基于PLC自动加料机控制系统设计

基于PLC自动加料机控制系统设计毕业设计（论文）报告题目基于PLC171（设计）承诺书本人郑重承诺：1、本论文（设计）是在指导教师的指导下，查阅相关文献，进行分析研究，独立撰写而成的。2、本论文（设计）中，所有实验、数据和有关材料均是真实的。3、本论文（设计）中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或机构已经撰写发表过的研究成果。4、本论文（设计）如有剽窃他人研究成果的情况，一切后果自负。013料。运行以来，发电厂一直采用人工装载基料的方式进行手工包装，然后由人3.5[1]。为了解决上述问题，本文设计了循环流化床锅炉自动给料系统，根据系统的技术需求，进行了设备的选型，并且有机的结合了可编程控制器和继电器技术，对系统实现了全自动化控制。75T/h1.1环境的污染。机械设备、系统和生产管理过程中，自动化控制直接根据人们的需求进行信息检测，自动化处理，分析，判断和运行控制，而不需要人工或者只需要几个人直接参与来实现目标。自动化技术广泛的应用于各个领域，主要包括工农商业，军事保护，医学研究，交通运输，生产生活的各个方面。自动化技术的发展在很大程度上扩大了人体各个器官的功能，并且逐步使人们摆脱沉重的体力劳动或者复杂的脑力劳动，改善了过去人们工作的恶劣环境[2]。自动化在生产生活中的应用改善了人们的思维方式，提高了人们认识世界改造世界的能力。因此可以说，自动化是现代社会进步的重要标志，也是科技、国防、工业、国家发展的重要标准。从一个国家自动化程度的发展就可以看出国家的发展。他并非一直是静止不前的。过去人们所理解的自动化，只是通过机械的动作而不是人为的劳动来实现自动化目标或综合特定的自动化任务，而实质上这只是手工劳动，并不是代替人类劳动的想法。随着现代社会经济和科技的发展，计算机得到越来越广泛的应用，信息技术也得到了突飞猛跃的发展，现代的自动化技术已经不仅仅是可以代替简单的人类劳动。结合与计算机技术，现在的自动化已经可以实现使用机器，或者特定的计算机指令来代替或者协助人类脑力的劳动，从而真正的实现自动化。自动化控制的发展趋势自动化控制目前正朝着更先进、更稳定、更可靠的方向发展，同时自动化生产线所面对的工艺也具有更高强度，更具有设计性的特点。在机械制造业，自动化铸造、冲压、热处理、焊接、切割、装配都已经实现了自动化，并且可以实现综合的自动化生产线，包括钢坯制造、加工、装配、检验、包装等各种工艺。自动化生产线的发展2.1送机，自动上底料系统就可以实现自动装载过程。要求设计一台锅炉自动上底料系统，主要的设备有刮板运输机，斗式提升机，螺旋给料机，料仓四部分[5]。所有的操作和控制都在主控室进行，每一个设备上都有启动和停止按钮，以及一个为PLC提供输入信号的开关。上底料系统的的控制方式采用自动连锁和手动独立两种方式。在煤炭开始或停止供应时，每台设备都遵循一定的顺序进行启动或者停止，同时在设备启动停止过程中设置合理的时间间隔。启动时间隔时间设置为十二这样就可以确定停车之后各种设备中没有剩余的煤炭。在实际运行过程中，当有一台设备发生故障的时候也要及时的报警并且停车，停车顺序从前往后，进给方向也就是前方的设备立即停止，后面的设备按照一定的延迟顺序连锁停车。停车之后可以选择启用备用设备，特殊情况下也可以选择两台设备交叉供电这个时候也要能显示每个设备的运行及装载情况，出现问题时及时报警并停车。系统机械本体设计方案通过现场测量，锅炉刮板运输机要安装在7送，因此大大降低了运输过程中的扬尘污染。在地面上设计安装一个底料仓，然后将经过粉碎筛选后的底料通过叉车等存储在底料仓中。为了实现斗式提升机的自动装载，结合底部物料的特点，螺旋给料机可以用来将底部料仓出口排出的底部物料输送到斗式提升机。通过以上分析可以确定，火电厂所使用的循环流化床锅炉自动上底料系统主要有四部分组成，包括埋式刮板机、斗式提升机、螺旋给料机和料仓。最终的底料通过埋式刮板输送机分配到炉前刮板机上进行自动加料，每台设备都采用埋式或箱式密封，这样可以很大的减少运输过程中对环境的污染，也可以保护工人的身体健康，提高周围的环境质量。设计方案如图2-1所示。1.2.3.4.5.6.7.埋式8.9.10112-1倾斜和垂直输送物料,在水平刮板输送中使用扁条的刮刀,松散材料可以随着刮板一起向前移动是由于，埋入材料中的链条和刮板的松散材料层之间存在着切割力，而这个切割力又大于凹槽壁松散材料阻力。此时的材料层高度和凹槽宽度的比值在一定范围内，因此材料也可以稳定地流动。为了避免出现滑移或者脱落现象，提升机的下部安装有重力装置，这个装置能够保持一定的张力，使斗提机可以自动张紧。为了避免意外情况发生时对于斗提机的影响，料斗设计的具有一定的耐受性，发生故障时可以有效地保护零部件。斗式升降机适用于输送粉状、粒状、小块状、体积密度1.5/立方米的粉类研磨材料，如煤、砾石、水泥、砂粒、颗粒、TH250°C粉末状、小批量的物料。运输的距离为两米至七十米不等，具体的尺寸可以根据要求进行定制。螺旋给料机的结构简单新颖，维修保养方便，密封性能好，各种操作指标也非常先进，因此非常适用于各种工艺设备。外部还配有防尘罩装置，在工作的过程中也能有效的保护环境和工人的身体健康。控制系统设计方案随着现代社会经济和科学技术的发展，对工业[7]。当有事[14]。而使用锅炉自动上底料系统统是一个非常严重，并且极具现实意义的问题。根据需要达到的系统自动化要求，以及埋式刮板机，斗式提升机，螺旋给料机的技术参数，工作过程中可以采用继电器控制系统或可编程控制器。继电器控制系统的优点是价格低廉，电路设计简单，同时继电器的缺点也十分明显，继电器设备容易受外界的影响，使用寿命短，并且继电器的控制系统非常不易于维护，主要应用于早期的设备。相比于继电器控制系统，可编程控制器具有更多的优点。可编程控制器的环境适应性强，具有更好的性能指标，可以适应恶劣的环境。可编程控制器以微处理器为系统核心，有机的结合了计算机技术，微电子技术，自动化技术等。另外，可编程控制器的使用寿命也很长，便于维护保养，可以适用于多种自动化控制，比传统的继电器技术具有更好的兼容性，也区别于一般的微电脑控制系统，因此，目前工业中应用的大多数是可编程控制器系统。除去以上介绍的优点外，可编程控制器在控制中还具有重要的作用，主要包括以下几方面：（1）可编程控制器具有灵活的结构，不容易受环境的影响。只要在有电的情况下就可以进行可编程控制器的安装和设计。在安装完成之后可以随机的改变接口的数目。在这些因素的影响下，系统能够实现很高的工作效率，有效地防止了资源的浪费。（2）在传输时可编程控制器的带宽是稳定的，具有很高的传输速度，可以很流畅的在线观看DVD电影，可编程控制器能够为很多应用平台提供速度保证，主要原因在于可编程控制器可以提供高达14MPS的带宽。可编程控制器具有较低的成本。在应用可编程控制器的时候不需要布线，可以直接利用现有的低压配电设施，有效地节省了资源。使用[8]。和传统的控制器技术相比，可编程控制器大大降低了使用成本，并且可编程控制器的工期较短易于管理。在带来便利性的同时也没有提高经济成本，目前接入宽带互联网的用户每月花费大约在七十元左右，这与很多地方的非对称数字用户线路也是相同的。可编程控制器的应用十分广泛。可编程控制器以电力线作为通45MBPS可编程控制器技术目前已经广泛地应用于电力电子技术和自动控制设备，这些新技术的应用提高了劳动生产率，减轻了人工的劳动强度，对产品质量的提高也有很大帮助。而随着社会的发展及自动化控制的发展，代表现代电气技术的变频器也开始了广泛的应用。变频机具有优良的控制特性，在实现功能的同时还能节省成本，因此变频器正起着越来越重要的作用。变频器技术结合了计算机技术，相比于传统的技术，变频器技术能够更好地改进工艺流程，提高生产的自动化水平，实现绿色生产。在实际的加工过程中，变频器技术的运行十分流畅，可以实现很快的运行速度，在结合了计算机技术的基础上，变频器技术的发展已经越来越快。通过上述的比较分析可以确定，在循环流化床锅炉的设计过程中，选择可编程控制器为核心部件，从而实现控制三台变频器实现顺序启动，逆序停止。同时也符合上底料系统自动化的要求。根据自动化系统的生产工艺流程可以确定，启动顺序为刮板运输机、斗式提升机、螺旋给料机，停止顺序和启动顺序相反，控制系统原理图如图2-2所示。2-23可以确定，循环流化床的三台输送设备的选型结果。在整个进料过程中，首先需要考虑的是一次进料需要的数量。只有计算出总量，才能确定每次进料过程中三台设备的总量，进而推算出所需设备的型号。综合考虑各种因素可以知道，所需要的总量比上螺旋给料机上料需要的时间可以得到螺旋给料机的输送能力，确定好螺旋给料机的输送能力之后可以确定其他两台设备的型号。为了使系统安全进行，其他两台设备的输送能力需要大于螺旋给料机的运输能力，这样才不会造成物料在其他机器上卡住，同时埋式刮板机的运输能力也要大于斗式提升机，料仓的容量要大于埋式刮板机的给料量。这样会造成资源的浪费，劳动生产率的降低。根据实际情况，将设备的启动时间进行优化，从而可以充分地利用每台设备。考虑到料斗仓结构的问题，每次送料可能会不均匀，因此设备的运输能力要大于基数。通过统计和计算可以知道，循环流化床锅炉在每次点火之前需要铺设材料，铺设材料大约需要三个小时，共铺设8.64立方米的材料。因此底料装载时间设置为半个小时，其中每台输送设备的运输能力20/每小时之上。在考虑了以上这些指标和每台机械设备的型号尺寸之后可以确定。运输过程中需要的三台设备型号分别为MS250TH250、LS250。这些设备的具体参数可以通过设计说明书得到。三台设备的外部都有外壳，可以有效的减少底料运输过程中对于环境造成的污染，减少了粉尘的挥发。同时还可以很好地保护工人的身体健康。3.1MS250体流就可以在刮板机内部进行运输。本设计所选用的为MS2503-1MS2503-135米。3-1MS250MS250长度m35输送量m3/h36-72输送距离m<80刮板形式TU<150链速m/s0.23-13.2TH250[10]。斗式提升机内部一般有两条平行的传送链，上边有一对传送链轮，下边有一对反向链轮，或上边有一对反向链轮，下边有一对传送链轮。斗式提升机的外部一般有机壳，可以防止底料运输过程中粉尘的飞扬，从而减少对环境的污染。本设计所选用的为TH250斗式提升机，基本介绍如表3-2所示。TH250斗式提升机的二维模型如图3-2所示，其中提升机的高度为14米。3-2TH250TH250(l)3.04.6ZHSH(mm)500×节距（mm)14×509mm250520(m/s)1.2(r/min)44.11（mm）303-23.3LS250新颖，操作维修也十分方便，因此广泛地应用于各种工业自动化。本设计选用LS2503-3LS2503-333-3LS250250250n-转速r/min90Q-输送量m³/h22n71Q18n56Q14n45Q113-344.1PLCPLCPLC当前控制系统的需求，同时还可以满足未来发展的需要。在选择PLC接口。相反的，如果不能全面的考虑当前和未来的目标，所选用的PLC系统可能很快就会被时代淘汰。司的S7-200型PLC，他在使用时可靠性较高，可以方便的扩展，具有较灵活的使用特性，完全可以适用于一些复杂的小中型控制系统。基本的CPUCPI22624/16IO248IO4.2变频器选型作为当前社会发展最快的技术之一，变频器技术结合了电子信息技术、计算机技术以及自动控制原理等相关知识。发展的趋势已经逐步变成交流调速取代直流调速，这对于电气技术来说是一场新的历通过合理的选择变频器的型号，最终可以实现系统的自动化控制。该系统4-14-1/KW4.3I/O配下表所示为输入输出的接口分配。4-2SB1I0.0SA2I0.2SB2I0.3停车按钮SB3I0.4SB4I0.5SB6I0.7SB7I1.0止按钮SB10I1.3SQ1I1.4SQ3I1.64-2电动机KM1Q0.0提升电动机KM2Q0.1给料电动机KM3Q0.2报警电动机KM5Q0.44.4外部接线图下图所示为PLC外部接线图，输入输出口分别对应于相应的按钮或开关、电动机等，外部电压为220V。4-14-2PLC4.5其中包括顺序控制过程以及梯形图程序。4.5.14-34-34.5.24.5.14-4I0.0得电、中间继电器M0.0得电并自锁、Q0.2得电并自锁； I0.4得电Q0.2被断开Q0.0得电并自锁Q0.3得电并自锁； I0.2得电Q0.0失电断开； I0.5得电Q0.1得电并自锁中间继电器M0.1得电并自锁，使得开通延时继电器T37得电并开始计时； I0.3得电Q0.1失电断开、并使得Q0.2再次得电运行； T37计时到后、断开Q0.3、并断开自身计时回路； I0.1电、中间继电器M0.0被断开、既I0.3得电后无法启动Q0.2。上述过程中利用PLC开关量与软件模拟实际流程运行过程。程序完成指定设计要求，能较好的完成工程任务，调试成功。结论锅炉自动上底料系统在实际的工业自动化控制中具有很高的实用随着自动化技术的发展，单机和整机容量的扩大，自动化上底料系统也在不断优化，主要体现在规模的逐步扩大、自动化程度的提高，控制器技术的发展等几方面[12]。目前该系统可以达到的优点如下所示：（1）结合现代自动化技术，很好的实现了自动上底料，解决了工人劳动强度大的问题，并且提高了生产的效率，为企业可以带来很高的经济效益，对于自动化控制的发展也具有很高的纪念意义。在系统的智能化和自动化方面，融合了PLC实现了整个系统的全自动控制。系统中每台设备均采用埋式或箱式密封，减少了底料运输过程于工人身体健康的危害，真正实现了清洁能源的要求。参考文