烧结主风机控制系统的设计

1、目录1 绪论 11.1 PLC简介21.2 烧结主风机控制系统简介42硬件设计52.1 烧结主风机控制系统I/O分配表52.2 烧结主风机控制系统端口接线图62.3 主控电路图72.4 原件选择83软件设计93.1 流程图93.2 烧结主风机系统状态转移图103.3 时序图114 调试过程124.1 调试过程论124.2调试图13结束语26致谢27参考文献28附录一：烧结机端子接线图附录二：主控电路图附录三： 顺序控制程序梯形图（STL）附录四：指令表附录五：流程图附录五：流程图附录六：时序图附录七：状态转移图1 绪论1.1 PLC简介可编程控制器是二十世纪七十年代发展起来的控制设备，是集微处

2、理器、储存器、输入/输出接口与中断于一体的器件，已经被广泛应用于机械制造、冶金、化工、能源、交通等各个行业。计算机在操作系统、应用软件、通行能力上的飞速发展，大大加强了可编程控制器通信能力，丰富了可编程控制器编程软件和编程技巧，增强了PLC过程控制能力。因此，无论是单机还是多机控制、是流水线控制还是过程控制，都可以采用可编程控制器，推广和普及可编程控制器的使用技术，对提高我国工业自动化生产及生产效率都有十分重要的意义。可编程控制器(Programmable Controller)也可称逻辑控制器(Programmable Logic Controller),是一微处理器为核心的工业自动控制通用

3、装置，是计算机家族的一名成员，简称PC。为了与个人电脑（也简称PC）相混淆通常将可编程控制器称为PLC。可编程控制器的产生和继电器接触器控制系统有很大的关系。继电器接触器控制已经有伤百年的历史，它是一种弱电信号控制强电信号的电磁开关，具有结构简单、电路直观、价格低廉、容易操作、易于维修的有优点。对于工作模式固定、要求比较简单的场合非常使用，至今仍有广泛的用途。但是当工作模式改变时，就必须改变系统的硬件接线，控制柜中的物件以及接线都要作相应的变动，改造工期长、费用高，用户宁愿扔掉旧控制柜，另做一个新控制柜使用，阻碍了产品更新换代。随着工业生产的迅速发展，市场竞争的激烈，产品更新换代的周期日益缩短

4、，工业生产从大批量、少品种，向小批量、多品种转换，继电器接触器控制难以满足市场要求，此问题首先被美国通用汽车公司（GM公司）提了出来。通用汽车公司为适合汽车型号的不断翻新，满足用户对产品多样性的需求，公开对外招标，要求制造一种新的工业控制装置，取代传统的继电器接触器控制。其对新装置性能提出的要求就是著名的GM10条，即:1.编程方便，现场可修改程序；2. 维修方便，采用模块化结构；3. 可靠性高于继电器控制装置；4. 体积小于继电器控制装置；5. 数据可直接送入管理计算机；6. 成本可与继电器控制装置竞争；7. 输入可以是交流115V；8. 输出为交流115V，2A以上，能直接驱动电磁阀，接触

5、器等；9. 在扩展时，原系统只要很小变更；10. 用户程序存储器容量至少能扩展到4K。 这十项指标就是现代PLC的最基本功能，值得注意的是PLC并不等同于普通计算机，它与有关的外部设备，按照“易于与工业控制系统连成一体”和“便于扩充功能”的原则来设计。用可编程控制器代替了继电器接触器的控制，实现了逻辑控制功能，并且具有计算机功能灵活、通用性等有点，用程序代替硬接线，并且具有计算机功能灵活、通用性能强等优点，用程序代替硬接线，减少了重新设计，重新接线的工作，此种控制器借鉴计算机的高级语言，利用面向控制过程，面向问题的“自然语言”编程，其标志性语言是极易为IT电器人员掌握的梯形图语言，使得部熟悉计

6、算机的人也能方便地使用。这样，工作人员不必在变成上发费大量地精力，只需集中精力区考虑如何操作并发挥改装置地功能即可，输入、输出电平与市电接口，市控制系统可方便地在需要地地方运行。所以，可编程控制器广泛地应用于各工业领域。1969年，第一台可编程控制器PDP14由美国数字设备公司（DEC）制作成功，并在GM公司汽车生产线上使用取得良好的效果，可编程控制器由此诞生，在控制领域内产生了历史性革命。PLC问世时间不长，但是随着微处理器的发展，大规模、超大规模集成电路不断出现，数据通信技术不断进步，PLC迅速发展。PLC进入九十年代后，工业控制领域几乎全被PLC占领。国外专家预言，PLC技术将在工业自动

7、化的三大支柱（PLC、机器人和CAC/CAM）种跃居首位。我国在八十年代初才开始使用PLC，目前从国外应进的PLC使用较为普遍的由日本OMRON公司C系列、三菱公司F系列、灭国GE公司GE系列和德国西门子公司S系列等。PLC实质是一种专用于工业控制计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，中央处理单元(CPU)，如图1所示。图1-1 PLC原理示意图PLC具有高可靠性：所有的I/O 接口电路均采用光电隔离使工业现场的外电路与PLC 内部电路之间电气上隔离；各输入端均采用R-C 滤波器其滤波时间常数一般为10-20ms；各模块均采用屏蔽措施以防止辐射干扰；采用性能优良的开关电源；对采用的器件进行

8、严格的筛选；良好的自诊断功能一旦电源或其他软硬件发生异常情况CPU立即采用有效措施以防止故障扩大； 大型PLC 还可以采用由双CPU 构成冗余系统或有三CPU 构成表决系统,使可靠性更进一步提高。丰富的I/O 接口模块：PLC针对不同的工业现场信号如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位；强电或弱电等； 有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀；直接连接另外为了提高操作性能它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络它还有多种通讯联网的接口模块等等。采用模块化结构：为了适应各种工业控制需要除了单元式的小型PL

9、C 以外，绝大多数PLC 均采用模块化结构，PLC 的各个部件包括CPU 电源I/O 等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。编程简单易学：PLC的编程大多采用类似于继电器控制线路的梯形图形式，对使用者来说不需要具备计算机的专门知识，因此很容易被一般工程技术人员所理解和掌握。安装简单维修方便：PLC不需要专门的机房可以在各种工业环境下直接运行，使用时只需将现场的各种设备与PLC 相应的I/O 端相连接即可投入运行，各种模块上均有运行和故障指示装置，便于用户了解运行情况和查找故障，由于采用模块化结构，因此一旦某模块发生故障用户可以通过更换模块的

10、方法使系统迅速恢复运行。1.2 烧结主风机系统控制烧结主风机的启动顺序是：先关闭风机前后阀门，抽风机开机前先启动油泵，当油压达到0.07Mpa时，空载启动风机，再开烧结机，最后开启风机前后阀门，用阀门开度来调节风量。1）抽风机启动条件。 前后阀门处于关闭状态，油压达到0.07Mpa并出现灯光显示才能启动。 2）油泵转换环节 设备润滑由装于风机同轴上的齿轮泵供给。风机启动后，油泵继续运行45秒才停泵。风机停转后，要求油泵再工作20分钟。3）润滑系统保护和监视系统 风机正常运行时，润滑系统不能中断。当油压下降时，除了发出声光信号外，油泵自动投入工作。如果油压仍不正常，则延时2分钟，自动关闭进出口阀

11、门，延时3分钟断开油断路器，停抽风机。2 烧结主风机硬件设计2.1 烧结主风机控制系统I/O分配表表2-1 I/O分配表（输入端）输入PLC端口作用硬件代码PLC端口作用硬件代码X000启动按钮SB9X011启动风机SB3X017开前阀门开关Y1X012关闭风机SB4X001关前阀门开关Y2X013油压达到0.07MPa下限SQ1X002开后阀门开关Y3X015启动烧结机SB5X004关后阀门开关Y4X016关闭烧结机SB6X007启动油泵SB1X020油压正常出口SQ2X010油泵关闭SB2X014油压下降SQ3X023关闭油断路器SB7X026油压正常出口SB8表2-2 I/O分配表（输出

12、端）输出PLC端口作用硬件代码PLC端口作用硬件代码Y006前后阀门全关KM0Y017烧结机运行显示灯L4Y005前后阀门全开KM1Y011启动风机继电器KM3Y014油压下降报警灯L2Y007油压启动继电器KM5Y021烧结机运行继电器KM4Y015油压正常显示灯L3Y013油压达0.07mpa时的灯光L1Y016油压下降出口继电器KM8Y021烧结机运行继电器KM6Y023关闭油断路器继电器KM72.2 烧结主风机控制系统端口接线图根据设计的I/O分配做硬件的端子接线图如图2所示：图2-1 烧结机端子接线图2.3 主控电路图 M1 M2FR1FR2KM1KM2FUUVW图2-2 主控电路图

13、2.4 元件选型电机及电气元件的选择：按照工作要求及工作条件选用三相同步电动机，封闭式结构，电压380V Y132M-6型，额定功率2500KW，同步转速为1000r/min，满载转速为960r/min额定电流9.4A。接触器型号CJX2-32,额定电流32A。热继电器型号JR20-63,32-47A热继电器。熔断器型号RT14-32,适用与交流50HZ、额定电压交流380V、额定电流至32A的配电线路中作过载和短路保护。在之前的I/O分配表中可以知道，要选择的PLC需要至少4个输入端和14个输出端。通过对三菱FX2N系列中的各种信号进行查询，选定FX2N-32MR。这款PLC的I/O点一共有

14、28个，分别是16个输出端和12个输入端。3 烧结主风机软件设计3.1 流程图图3-1流程图3.2 烧结主风机系统控制状态转移图图3-2 烧结主风机系统控制状态转移图3.3 时序图图3-3 时序图4 调试过程4.1 调试过程首先，将设计好的程序写入PLC后，逐条检查，看是否有书写错误。其次，用PLC自带的功能调试一下后，导出程序。然后用PLC仿真软件进行仿真，全程监视程序的执行情况。根据功能表图，在适当的时候用开关或按钮来模拟实际的反馈信号，如限位开关触点的接通和断开。对于顺序控制程序，调试程序的主要任务是检查程序的运行是否符合功能表图的规定，即在某一转换条件实现时，是否发生步的活动状态的正确

15、变化，即该转换所有的前级步是否变为不活动步，所有的后续步是否变为活动步，以及各步被驱动的负载是否发生相应的变化。 在调试时应充分考虑各种可能的情况，对系统各种不同的工作方式、有选择序列的功能表图中的每一条支路、各种可能的进展路线，都应逐一检查，不能遗漏。发现问题后应及时修改梯形图和PLC中的程序，直到在各种可能的情况下输入量与输出量之间的关系完全符合要求。 程序中某些定时器的设定值过大，为了缩短调试时间，可以在调试时将它们减小，模拟调试结束后再写入它们的实际设定值。 在程序调试过程中出现了只能单周期运行，而不能循环运行，经过程序运行监控，一步一步检查，最后解决了问题。4.2 调试图图4-1 按

16、下启动按钮X000，关闭风机前阀门X000和风机后阀门X004，关闭前后阀门继电器Y006启动图4-2 在风机启动之前要先开启油X007，油泵启动继电器Y007启动图4-3 当油压达0.07mpa时其显示灯光Y007亮起来图4-4 按下启动风机按钮X011，则启动风机继电器Y0111启动图4-5 油泵启动延时45秒后复位了图4-6 按下启动烧结机的按钮X015则烧结机继电器Y021启动图4-7 开启风机的前阀门X017和风机后阀门X002,则开启前后阀门继电器Y005启动图4-8 按下烧结机启动器按钮X015时，烧结机运行显示灯Y017亮了图4-9 接下来按下关闭风机前阀门按钮X001和风机后

17、阀门按钮X004，则前后阀门继电器Y005复位图4-1 按下烧结机停止按钮X016 图4-11 则烧结机复位图4-12 按下关闭风机按钮X012图4-13 则风机运行复位Y011图4-14 在风机停转后按下油泵启动按钮X007 图4-15 则油泵启动延时分钟后停泵润滑保护系统图4-16 在油压下降时图4-17 则油压下降报警灯Y014会亮同时油压下降出口继电器Y016启动图4-18 按下油泵启动按钮X007 图4-19 油泵启动继电器Y007工作,接下来开始判断，如果油压显示仍然不正常X026 图4-20 则油压不正常出口继电器Y022启动图4-21 按下关闭风机前阀门按钮X001和风机后阀门

18、按钮X004图4-22 延时两分钟后关闭风机前后阀门图4-23 延时2分钟后按下油断路器关闭按钮X023，则延时3分钟后关闭油断路器图4-24 关闭油断路器后则按下关闭风机按钮X012则机器运行停止然后执行风机停转后的命令判断正常时图4-25 油泵启动后如果进入判定阶段判定油压正常，则机器继续正常工作结束语通过这次设计实践，我学会了PLC的基本编程方法，对PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在对理论的运用中，提高了我们的工程素质，在没有做实践设计以前，我们对知道的撑握都是思想上的，对一些细节不加重视，当我们把自己想出来的程序与到PLC中的时候，问题出现了，不是不能运行，就是运行的结果和要求的结果不相符合。能过解决一个个在调试中出现的问题，我们对PLC 的理解得到加强，看到了实践与理论的差距。 通过合作，我们的合作意识得到加强。合作能力得到提高。上大学后，很多同学都没有过深入的交流，在设计的过程中，我们用了分工与合作的方式，每个人互责一定的部分，同时在一定的阶段共同讨论，以解决分工中个人不能解决的问题，在交流中大家积极发言，和提出意见，同时我们还向别的同学请教。在此过程中，每个人都想自己的方案得到实现，积极向同学说明自己的想法。能过比较选出最好的方案。在这过程也提高了