基于PLC免烧砖机设计

1、中原工学院毕业（设计）开题报告目录1 课题研究的目的和意义.2 1.1 免烧砖机的出现和介绍.2 1.2 免烧砖机的设备用途.2 1.3 砖机的分类和工作原理.2 1.4 免烧砖机目的与意义.32 研究现状和分析.4 2.1 免烧砖机生产发展趋势.4 2.2 免烧砖机设备特点.43 设计内容.5 3.1 设计任务简介.5 3.2 基于PLC控制的免烧砖机组成.5 3.3 基于PLC控制的制砖机的运行过程.5 3.4 基于PLC控制的制砖机可编程控制系统的实现.6 3.5 西门子S7-200 PLC.6 3.6 PLC的发展历程.6 3.7 S7-200 PLC 系统的基本组成.64 本学期计划

2、.75 参考文献.87课题名称：基于西门子S7-200 PLC控制的免烧砖机1 课题研究的目的和意义1.1 免烧砖机的出现和介绍二十世纪七十年代，我国引进俄罗斯的八孔转盘式灰砂砖机，利用河砂及少量粉煤灰加水泥或陈化后的白灰压制灰砂砖；但其圆盘转动，每次只能压一块砖，产量低，压头钢性下压，大掺量使用工业废料粉煤灰时制品排气不足出现分层现象，不能满足国家墙改要求及符合当时国家产业政策。为了提高产量，弥补其排气不足制品容易分层的弊端，国内机械工程技术人员研制出每次压两块砖、三块砖甚至四块砖的曲轴式双曲柄机械压砖机。 由于其特殊的预压缓冲上压头的设计及可调整下料深度。使其可胜任当时国家对大掺量使用粉煤

3、灰做原材料制砖作为新型墙体材料的产业结构政策的要求得以实现。该种设备继承八孔转盘式压砖机的无需托板，直接码垛的优点，更以其机械运动的稳定及牢靠性，每分钟成型1517次，保证了单台设备的产量及制品质量。因当时国家标准只有比较老的灰砂砖标准和烧结砖标准，而这种设备做出来的砖只能以这两个标准来检测。实际检测中不从外形到质量都符合或超过当时的灰砂砖标准和烧结砖标准，根据这种砖成型后类似水泥构件的自然养护方式，不需要建窑不需要烧，于是这种“免烧砖”的叫法从此传开。1.2 免烧砖机的设备用途主要用于粉煤灰、河沙、海沙、山沙、矿粉、炉渣、石粉、煤渣、煤矸石、尾矿渣、化工渣等为主要原料添加一定比例的水泥或白灰

4、等胶结材料进行砖的压制成型。根据模具不同可压制外形为标准砖、多孔砖、盲孔砖、空心砖、路面砖及特殊需求的砖类；根据后期养护工艺可分为自然养护的免烧砖和蒸压养护的蒸养砖（蒸压砖）等。是符合国家产业政策及国家新型墙墙体材料改革倡导的环保型墙体材料加工设备。1.3 砖机的分类和工作原理“砖机”是生产砖设备的统称，按照不同的分类标准，种类很多，按照烧结与否可以分为：烧结砖机和免烧砖机；烧结砖机生产砖坯的过程： 用粘土搅拌机将粘土进行搅拌，配一些沙子，和石粉，搅拌匀称，后经过传送带，输送到真空砖机里，在经过真空砖机真空压力挤压，成型砖坯，砖坯出来后、在经过分坯机进行分坯机，切割成大小均匀的砖坯，然后在经过

5、码坯机的自动抓坯，放在窑车里，进炉窑烧制。免烧砖机的生产过程：用鄂式破碎机将生石灰进行破碎进入粉磨机中进行研磨与其他配料进行搅拌均匀进入消化仓进行消化进入轮碾机进行轮碾由液压砖机压制成型进入蒸压釜进行蒸压养护十天左右的晾晒成品。简单概括如下：原材料科学配比-加水搅拌-高压震动成型-短时间晾晒-成品出厂1.4 免烧砖机目的与意义由于传统的烧结砖需要大量取用粘土，更有甚者直接破坏耕地取土源，不仅破坏了我国国土资源的完整性，同时烧结砖生产中煤炭燃烧后给大气环境造成了严重的污染。“国家建设部、国家经贸委、国家质量技术监督局、国家建材局1999年295号文件规定我国一百六十个城市限时禁用粘土实心砖”，吹

6、响了全国墙体改革“禁烧限红，推广新型墙材大力发展”的号角。2001年6月5日，国家经贸委以国经贸资源2001550号文件发出通知，将中西部10个省会城市列入限时禁止使用实心粘土砖城市名单。同时规定了“其他省会城市，最迟在2005年底前实现禁止使用实心粘土砖的目标。”这给新型墙材、新型墙材设备的发展奠定了基础带来了机遇。随着人民生活水平的提高，住房条件得到显著改善，近年来城镇化步伐的加快,住宅建筑量日益增大，据统计我国每年基础建设建筑量庞大，近年来增长迅速。过去技术落后，使用柴火烧制粘土砖。砖窑烧砖时大量使用木炭和煤炭，高耸的烟囱排出滚滚浓烟，不仅会污染大气破坏环境，而且还破坏了大量农田。烧结粘

7、土砖会排放大量的二氧化碳，据统计每年排放到大气中的二氧化碳超过1.7亿吨，造成了城市的酸雨和全球的温室效应。为了减少人类对环境的破坏， 2011年我国开始严格限制烧结砖的产量，并且禁止使用粘土砖。面对庞大的市场需求，而且又必须保护好环境，减少能源的损耗，免烧制砖机的出现解决了这一棘手问题。高效利用粉煤灰、炉渣、石粉、脱硫灰、矿渣、煤矸石、磷石膏、尾矿砂等生产新型墙材，如蒸压粉煤灰砖、蒸压灰砂砖、加气混凝土制品等。也应用于生产高掺量粉煤灰烧结砖、煤矸石烧结砖、石粉制砖、建筑垃圾制砖、生活焚烧垃圾渣制砖、废土制砖及各种砌块、电厂脱硫石膏综合利用等，是大型、自动化、现代化利废制砖生产线的首选。利用粉

8、煤灰/尾矿砂/脱硫灰/炉渣/矿渣/石材废弃物/电石渣/磷石膏等制砖，利废率达90%以上，每条线年消纳固体废弃物近10万吨，制品质量高（强度20Mpa）、成本低。生产线主机设备通过更换模具，可生产不同规格的多孔砖及空心砌块产品。该生产线还适用于其它各种以固体废弃物为原料的蒸压或烧结墙体材料的生产，如高掺量粉煤灰烧结砖、煤矸石烧结砖、建筑垃圾制砖、生活焚烧垃圾渣制砖、废土制砖及各种砌块、电厂脱硫石膏综合利用等。2 研究现状及分析2.1 免烧砖机生产发展趋势每年用于基础建设产生和北方暖气供暖所产生的能耗至少占到了我国年能耗总量的15%。而且粘土砖在生产过程中会排放出大量的烟灰，污染严重，种种原因限制

9、了烧结砖项目。因此面对巨大的市场需求，免烧制砖机得到了快速发展。免烧砖机市场中主要有：水泥砖机、液压压砖机、制砖机、砌砖机等。全自动制砖机在市场上应用广泛，其具有自动化程度高，产量大，品质好等特点，备受欢迎！ 经过40多年的发展，国内外制砖机等机械设备发展迅速。世界上许多国家的制砖机公司不断研发出新型的制砖机。意大利有SACMI、SITI等四家公司主要生产墙地砖压制成形机械设备。德国制造自动控制制砖机设备的生产商有LADS BUCHER、DORST等公司，国内生产商也不甘落后，积极研发全自动控制的制砖机。国内外未来制砖机产品发展的趋势是：(1) 推出宽台面的液压砖机许多企业推出了宽台面的液压砖

10、机，制砖机中还增加压制砖坯的模块数，从而提高了生产效率。(2) 大吨位制砖机数年前市场中出现3000，4000吨大吨位液压砖机。(3) 过滤液压油并保持液压系统的清洁液压系统液压油的不干净往往会导致液压系统发生故障，所以很多企业特别注重液压系统中的液压油，保持液压油的清洁，并且采取在油泵的进口和出口处设置液压油过滤系统，全面全方位保持液压油的清洁。(4) 简化液压控制系统,减少液压系统的能耗在国外液压制砖机系统动力系统用高效变量泵驱动取代定量泵，增加了许多回收系统，将能源的损耗将至最低。2.2 免烧砖机设备特点1、采用砌块机先进技术，厚重沉稳，吸震效果显著。2、采用电脑控制系统，液晶触摸屏调整

11、参数，配备数据输入、输出装置，实现人机对话。3、电脑控制系统具备自锁功能，上一个动作不到位，下一个动作无法执行，避免了误动作的产生，以免对机台造成损害。并可通过电话线实现远程故障诊断。4、重心极低，振动台距地面486MM，确保余震90%导入地面，延长设备寿命。5、制品范围广。加装二次布料设备，可同时生产空心砌块，多排孔转，空心砖，路缘石，劈裂块，彩色路面砖，植草砖，水洗砖等多种制品。6、振压分离技术。加装振动支撑板，同时加装副压头，配吸震橡胶垫，彻底隔阻振压干涉。7、振动主轴采用万向节传动轴传动方式，确保传动速度准确。使用寿命长，避免了皮带传动经常更换皮带的麻烦。8、所有机型全部采用变频器，彻

12、底实现主轴电机不停转，从而从根本上解决了主轴电机升温问题。9、采用振动力调整系统，每台砌块主机由多种振动力可调，从而达到缩短振动时间，提高制品密实度，节省水泥的目的。 10、激振力强劲，振幅达2Mm，激振加速度达15g，使物料在2秒左右快速成型，水泥充分液化，在普通重量配比条件下，装强度可提高一个等级。影响。3 设计内容3.1 设计任务简介基于PLC控制系统由限位开关，压力传感器，PLC控制器，变频器等部件组成，由PLC控制部件执行，由组态软件对其进行监控。3.2 基于PLC控制的免烧砖机的组成该控制系统组成包括：10个光电开关作为限位开关检测各个动作是否归位，1个压力传感器检测压模压力大小调

13、节压模压力，2台变频器分别调节震模频率和油泵电机的转速，1台西门子S7-200PLC控制各个器件协调运行。3.3 基于PLC控制的制砖机的运行过程(1) 基于PLC控制的制砖机控制系统的简易工作图自动控制的制砖机系统是利用PLC把传感器采集的相关参数-模拟量转换成数字信号，然后将数字信号与给定值进行比较，通过程序中参数比较处理，输出相应的控制信号进行控制。制砖机中PLC通过压力传感器检测压模的压力并与设定值相比较，如果压模的压力比设定的压力值小，PLC通过控制变频器提高油泵转速来达到增加压头压力的目的。若压头的压力大于设定的压力，PLC控制变频器降速，减轻压槽的压力大小。制砖机通过震模震动制造

14、出密度不同的砖型，通过变频器变频来控制震模震动频率的快慢，自动控制制砖机系统简易工作图如图2.1所示。图2.1 自动控制制砖机系统简易工作图3.4 基于PLC控制的制砖机可编程控制系统的实现PLC技术运用范围越来越广泛，PLC因为稳定，高效，在工业中运用无所不能。在制砖机中使用PLC可实现制砖机的自动化运行。3.5西门子S7-200PLC德国西门子S7-200系列的PLC是西门子PLC的主流产品，其功能强大，性价比高，应用范围广泛，深受国内外用户的欢迎，在国内外具有较高的市场占有率。3.6 PLC的发展历程在20世纪60年代，工业上生产线的自动控制系统绝大多数都是继电控制装置。当生产每一样产品

15、更换时都必须对继电器控制装置进行重新设计。但是随着生产技术的发展，产品更新换代越来越快，这样继电控制装置就需要经常更换，花费巨大，成本高，甚至阻碍了产品的更新周期的缩短。为了改变这一现状，人们开始研发新型工业控制装置可编程控制装置3。编程逻辑控制器早期简称PC，后来改称为PLC。3.7 S7-200 PLC 系统的基本组成S7-200CPU22X系列PLC，是S7-200CPU21X系统的替代产品，由于它具有多种功能模块和人机界面可供选择，因此很容易组成PLC网络。S7-200 PLC3硬件系统的组成采用整体式加积木式，即主机中包括I/O设备端口，各种的功能扩展模块。S7-200 PLC46由

16、基本单元，存储器，通信口，电池，LED指示灯，I/O端子组成。 基本单元基本单元为S7-200 CPUXP模块，也称为主机。(1) 中央处理器单元可编程控制器实质上就是一台专用的工业控制计算机，通常每一个主机模块上都安装有一个或多个中央处理器（CPU）。若是多个CPU，那其中必定有一个主CPU，其他的为辅助CPU，他们协同工作，从而提高了整个控制系统的运算速度和功能，缩短了程序的执行时间。西门子公司的S7-200CPU22X系列系列产品有5种基本的型号：CPU221、CPU222、CPU224、CPU226模块。CPU224模块的参数为：I/O总数为24点，输入点有14点，输出点有10点；具有

17、比例积分微分（PID）控制器的功能；具有1个RS-485通信口和2个高速脉冲输出端；运行快，功能强，可带7个扩展模块；CPU装置有高速计数器，还支持三种通信协议，分别为PPI通信协议，MIP通信协议，自由口协议通信协议（户可以自己规定协议），适用于功能较强的中型或小型的控制系统。(2) 存储器PLC的存储模块主要用来存储用户程序，也能作为系统的辅助内存，在结构上内存模块都附加于CPU模块之中。存储器的种类很多，按存储类型可以划分为四种，分别为：ROM，EPROM，EEPROM，RAM。有多种安装形式，IC卡、直接插入的集成块、存储器板等。(3) 通信口PLC产品一般都带有通信口。S7-200主机模块上都至少有一个或两个通信口。其中若PLC有两个通信口，那么一个可用于与编程器相连，另一个用于与上位机相连。(4) 电池在主机模块中有锂电池，主要用于防止在掉电时用户程序和数据丢失。(5) LED指示灯LED指示灯安装在PLC主机模块上是用于显示PLC运行的工作状态。(6) I/O端子PLC有很多I/O模块，其中输入端子是PLC与外部输入信号连接。输出端子是PLC与负载连接。输入/输出扩展接口是PLC主机为了扩展输入/输出点数和类型的模块。4 本学期计划12周 毕业论文开题报告。35周 免烧砖机工作特性研究，学习相关编程建模方法。69周