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1、攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)總結(jié)焦?fàn)t四大車聯(lián)鎖控制的設(shè)計(jì)摘要 本文在參考焦?fàn)t四大車自動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上, 對傳統(tǒng)的四大車控制和當(dāng) 今四大車控制進(jìn)行了對比,并討論以 PLC為技術(shù)基礎(chǔ)的四大車聯(lián)鎖控制過程。四大車之間的運(yùn)行過程是一個(gè)聯(lián)鎖過程, 在設(shè)計(jì)中要考慮各車之間的走位、 通信,要考慮怎樣才能把一個(gè)機(jī)車的信號傳輸給其他各車,以做到各機(jī)車之間 的通信暢通,從而做到聯(lián)鎖控制。PLC改變了原傳統(tǒng)的硬接線程序控制方式為存儲(chǔ)程序控制方式,通過運(yùn)行事 先編制好、并存于程序存儲(chǔ)器中的用戶程序來完成控制功能,控制要求改變時(shí) 只需修改存儲(chǔ)器中用戶程序的部分語句即可。采用PLC取代原繼電器不僅可以提高系統(tǒng)的可靠性
2、,保持原控制功能,同時(shí)增加了若干新功能,這些功能都是 用硬件繼電器難以實(shí)現(xiàn)的,使系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)更合理、功能更完善、可靠性更高 等優(yōu)點(diǎn)。因此,用PLC代替繼電器進(jìn)行控制是必然的,特別是像大型機(jī)組中的 復(fù)雜邏輯控制及關(guān)鍵設(shè)備的控制。本文分析了四大車的聯(lián)鎖控制過程,并對此設(shè)計(jì)出了PLC程序語言,通過實(shí)際要求進(jìn)行了 PLC的設(shè)備選型,包括在實(shí)際生產(chǎn)中的抗干擾分析與設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞 四大車,聯(lián)鎖,PLC 1緒論(或引言)焦?fàn)t主要設(shè)備有焦?fàn)t加熱交換設(shè)備(交換機(jī)),以及推焦車、攔焦車、熄 焦車和裝煤車,統(tǒng)稱為“四車一機(jī)”,后者通常被稱為“四大車”。焦?fàn)t的生 產(chǎn)操作是在各種機(jī)械相互配合下完成的。在焦?fàn)t機(jī)械水平逐步
3、提高的情況下, 四大車之間的協(xié)調(diào)工作,相互間的通信、地址爐號對位、推焦動(dòng)作聯(lián)鎖、裝煤 動(dòng)作聯(lián)鎖以及最終達(dá)到計(jì)算機(jī)集中聯(lián)控等一系列自動(dòng)化技術(shù)問題的解決,對焦 化廠提高生產(chǎn)管理水平、產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益有著十分重要的意義。同時(shí),四 車聯(lián)鎖的實(shí)現(xiàn)能夠確保生產(chǎn)安全和生產(chǎn)嚴(yán)格按計(jì)劃運(yùn)行。四車聯(lián)鎖控制的實(shí)現(xiàn) 能使四車運(yùn)行平穩(wěn)安全,避免了四大車在生產(chǎn)過程中因走位出現(xiàn)問題而導(dǎo)致的 事故,從而增加了焦?fàn)t機(jī)車和焦?fàn)t本體的使用壽命,確保了操作嚴(yán)格按工藝執(zhí) 行,使焦炭質(zhì)量得到了較大的提高,這也同時(shí)提高了生產(chǎn)的自動(dòng)化程度,提高 了生產(chǎn)效率,而且也減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度,從整體上能夠帶來很大的經(jīng) 濟(jì)效益。2煉焦工藝2.1
4、焦化廠工藝概述煤炭焦化即裝爐煤經(jīng)過高溫干餾轉(zhuǎn)化為焦炭、焦?fàn)t煤氣和化學(xué)產(chǎn)品的工藝 過程,指主要從硬煤和褐煤中生產(chǎn)焦炭、煤氣、干餾炭及煤焦油或?yàn)r青等副產(chǎn) 品的煉焦?fàn)t的操作活動(dòng)。根據(jù)最終溫度,有高溫?zé)捊梗?001100C)、中溫?zé)捊梗?60750E)和低溫?zé)捊梗?00580C)。我們通常說的煉焦是指高溫?zé)捊?。焦化廠一般由備煤車間、煉焦車間、回收車間、焦油加工車間、苯加工車2.1。間、脫硫車間和廢水處理車間組成。其生產(chǎn)過程如下圖-備煤與撫煤IITI掙煤氣,.苯精制-苯夷嚴(yán)品m鼓鳳拎凝卜、寧氨產(chǎn)品焦油引焦油枷工I焦油加工產(chǎn)品圖2.1焦化廠的生產(chǎn)流程2.2煉焦工藝簡介煉焦化學(xué)工業(yè)是煤炭化學(xué)工業(yè)的一個(gè)重要部
5、分,煤炭主要加工方法是高溫 煉焦(950-1050攝氏度)和回收化學(xué)產(chǎn)品。產(chǎn)品焦碳可作高爐冶煉的燃料, 也可用與鑄造、有色金屬冶煉、制造水煤氣;可用于制造生產(chǎn)合成氨的發(fā)生爐 煤氣,也可用來制造電石,以獲得有機(jī)合成工業(yè)的原料。在煉焦過程中產(chǎn)生的 化學(xué)產(chǎn)品經(jīng)過回收、加工提取焦油、氨、萘、硫化氫、粗苯等產(chǎn)品,并獲得凈 焦?fàn)t煤氣、煤焦油、粗苯精制加工和深度加工后,可以制取苯、甲苯、二甲苯、 二硫化碳等,這些產(chǎn)品廣泛用與化學(xué)工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、耐火材料工業(yè)和國防工 業(yè)。凈焦?fàn)t煤氣可供民用和作工業(yè)燃料。煤氣中的氨可用來制造硫酸氨、濃氨 水、無水氨等。煉焦化學(xué)工業(yè)的產(chǎn)品已達(dá)數(shù)百種,我國煉焦化學(xué)工業(yè)已能從焦 爐煤
6、氣、焦油和粗苯中制取一百多種化學(xué)產(chǎn)品,這對我國的國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有 十分重要的意義。現(xiàn)代煉焦生產(chǎn)在焦化廠煉焦車間進(jìn)行。煉焦車間一般由一座或幾座焦?fàn)t及 其輔助設(shè)施組成,焦?fàn)t的裝煤、推焦、熄焦和篩焦組成了焦?fàn)t操作的全過程, 每個(gè)爐組都配備有裝煤車、推焦車、攔焦機(jī)、熄焦車和電機(jī)車,一側(cè)還應(yīng)設(shè)有 焦臺(tái)和篩焦站。近來開發(fā)的煉焦新工藝還有:配入部分型煤煉焦的配型煤工藝、 用搗固法裝煤的煤搗固工藝、煤預(yù)熱工藝等。3四大車聯(lián)鎖控制過程技術(shù)分析3.1四大車的工作過程3.1.1 熄焦車工作過程在煤氣工長排出出爐計(jì)劃及時(shí)間后,將計(jì)劃及推焦時(shí)間通過鍵盤輸入給計(jì) 算機(jī),由于熄焦車推焦過程中需移動(dòng)一個(gè)車身的距離,則在編程時(shí)
7、以車身的一 個(gè)邊為基準(zhǔn)即該爐號位置,在這個(gè)車身范圍內(nèi)計(jì)算機(jī)的聯(lián)鎖接點(diǎn)閉合,允許司 機(jī)發(fā)出允許推焦信號.當(dāng)超出這個(gè)范圍計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖接點(diǎn)打開,禁止發(fā)出允許推 焦信號。3.1.2 攔焦車工作過程在煤氣工長排出出爐計(jì)劃及時(shí)間后,將計(jì)劃及時(shí)間通過鍵盤輸入計(jì)算機(jī), 當(dāng)推焦車到達(dá)所要推的爐號時(shí),計(jì)算機(jī)通過與計(jì)劃要出爐的爐號相比較。如一 致則允許導(dǎo)焦柵插入,否則禁止導(dǎo)焦柵插入并發(fā)報(bào)警信號。在導(dǎo)焦柵插入后, 通過載頻聯(lián)鎖發(fā)出允許推焦信號。3.1.3推焦車工作過程在煤氣工長排出出爐順序時(shí)間后,通過鍵盤輸入給計(jì)算機(jī),推焦車在到達(dá) 所要推的爐號時(shí),計(jì)算機(jī)通過與計(jì)劃相比較,并在收到熄焦車,攔焦車允許推焦信號后,如爐號一致
8、,則聯(lián)鎖接點(diǎn)閉合,否則聯(lián)鎖接點(diǎn)打開禁止推焦桿推出, 在推焦桿推完焦退出后,計(jì)算機(jī)與計(jì)劃時(shí)間相比較并存貯推焦時(shí)間,以備查詢。3.2四大車在生產(chǎn)中的任務(wù)在焦?fàn)t四大車中,裝煤車在焦?fàn)t爐頂上行駛,其任務(wù)是從煤塔取煤,將煤 料裝入炭化室,操縱焦?fàn)t上升管和集氣管的有關(guān)設(shè)備,以及除塵管道的對接。 推焦車設(shè)在焦?fàn)t的機(jī)側(cè),其主要作業(yè)是:打開、清掃和關(guān)閉爐門,清掃爐門柜, 平整炭化室內(nèi)的煤料和從炭化室中推出焦炭。 攔焦車和熄焦車均在焦?fàn)t的焦側(cè), 攔焦車負(fù)責(zé)打開、清掃和關(guān)閉爐門,清掃爐門柜,并把推焦車推出的紅焦導(dǎo)到 熄焦車內(nèi),熄焦車把紅焦送去熄焦。3.3四大車的聯(lián)鎖控制過程及安全聯(lián)鎖條件在生產(chǎn)過程中,裝煤車在根據(jù)要
9、求裝好煤料后,然后再根據(jù)計(jì)劃推焦車進(jìn)行平煤。在煉焦結(jié)束后就要進(jìn)行推焦,推焦前,推焦車、攔焦車和熄焦車開到 要推焦的炭化室的位置。三車必須在一條直線上,然后推焦。在推焦、平煤過 程中自動(dòng)識(shí)別機(jī)車所處爐號并自動(dòng)走行到推焦?fàn)t號,實(shí)現(xiàn)摘爐門聯(lián)鎖、平煤聯(lián) 鎖、推焦聯(lián)鎖。四大車的生產(chǎn)流程如圖 4.1所示。dg) Cl(1M)空焦罐對儻導(dǎo)焦對位焦側(cè)取門導(dǎo)焦柵前進(jìn)推焦對位機(jī)側(cè)取門推焦條件確認(rèn)推焦紅焦罐送牽引導(dǎo)焦柵后退焦側(cè)關(guān)門機(jī)側(cè)關(guān)門受煤裝入爐對位裝入條件確認(rèn)裝入爐取蓋裝煤平煤裝入爐送蓋圖4.1四大車生產(chǎn)流程圖推焦聯(lián)鎖控制允許推焦的條件:推焦車、攔焦車、熄焦車對準(zhǔn)計(jì)劃爐號, 攔焦車導(dǎo)焦槽到位,熄焦車車身門關(guān),只
10、有條件滿足并且人工確認(rèn)后,才允許 推焦桿前進(jìn)。在熄焦車和攔焦車操作臺(tái)上裝有緊急停止按鈕,在推焦過程中熄 焦車或攔焦機(jī)發(fā)生故障時(shí),司機(jī)可按下緊急停止按鈕,推焦桿立即停止前進(jìn)。摘爐門聯(lián)鎖控制允許摘爐門條件:推焦車、攔焦車摘門機(jī)對準(zhǔn)計(jì)劃出焦炭 化室的中心位置,當(dāng)前時(shí)間離計(jì)劃出焦時(shí)間在允許誤差范圍內(nèi)。只有條件滿足 時(shí),摘門機(jī)才允許動(dòng)作。裝煤連鎖控制允許裝煤條件:裝煤車裝煤槽對準(zhǔn)計(jì)劃裝煤爐號,該爐號焦 側(cè)爐門已關(guān)好。只有條件滿足時(shí),裝煤車給料機(jī)才允許動(dòng)作。取煤連鎖控制允許下煤條件:裝煤車裝煤口對準(zhǔn)任何一個(gè)下煤口,裝煤車 裝煤槽擋板關(guān)閉。只有條件滿足時(shí),對應(yīng)的下煤口才允許下煤。系統(tǒng)設(shè)有除塵 自動(dòng)控制。推焦
11、開始時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)除塵;裝煤結(jié)束后自動(dòng)結(jié)束除塵。4控制系統(tǒng)PLC設(shè)計(jì)4.1推焦作業(yè)中的聯(lián)鎖控制4.1.1信號傳輸過程在生產(chǎn)過程中,當(dāng)焦?fàn)t完成煉焦后,按要求就應(yīng)該將紅焦移出,即進(jìn)行推 焦作業(yè)。推焦前,推焦車、攔焦車和熄焦車開到要推焦的炭化室的位置,而且 有先后過程,要求是熄焦車和攔焦車均到位后,推焦車才接收信號開始走位。 到位后,三車必須在一條直線上,然后進(jìn)行推焦。三車之間的走位就是一個(gè)聯(lián) 鎖過程。本課題只對推焦過程作詳細(xì)分析。推焦過程流程圖如圖6. 1.圖6.1 推焦過程流程圖在推焦過程中,首先根據(jù)推焦計(jì)劃,控制室發(fā)出指令讓熄焦車到達(dá)所要推 焦的爐前。當(dāng)熄焦車達(dá)到指定的焦?fàn)t旁邊時(shí),發(fā)出一個(gè)信號。同
12、樣,攔焦車在 接到指令后,也到達(dá)指定位置,并發(fā)出一個(gè)信號。熄焦車、攔焦車相繼到達(dá)指 定的焦?fàn)t旁邊后,兩者的信號均發(fā)給推焦車,以表示熄焦車和攔焦車都已到位。 推焦車在接到信號指令后,再到達(dá)對應(yīng)的焦?fàn)t旁,最后來執(zhí)行推焦計(jì)劃。三車 到位后的位置對位圖如圖6. 2。推焦車圖6.2 推焦過程三車位置圖在這個(gè)過程中,熄焦車以及攔焦車發(fā)給推焦車的指令都是以信號的方式發(fā) 出去的,而這個(gè)信號的傳送媒介就是依靠的摩電道。四大機(jī)車時(shí)刻都與摩電道 相連,這就方便于各級車之間的通信。正是利用摩電道這一點(diǎn),我們才考慮利 用PLC技術(shù)來實(shí)現(xiàn)四大機(jī)車的聯(lián)鎖控制。4.1.2電氣控制與電路原理推焦過程中,熄焦車、攔焦車以及推焦車
13、的信號傳遞過程可以表示為如圖6. 3的電氣控制圖來表示,圖中的電源系統(tǒng)為三相四線制的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)。SAISA2KAIKA2KA1 KA2 KA3O 才 A -圖6.3 三車信號傳輸電氣圖在實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場,各車硬件裝置與圖6.3所示內(nèi)容的關(guān)系是這樣的:熄焦車、 攔焦車以及推焦車車身上都有一個(gè)旋鈕開關(guān) (分別對應(yīng)圖中的SA1、SA2、SA3), 它們的作用是在車走到位以后閉合,以便給下面的控制過程傳送信號。攔焦車 和熄焦車各自的繼電器(分別對應(yīng) KA1、KA2 )是建立在地上的,并通過車身 金屬構(gòu)造而接地。而推焦車的繼電器(KA3 )是建在車身上的。那么,三車之 間的聯(lián)鎖控制過程的信號傳輸是怎樣傳
14、輸?shù)哪??具體的可以用下面的過程來描述。當(dāng)熄焦車接收到主控室的命令并到位以后,車身上的旋鈕開關(guān)SA1閉合,以發(fā)出信號。此信號在通過第四摩電道傳送到地面的熄焦車?yán)^電器KA1,繼電器是接地的,這樣就構(gòu)成了一個(gè)回路,信號可以暢通的傳輸。同理,攔焦車也 是如此。由于,熄焦車與攔焦車的繼電器都帶電了,他們的常開觸點(diǎn)就閉合, 把兩車的繼電器觸點(diǎn)串聯(lián)起來,在經(jīng)過摩電道傳送到推焦車上的繼電器 KA3處, 這樣,信號就從熄焦車和攔焦車處傳到了推焦車上。而當(dāng)推焦車到位以后,SA3 閉合,推焦車就開始作業(yè)。在此過程中,KA1、KA2的作用就是為推焦車傳輸信號,而KA1、KA2常開觸點(diǎn)的作用就是起聯(lián)鎖作用的,也就是說只
15、有當(dāng)熄焦 車與攔焦車都到位以后,推焦車才開始工作,這就是一個(gè)聯(lián)鎖控制過程。此過 程的實(shí)物連接圖可以表示如下圖 6.4所示。在生產(chǎn)過程中,機(jī)車在不斷的移動(dòng), 它與摩電道的連接是用伸出的電刷通過與摩電道摩擦而實(shí)現(xiàn)的。摩電道3摩電道1推焦車1 1KA 3焦?fàn)ti丄KA2-J攔焦車O31才1SA211111i1摩電道2;KA1EA2 ;熄焦車SAII.變Fl!控制京(地面)圖6.4 電路實(shí)物示意圖可以說,由于機(jī)車在工作中是時(shí)刻都在運(yùn)動(dòng)的,信號的傳輸暢通與否接直 接關(guān)系到作業(yè)的質(zhì)量的好壞。第四摩電道在這里就是一個(gè)信號傳輸?shù)年P(guān)鍵媒介。 它在機(jī)車之間的聯(lián)鎖控制中起到了至關(guān)重要的作用。4.2推焦車的推焦作業(yè)4.
16、2.1推焦工作過程推焦車的推焦作業(yè)是通過車身的推焦桿來實(shí)現(xiàn)的。推焦桿是受電機(jī)控制的。當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)時(shí),推焦桿推出;當(dāng)電機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí),推焦桿就退回到機(jī)車?yán)锩?。也?是說,控制推焦車的推焦作業(yè)主要就是控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)的過程。因此,此處的核心設(shè)計(jì)思想就是控制電機(jī)的轉(zhuǎn)向,再加上另外一些控制設(shè)備,來實(shí)現(xiàn)推焦 桿的順利推焦作業(yè)。422電機(jī)電氣控制電路控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)可以通過改變?nèi)嘟涣麟妱?dòng)機(jī)電源的相序來實(shí)現(xiàn)。改變 其電源相序,電機(jī)的轉(zhuǎn)向也隨之改變。為此,采用兩個(gè)接觸器分別給電動(dòng)機(jī)送 入正序和負(fù)序的電源,即對換兩根電源線位置,電動(dòng)機(jī)就能夠分別正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn), 圖6.5為電機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路圖。電機(jī)正反轉(zhuǎn)主電路圖KM2圖6.
17、5這里的KM1、KM2是受另外的控制電路控制的,還得根據(jù)要求設(shè)計(jì)出控制 電路,以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。根據(jù)推焦過程分析,應(yīng)該設(shè)置兩個(gè)電機(jī)的輸入信號,即正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)信號。 同時(shí)推焦桿的推出與退回受電機(jī)控制。而推焦桿的運(yùn)動(dòng)則是有限制的,推焦桿 在焦?fàn)t里的行程是有前后極限的。推焦桿在爐體內(nèi)走到一定位置就應(yīng)該停止, 以免繼續(xù)走行下去對爐體造成破壞。相同的,當(dāng)推焦桿退回機(jī)車到位時(shí)也得停 下來。這樣的限制是對焦?fàn)t和機(jī)車起保護(hù)作用。因此,在推焦桿的運(yùn)行過程中, 應(yīng)該設(shè)置其前后極限點(diǎn),即設(shè)置兩個(gè)限位開關(guān)SQ1、SQ2。根據(jù)這些要求,可以畫出KM1、KM2的控制電氣原理圖,如圖6.6所示??刂葡到y(tǒng)設(shè)計(jì)就是按此 原理來
18、設(shè)計(jì)的。FU2SB2 KI2SB1 bE-/ SB2E-7 SBISQlKM 2EMIKMlEM 2圖6.6控制電路423 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工斗:;KA3SA3SB1I IEB2E3K.lLiSQ1XKH2 KMl 故障信號 FRKMLEB3自動(dòng):;U4 - 山332SB 2KB2冊2; KA5 : p諭需圖6.7推焦過程系統(tǒng)控制圖本文主要針對焦化廠煉焦過程中的四大機(jī)車的控制過程,在第四摩電道的 基礎(chǔ)上以PLC為技術(shù)支持,設(shè)計(jì)出了推焦過程的控制系統(tǒng),包括手動(dòng)和自動(dòng)方 式。手動(dòng)方式是繼電器控制方式。自動(dòng)控制方式則是PLC控制方式。根據(jù)STEP-7 軟件工具包的結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)特點(diǎn)設(shè)計(jì)出了四大車的聯(lián)鎖
19、控制系統(tǒng)(本文以推 焦過程為主體進(jìn)行討論)的PLC控制程序,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程中的無人聯(lián)鎖控制。本系統(tǒng)不僅能根據(jù)要求達(dá)到生產(chǎn)現(xiàn)場的控制要求,而且還具有自己的優(yōu)點(diǎn),能實(shí)現(xiàn)手動(dòng)與自動(dòng)的雙重控制,有效利用了PLC控制技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。在程序設(shè)計(jì)上也能體現(xiàn)故障檢查的方便性。在運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)能夠根據(jù)監(jiān)控發(fā)現(xiàn)出故障 的究竟是哪臺(tái)機(jī)車,即通過監(jiān)控畫面從機(jī)車的中間繼電器線圈是否帶電來看出 機(jī)車是否走行到位。但同時(shí)這也有一個(gè)缺點(diǎn),這只能檢測到是哪個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)了問題,但具體是 機(jī)車走行、信號傳輸、信號檢測中的什么方面出現(xiàn)了問題,此系統(tǒng)就無法檢測 出來。展望未來,自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展將會(huì)越來越先進(jìn),PLC技術(shù)在焦?fàn)t四大車控制上的
20、運(yùn)用會(huì)越來越成熟。同時(shí),PLC還將與其他控制、通信、檢測技術(shù)結(jié) 合,在四大車的控制上實(shí)現(xiàn)真正的無人自動(dòng)化。攀枝花學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)總結(jié)12345678910111213141516參考文獻(xiàn)楊建華,闞興東,石熊保.煉焦工藝與設(shè)備M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2006 : 3-23.王曉琴.煉焦工藝M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005: 7-35.汪曉平.PLC可編程序控制器系統(tǒng)開發(fā)實(shí)例系統(tǒng)導(dǎo)航M.北京:人民郵電出版社,2005:23-45.魯遠(yuǎn)棟.PLC機(jī)電控制系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)技術(shù)M.北京:電子工業(yè)出版社,2006: 13-24.高欽和.可編程控制器應(yīng)用技術(shù)與設(shè)計(jì)實(shí)例M.北京,人民郵電出版社,200
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