰富，是煤炭的产、销大国，整个煤炭工业在中国的经济发展中发挥了重要作用。针对当前煤炭行业发展中对原煤质量的要求不断提高，原煤采样是煤炭工业生产中提高产品质量必不可少的环节，传统的原煤采样系统是一种人工采样方式的系统，现场环境十分恶劣，为了原煤的质量符合生产要求，原煤采样技术在当今选煤行业也发挥着越来越重要的作用。1.1设计选题的背景和意义我国是煤炭大国，但人均占有量都非常贫乏。随着经济的飞速增长，冶金、化工、电力等行业对煤炭的需求越来越大,而我国的工业基础却相对比较薄弱。煤炭行业向着大型化、信息化、现代化迅猛发展，迫切要求高新技术设备，但中国煤炭行业的安全生产形势却不容乐观，大部分设备相对还较为陈旧，有的虽有改进，但远不能满足数字时代的生产要求。就原煤生产企业而言,只有在一些大的企业才实现了原煤采样生产过程中的全部自动化，一些中小企业，尤其是年产量小于30万吨的小企业，仍然使用着与时代技术不相称的老的生产方式，这种生产方式采用人工采样，不仅劳动量是巨大的，而且对工人身体上有一定的危险性，所给出的原煤质量数据也带有很大的人为因素，不能很准确的指导原煤生产，生产成本高。采样是指从特定量的煤中取出一部分有代表性的总样，以供确定该特定量煤的质量的过程。所采总样在数量上很小，但在物理和化学性质上却能代表该特定量的煤。由于煤是不均匀物料，要取到在质量上同这批特定煤量绝对相同的煤样是不可能的，只能做到性质不系统偏向一方，而且在一定范围内，即必须尽可能地接近特定量的全部煤的平均质量，才能以这一小部分煤的分析试验结果来代表这一特定量煤的平均性质。原煤采样就是为确定某些特性在采出的原煤中能连续的完成煤样的采取、破碎、缩分和集样，制成工业分析用煤样，余煤返排回原煤。在不同的采样地点就有不同的采样方法，常见的有在煤流中采样，在运输工具顶部采样，在煤堆中采样，本设计选的是在运煤胶带的煤流上进行采样。众所周知，原煤采样的的劳动强度非常大，能在原煤采样过程中实现自动控制,不但能够减轻劳动强度，而且可以提高生产效率，提高原煤采样精度。为了进一步了解原煤采样的过程，更好的提高所学专业知识在实际工业现场中的实际运用情况，结合了当前选煤领域广泛采用的原煤采样的控制技术，我选取了本设计题目，采用可编程控制器PLC来实现对原煤采样环节的控制，设计思想是用PLC实现原煤采样过程中的自动控制,以软件代替硬件,进行设备的集中控制、检测及报警功能。希望通过此次设计可以真正把所学知识运用到实际工业现场，为将来参加工作做好的铺垫。1.2本设计的主要内容本设计以计算机控制和电气控制等技术为基础，采用日本三菱公司的FX2N型PLC作为可编程控制器，完成对选煤厂原煤采样系统控制系统的设计。本系统的设计包括原煤采样系统中所使用电动机启动顺序和停车顺序的运行控制，以及对不同情况下，原煤采样工作模式的自动选择，在原煤采样中，各种生产故障做出的停车和报警设计。根据以上控制要求，进行系统总体控制方案设计。硬件设备选型、PLC选型，估算所需I/O点数，进行I/O模块选型，绘制系统硬件连接图：包括系统硬件配置图、I/O连接图，分配I/O点数，列出I/O分配表，设计梯形图控制程序，对程序进行调试和修改。2系统简介2.1双系统原煤采样控制系统概述本次设计内容为双系统原煤采样机PLC控制系统。原煤采样PLC控制系统主要控制初级采样机，一次输送胶带，破碎机，二次给料胶带，缩分器，样品收集器，弃料提升机、闸板电机各个部分的运行。本采样系统的控制方面可分为自动和手动两种工作方式，就是通常我们所说的集中控制和就地控制两种方式。选择集中控制方式操作人员可以在控制台上实现系统的正常开停;选择就地控制方式检修人员可在现场实现单机的检修和试运。就自动工作方式来说，输入量有两个即启动和停止两个开关，输入量主要是采样设备的电动机起停及继电器开关。正常工作后采用自动检测选择工作模式，采样机和输送带、破碎机、缩分器连锁运行，对应的时间间隔、数量、缩分质量等参数有计算机输入，然后由PLC控制系统运行，人为干扰很难，采用全封闭共同监管，安全性好。可编程控制器(PLC)是具有高可靠性的工业自动化产品，作为监控系统的一种现场设备，有出色的数据采集和可编程控制能力。由于条件的限制，我们的设计没能应用于工业现场，但理论实验表明，这次设计的原煤采样系统安全性能好，所采煤样的代表性高，维护简单，可以完全不要人员看守，节省了人力，并能正确指导选煤厂原煤生产。2.2系统工艺流程双系统原煤采样机控制系统的工艺流程图如下图2.1所示。双系统原煤采样机控制系统由可编程控制器PLC收集甲、乙主输送带运行信号，来由程序判断选择采样工作模式，控制甲、乙初级采样机工作，经由一次输送带送给破碎机，破碎机给二次输送带，送给缩分器，缩分器经收集后给样品收集器，多余的原煤则经由斗式提机送给闸板溜槽，然后分别送到相应的主输送带上。2.3系统组成双系统原煤采样系统主要由初级采样机、一次输送带、破碎机、二次输送带、缩分器、斗式提升机、闸板溜槽等设备组成。（1）201为甲初级采样机甲初级采样机作用是负责进行甲运煤带上的初级采样，选用带式输送机煤流采样的刮臂式采样机，刮臂的动作是横向扫过带式输送机的全宽刮出子样，子样的质量取决于胶带上负荷和采样铲的宽度和形状。刮臂式采样机示意图如图2.2所示：图2.1 双系统原煤采样机工艺流程图图2.2 刮臂式采样机示意图注释：1停止开关；2蜗轮蜗杆减速机；3电机；4运输带；5接样溜槽；6取样机联杆刮臂；7采样铲；8.皮带托辊（2）202为乙初级采样机乙初级采样机的作用和甲初级采样机作用相同。（3）203为一次给料胶带一次给料胶带作用是从初级采样机输出的煤均匀的撒到一次给料胶带上,运送到下一级，即破碎机。胶带运输机的长短与现场工艺有关。（4）204为破碎机滚筒破碎机又叫选择性破碎机，是利用煤和矸石在同一冲击破碎环境中,根据其可碎性的差异,把夹在煤中的矸石解离出来。滚筒是靠拉轮和滚筒之间的摩擦力而转动.在滚筒的一端,由给料溜槽给入一级的煤块,随着滚筒的旋转，给入的煤快被提升机顶起.转到一定高度后，煤块就顺着提升机从高出自由落下，由于滚筒的不断转动,煤块反复地被提起和落下，在次过程中煤受到冲击而破碎，并透过筛孔排出，未被破碎的大块矸石、金属杂物和木块经筛子排矸槽排出，进入二次给料胶带。（5）205为二次给料胶带二次给料胶带作用和上面一次给料胶带作用相同。（6）206为缩分器缩分是指在煤样制备中，将试样分成具有代表性的几部分，一份或多份留下来的过程，目的在于从大量煤样中取出一部分煤样。缩分器应尽量减少缩分误差，并能使保留煤样量尽量少。在这里我们选用旋转式缩分器，其示意图如图2.3所示：图2.3 旋转式缩分器示意图（7）207为样品收集器样品收集器作用是将已经缩分好的煤样采集，送到实验室进一步制成分析用煤样。（8）208为斗提机斗提机又称为弃料提升机，因经过上述一系列生产过程中,设备的高度一级级降低，所以斗提机的作用就是把经过缩分剩余的原煤将通过斗提机送回到原煤输送带上。（9）209为闸板溜槽闸板溜槽的作用是将斗式提升机送来的剩余原煤准确的送到甲、乙主输送带上，其通过改变闸板的方向来改变剩余原煤送到哪个主输送带上。其控制信号由可编程控制器PLC在不同的工作模式下送出不同的信号，来驱动电机改变闸板的方向。2.4系统运行过程分析双系统原煤采样系统启动后要求整个运行过程能自动运行，并在某一设备故障或发生紧急情况时能及时发出报警提示并紧急停车。下面根据双系统原煤采样系统工艺流程图简述系统运行过程。（1）系统启动过程：按下启动按钮，受控设备除采样机和闸板机外其余设备按逆煤流方向依次起车，即由后向前启动。在这里斗提机最先启动，其次为缩分器、二次给料胶带、破碎机、一次给料胶带。各个设备之间的启动间隔时间可以自行设定，本设计设定启动间隔时间为10秒。以上各个设备依次启动完毕后，进入待命状态。（3）系统运行过程：在系统启动后，可编程控制器PLC检测甲、乙主输送带的运行信号，经过程序判断选择不同的工作模式运行。（2）系统停止过程： 本设计的停止过程分为两种情况，a：故障紧急停车，这种停车过程，一旦出现故障或紧急停车信号，系统所有运行电机立即全部停车，并发出故障报警信号，通知工作人员进行检修，直到检修完毕，故障解除，按下故障解除信号，系统才停止报警，进入启动待机状态；b：正常停车，当正常停车按钮按下时，系统所有运行电机依顺煤流方向顺序停车，首先是甲或乙初级采样机最先停车，然后依次是一次给料胶带、破碎机、二次给料胶带、缩分器、斗式提升机。各个设备之间的停车间隔时间可以自行设定，本设计设定停车间隔时间为10秒。系统各设备依次停车后，所有设备进入再次启动的待机状态。2.5 系统工作模式分析（1）工作模式1：此工作模式是甲、乙主输送带同时运行，PLC检测到甲、乙主输送带同时运行的信号后，进入工作模式1，然后系统分时对甲、乙主输送带上的原煤进行采样。首先先对甲主输送带的原煤进行采样，闸板电机先运行，将闸板溜槽的煤流方向改成向甲主输送带，然后甲初级采样机进行采样，每隔30秒采样一次，甲初级采样机连续采样10次后，闸板电机运行，将闸板溜槽的煤流方向改成向乙主输送带，乙初级采样机进行采样，每隔30秒采样一次，乙初级采样机连续采样10次后，再由甲初级采样机采样，往复运行，直到工作模式选择信号发生改变。（2）工作模式2：此工作模式是甲主输送带单独运行，PLC检测到甲主输送带同时运行的信号后，进入工作模式2，然后系统只对甲主输送带上的原煤进行采样。首先闸板电机先运行，将闸板溜槽的煤流方向改成向甲主输送带，然后甲初级采样机进行采样，每隔30秒采样一次，直到工作模式选择信号发生改变。（3）工作模式3：此工作模式是乙主输送带单独运行，PLC检测到乙主输送带同时运行的信号后，进入工作模式3，然后系统只对乙主输送带上的原煤进行采样。首先闸板电机先运行，将闸板溜槽的煤流方向改成向乙主输送带，然后乙初级采样机进行采样，每隔30秒采样一次，直到工作模式选择信号发生改变。2.6 系统控制功能分析（1） 原煤采样装置的控制有两种控制方式，即“自动”控制与“手动”控制。 这两种控制方式可以转换，在转换过程中原受控设备的运行状态不受影响。（2） “自动”状态时，按逆煤流方向程序起车和顺煤流方向按每台设备卸料完毕 的时间程序停车。（3）自动状态下的起、停车过程及自动运行过程中，均保证按逆煤流方向设 备间的闭锁。（4）现场和操作室操作人员均可解除设备的起动。（5）无论“自动”或“手动”控制，现场都可以就地停车。但在自动方式时， 参加集控的设备不能就地开车。（6） 控制人员通过控制室内的模拟盘监视设备的运行情况，设备运行或故障时， 均能在模拟盘上以指示灯的形式显示。3系统硬件设计3.1 系统硬件分析本系统是以可编程控制器PLC为核心，取得了提高生产效率、减少现场操作人员、提高安全性的良好效果。硬件部分是不可缺少的，现就本系统的硬件做如下介绍：硬件设备包括：控制单元、输入输出单元、电源单元以及各种电气元件等，其硬件配置及系统监控内容如图3.1所示。图3.1 系统硬件组成框图控制人员通过控制室内的工作台监视设备的运行情况，设备运行时在工作台上都有相应的指示灯显示。现场的输入设备主要是手动开关，它们在自动状态下都直接受控于PLC，在工业生产流程控制中广泛的采用可编程控制器。3.2 可编程控制器(PLC)选型3.2.1 可编程控制器PLC概述可编程控制器（PROGRAMMABLE CONTROLLER，简称PC）。与个人计算机的PC相区别，用PLC表示。PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。国际电工委员会（IEC）颁布了对PLC的规定：可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。 可编程控制器PLC的特点PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。可以预料：在工业控制领域中，PLC控制技术的应用必将形成世界潮流。PLC是专门为在工业环境下应用而设计的工业计算机，其出现后就受到普遍重视，发展也十分迅速，在工业自动化控制系统中占有极其重要的地位。它与现有的各种控制方式相比较，具有如下优点：（1）可靠性高。 PLC的平均无故障时间长达30万小时，也就是说一台可编程控制器可连续运行30多年步出故障，到目前为止尚无任何一种工业控制系统的可靠性能达到和超过PLC。为了能够具备这样的可靠性，开发PLC时，在硬件方面采用了屏蔽、滤波、电源调整与保护、隔离及模块结构等措施来增加PLC的可靠性；在软件方面，设置了自诊断、警戒时钟WDT、信息保护和恢复等措施；此外，PLC采用周期扫描、集中采样、集中输出的工作方式也极有效地提高了自身的抗干扰能力。总之，采用这些措施之后，使PLC具有了极高的可靠性和很强的抗干扰能力。（2）控制程序可变，具有很好的柔性。 在生产工艺流程改变或设备更新，需要改变控制功能时，PLC往往不必改变硬件设备，只需改变一下应用程序就能达到目的。所以，从这个意义上说，它具有很突出的柔性控制能力，此能力正是目前企业“小批量、多品种”产品所强烈要求的。正因为此，PLC在柔性制造单元、柔性制造系统以至于工厂自动化中被大量采用。（3）编程方法简单易学。 目前，对大多数PLC编程采用的都是与继电控制电路相似的梯形图，它形象直观，易学易懂，因此受到了普遍欢迎；PLC还针对具体问题，开发了顺序功能图语言，简化了复杂控制系统的编程。上述变成方式，与目前微机控制中常用的汇编语言相比，更容易被操作人员接受。（4）功能强，性价比高。 现代PLC内部有成百上千的内部继电器、几十个特殊继电器、许多数据寄存器、几十到几百的定时器和计数器，还开发了几十到几百的功能指令，所以它不仅具有逻辑运算、定时、计数、顺序控制等功能，还具有较强的数值处理功能、模拟量输入输出处理功能、通信联网功能等；此外，开能扩展位置控制、运动控制等各种特殊功能的智能模块。与相同功能的继电控制系统相比，它具有很高的性价比。（5）体积小，重量轻，能耗低。 由于半导体集成电路的应用，PLC的体积相对很小。一台收音机大小的PLC具有相当于三个1.8m高的继电器柜的功能，节电达50%以上。由此可见，PLC是机电一体化的理想装置。 可编程控制器PLC的基本组成一般讲，PLC分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是相同的，对箱体式PLC，有一块CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，当然按CPU性能分成若干型号，并按I/O点数又有若干规格。对模块式PLC，有CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架。无任哪种结构类型的PLC，都属于总线式开放型结构，其I/O能力可按用户需要进行扩展与组合。可编程控制器还有：输入模块：24V直流输入，110V交流输入，220交流输入；输出模块：继电器输出，晶体管输出，可控硅输出，高速技术模块，通讯模块，数据处理模块；输入及输出单元：输入单元是由PLC配置的继电器输入模块，模拟量输入模块等组成；输出单元是由PLC配置的数字量固态继电器输出。 可编程控制器PLC的工作原理 可编程控制器PLC工作时，它的CPU每一瞬间只能做一件事，也就是说一个CPU每一时刻只能执行一个操作而不可能同时执行多个操作。CPU按分时操作方式来顺序处理各项任务。PLC对许多需要处理的任务依次按规定顺序进行访问和处理的工作方式称为扫描方式。用户程序所用到的PLC各种软继电器是按各自程序号大小在时间上串行工作的，但由于CPU运算速度极高，宏观上给人一种似乎是同时完成的感觉。可编程控制器PLC扫描执行用户程序的扫描过程分为三个阶段，如图3.2所示。（1）输入处理阶段又叫采样阶段 在这个阶段，可编程控制器首先扫描所有输入端子，并将个输入端子的通断状态顺序存入内存中各自对应的输入映像寄存器。此时输入映像寄存器被刷新，随后关闭输入通道，转入程序执行阶段。在以后几个阶段中，无论外部输入信号如何变化，输入映像寄存器的内容也不会发生变化，直到在下一个循环的输入处理阶段输入信号变化了的状态才会被读入。由于可编程控制器的扫描周期一般只有十几毫秒，所以两次采样的时间间隔很短，对工业中一般开关量来说，可认为输入信号一旦变化，就能立即进入输入映像寄存器。（2）程序执行阶段 在这个阶段，可编程控制器按从上到下、从左到右的顺序扫描执行梯形图程序。CPU从第一条指令开始，逐条顺序地执行存储器中按步序号从小到大排列的由若干条指令组成的用户程序。在程序执行过程中，根据用户程序的需要，从输入映像寄存器及其它元件映像寄存器中将元件的开关状态读出来，并按程序的要求进行逻辑运算，运算结果写入对应的元件映像寄存器中。因此，除输入映像寄存器以外的各元件映像寄存器的内容都会随程序的执行而可能发生变化。3.2 可编程控制器扫描工作过程（3）输出处理阶段 在这个阶段，CPU一次性集中将元件映像寄存器中输出映像寄存器的开关状态转存到输出锁存器中。信号经输出模块隔离和功率放大后送到输出端子。如果某一输出映像寄存器中为“1”状态，则经过上述处理后将使对应的输出端子COM端子之间接通，从而驱动外部负载进行工作。3.2.2 可编程控制器PLC的选择在做系统设计时，首先应该确定控制方案，下一步工作，就是可编程控制器的选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据，因此，PLC选型时，应根据控制要求、估算输入输出点数、所需存储器容量等条件，选择性价比较高的可编程控制器PLC。（1）输入输出（I/O）点数的估算 I/O点数估算时应在满足系统要求的前提下，考虑适当的余量。通常根据统计的系统所需输入输出点数，在增加10%20%的可扩展余量后，作为输入输出点数的估算依据。根据估算方法，本课题实际所需的输入点数为29点，输出点数为12点，所以选择的PLC的输入输出点数应在34点左右。（2）存储器容量的估算存储器容量是可编程控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目使用的存储单元的大小，因此程序的容量小于存储器的容量。存储器内存容量没有估算的固定公式，许多资料中给出了不同的公式，本设计采用按数字量I/O点数的1015倍，加上模拟I/O点数的100倍，依此数为内存的总字数（16位为一个字），再加上25%的余量。所以本设计所选择的PLC的内存容量应能存储4000条梯形图，这样才可以保证在以后的设计改造过程中有足够的空间。（3）控制功能的选择 控制功能的选择包括运算功能、控制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等。 根据以上条件，结合自身的熟悉机型，本系统设计选用的是日本三菱公司PLC的FX2系列的FX2N-64MR。该PLC指令简单易用，使用继电器符号语言和步进顺控指令编程，对基本指令处理速度为0.74毫秒/步，具有较高的指令处理水平，程序容量也较大，具有多种输入输出模块，并可支持特殊模块。输入模块：24V直流输入（16点、32点），110V交流输入，220交流输入。输出模块：继电器输出，晶体管输出，可控硅输出，高速技术模块，通讯模块，数据处理模块。输入及输出单元：输入单元是由PLC配置的继电器输入模块，模拟量输入模块等组成。输出单元是由PLC配置的数字量固态继电器输出，系统配置的其他的硬件还有AC220/DC24V电源，中间继电器，控制室，作台等。3.3 设备所用电动机功率选择根据设计系统要求，结合实际需要，在王老师的指导下，各设备所用电动机均采用三相异步电动机，各电动机功率选择如表3.1所示。表3.1 设备电动机功率一览表序号设备名称电动机功率序号设备名称电动机功率1甲初级采样机1.5KW5二次给料胶带1.5KW2乙初级采样机1.5KW6缩分器1.5KW3一次给料胶带1.5KW7斗式提升机4.5KW4破碎机1.5KW8闸板溜槽0.5KW3.4 其他设备选型3.4.1 低压断路器选型本设计中的低压断路器主要是对相应的电机的保护，包括过电流保护，过电压保护，断相保护等。低压断路器的实物图如图3.4所示。图3.4 低压断路器实物图（1）低压断路器QF1QF6选型电动机的额定电流IN为：根据实际需要和低压断路器的工作需要，低压断路器的额定电流IQN为：根据以上计算，低压断路器QF1QF6的型号为西门子5SJ633P4A。（2）低压断路器QF7选型电动机的额定电流IN为：根据实际需要和低压断路器的工作需要，低压断路器的额定电流IQN为：根据以上计算，低压断路器QF1QF6的型号为西门子5SJ633P10A。（3）低压断路器QF8选型电动机的额定电流IN为：根据实际需要和低压断路器的工作需要，低压断路器的额定电流IQN为：根据以上计算，低压断路器QF1QF6的型号为西门子5SJ633P1.5A。（4）低压断路器QF9选型同时工作电动机的额定电流IN为：根据实际需要和低压断路器的工作需要，低压断路器的额定电流IQN为：根据以上计算，低压断路器QF1QF6的型号为西门子5SJ633P30A。3.4.2 交流接触器选型交流接触器的实物图如图3.5所示。图3.5 交流接触器实物图综合各所选择的电机容量和额定电流，本系统设计设计所选的交流接触器型号为：CJ20J-16A，此交流接触器的额定开端电流为16A，线圈电压为380V。3.5 系统硬件电路设计3.5.1 系统主电路图设计双系统原煤采样机主电路设计如图3.6所示，共有八台电机，根据系统的逆工艺流启动和顺工艺流停车的运行要求，各电机之间应有相应的互锁，互锁功能由软件和硬件共同实现。图3.6 系统主电路图3.5.2 系统控制线路设计 系统I/O分配根据系统设计功能要求和工艺流程以及合理利用I/O口的分配原则，可编程控制器PLC的I/O口分配表如表3.2所示。表3.2 I/O分配表序号PLC地址连接器件及功能序号PLC地址连接器件及功能1X000系统启动开关SB122X025电机M2断路器常开触点QF22X001系统停止开关SB223X026电机M3断路器常开触点QF33X002紧急停止开关SB324X027电机M4断路器常开触点QF44X003报警解除开关SB425X030电机M5断路器常开触点QF55X004甲主输送带运动信号KM1426X031电机M6断路器常开触点QF66X005乙主输送带运动信号KM1527X032电机M7断路器常开触点QF77X006一次给料胶带行程开关SQ128X033电机M8断路器常开触点QF88X007一次给料胶带行程开关SQ229X034主电路断路器常开触点QF99X010一次给料胶带行程开关SQ330Y000甲采样电机M1正转10X011一次给料胶带行程开关SQ431Y001甲采样电机M1反转11X012二次给料胶带行程开关SQ132Y002乙采样电机M2正转12X013二次给料胶带行程开关SQ233Y003乙采样电机M2反转13X014二次给料胶带行程开关SQ334Y004一次给料胶带电机M3运转14X015二次给料胶带行程开关SQ435Y005破碎机电机M4运转15X016闸板定位行程开关SQ936Y006二次给料胶带电机M5运转16X017闸板定位行程开关SQ1037Y007缩分器电机M6运转17X020甲采样机行程开关SQ1138Y010斗式提升机电机M7运转18X021甲采样机行程开关SQ1239Y011闸板电机M8正转19X022乙采样机行程开关SQ1340Y012闸板电机M8反转20X023乙采样机行程开关SQ1441Y013正常工作指示灯信号21X024电机M1断路器常开触点QF142Y014故障报警信号 系统控制线路设计根据系统控制功能要求，系统控制线路设计如图3.7所示。图3.7 系统控制线路图4系统软件设计4.1系统程序流程图设计根据双系统原煤采样控制系统的控制要求，结合实际原煤采样生产的情况，系统的主程序流程图如图4.1所示。图4.1 系统主程序流程图 双系统原煤采样控制系统正常工作时，分为三种工作模式：工作模式1，采样系统对甲、乙皮带同时采样；工作模式2，采样系统对甲皮带单独采样；工作模式3，采样系统对乙皮带单独采样。系统的工作模式程序流程图如图4.2所示。图4.2 系统工作模式程序流程图4.2系统程序梯形图程序设计4.2.1系统程序编写软件介绍控制程序的编写我们采用了WINDOWS环境下的PLC编程软件MELSOFT系列GX Developer作为编程平台。利用该编程平台以梯形图的形式编写控制程序。该软件可以方便的进行程序的编写、联机查看PLC状态.在联机时模拟PLC运行状态、在线修改、编写注释说明文档。此外,该软件还具有在线/离线编辑功能、模块化、打印功能、在线修改参数功能、替换功能、强大的帮助功能以及适时通讯功能。MELSOFT系列GX Developer软件的编程工作页面如图4.1所示。图4.1 GX Developer编程软件工作界面软件功能的实现可以在联机工作方式（在线方式）下进行，部分功能的实现也可以在离线工作方式下进行。联机方式：有编程软件的计算机与PLC 连接，此时允许两者之间做直接通信。离线方式：有编程软件的计算机与PLC 断开连接，此时能完成大部分基本功能。如编程、编译和调试程序系统组态等。两者的主要区别是：联机方式下可直接针对相连的PLC 进行操作，如上装和下载用户程序和组态数据等；而离线方式下不直接与PLC 联系，所有程序和参数都暂时存放在磁盘上，等联机后在下载到PLC 中。4.2.2系统梯形图编写根据双系统原煤采样系统的工作要求，结合王老师的指导，依据系统的程序流程图，系统的梯形图程序见附录A。程序设计后由于没有相应的外部设备,我们仅仅在WINGPC上作了模拟调试。经模拟过程控制运行，程序基本实现了原煤采样系统的控制要求。能够实现原煤采样系统各电机互锁的逆煤流方向顺序启车和顺煤流方向停车的要求；能够根据甲、乙主输送带的运行情况，自动选择双系统原煤采样系统的不同工作模式；能够在系统出现紧急情况或者故障时，自动停车并发出报警信号。结论本设计主要设计的是双系统原煤采样PLC控制系统。设计了一套高性能的PLC控制系统来代替原有人工采样系统。此系统优点是：根据双系统原煤采样系统甲、乙主输送带运行的情况，自动选择不同的工作模式；实现了一套原煤采样设备，能够完成同时或单独对不同输送带上的原煤进行采样，节约了系统成本；实现了原煤自动采样，节省了大量的劳动力，而且原煤采样的精度得到了很大的提高。 双系统原煤采样控制系统的设计完成了理论上的系统设计和软件中的虚拟仿真，但是由于条件的限制，没有能真正运用到实际的工业现场。如今社会的迅速发展，对于原煤质量的要求进一步的提高，原煤采样的各项指标也在不断的提高，而且对于实际工业现场的更加严格的要求，以及各种不同的情况如实际工业现场的环境、实际工业现场的各种紧急情况等，需要进一步的深入实际工业现场进行实地学习和研究，以便能够更好的完善系统理论设计中的不足和缺点，让双系统原煤采样PLC控制系统设计能够运用到实际工业生产中，能够为社会带来更大的社会经济效益，为社会的发展进步贡献一份力量。参考文献1栾桂冬，张金铎，金欢阳.传感器原理与应用M.西安：西安电子科技大学出版社，2004. 2王整风.可编程控制器原理与实践教程M.上海：上海交大出版社，2007.3郁有文.传感器原理与工程应用（第二版）M.西安：西安电子科技大学出版社，2004.4范永胜，王岷.电气控制与PLC应用M.北京：中国电力出版社，2007. 5杨恢先，黄辉先.单片机原理及应用M.北京：人民邮电出版社，2006.6刘豹，唐万生.现代控制理论M.北京：机械工业出版社，2010.7周定颐.电机及电力拖动M.北京：机械工业出版社，2005.8王平，谢昊飞，蒋建春.计算机控制技术及应用M.北京：机械工业出版，2010.9初航.三菱FX系列PLC编程及应用M.北京：电子工业出版社，2011.10王整风.基于PLC与触摸屏技术的原煤采样系统的设计与开发A.哈尔滨：煤矿机械，2008年11期.11赵伟峰.原煤自动采样机在张集选煤厂的应用A.哈尔滨：煤矿技术，2009年01期.12赵德春，龙书云.自动采样机在老屋基选煤厂的应用A.北京：煤炭加工与综合利用，2005年01期.致谢经过2个月的忙碌，我的毕业设计已经接近尾声，作为一个工科本科生的毕业设计，由于经验的不足，有许多考虑不到和不周全的地方，如果没有王老师的指导和同学们的支持帮助，想要完成这个毕业设计是难以想象的。岁月如歌，光阴似箭，回首求学历程，对那些引导我、帮助我、激励我的人，我心中充满了感激。在论文完成过程之中，除了我自己半年多来的潜心学习和研究之外，也凝聚了很多人的心血。在这里，我要对帮助我完成论文的所有人表示感谢。对于这次毕业设计的顺利完成，我首先要感谢王整风老师，是他细心、耐心的给我讲解了许多关于PLC、原煤采样结构和原理相关的知识，并在设计过程中所遇到的难题都给了非常重要的意见和指导，本次设计能够有较好的主体框架也得益于王整风老师的指导，王老师渊博的知识、严谨的治学态度、崇高的敬业精神与为人师表的风范，使我受益匪浅，在此，谨向王老师表示我最衷心的感谢。最后，我要感谢关心我们毕业设计的系领导和各位老师，感谢你们四年来为我们付出的辛勤汗水；同时还要感谢学院图书馆给我们提供的各种资料。附录A 梯形图附录B指令表 0 LD X000 1 OR M0 2 ANI X001 3 OUT M0 4 LD X004 5 AND X005 6 OUT M1 7 LD X004 8 ANI X005 9 OUT M2 10 LDI X004 11 AND X005 12 OUT M3 13 LD X002 14 OR X006 15 OR X007 16 OR X010 17 OR X011 18 OR X012 19 OR X013 20 OR X014 21 OR X015 22 OR X024 23 OR X025 24 OR X026 25 OR X027 26 OR X030 27 OR X031 28 OR X032 29 OR X033 30 OR X034 31 OUT M4 32 LD M8002 33 SET S0 35 LD S0 36 AND M0 37 SET S20 39 LD S20 40 OUT Y013 41 OUT Y010 42 MPS 43 ANI T0 44 ANI Y007 45 OUT T0 K100 48 MRD 49 LD T0 50 OR Y007 51 ANB 52 OUT Y007 53 ANI Y006 54 OUT T1 K100 57 MRD 58 LD T1 59 OR Y006 60 ANB 61 OUT Y006 62 ANI Y005 63 OUT T2 K100 66 MRD 67 LD T2 68 OR Y005 69 ANB 70 OUT Y005 71 ANI Y004 72 OUT T3 K100 75 MRD 76 LD T3 77 OR Y004 78 ANB 79 OUT Y004 80 MRD 81 AND Y004 82 ANI M4 83 ANI X001 84 SET S22 86 MRD 87 AND M4 88 ANI X001 89 SET S21 91 MPP92 AND X00193 ANI M494 SET S3096 LD S2197 OUT Y01