基于PLC自動加料機控制系統(tǒng)設計電氣自動化專業(yè)

1、題目：基于PLC自動加料機控制系統(tǒng)設計 摘要：本設計方案是一種自動上底料系統(tǒng)，主要用于解決當前熱電廠所采用的人工上底料的方式帶來的各種問題。設備投入運行之后，可以直接解決熱電廠需要人工上底料的問題，減少了底料運輸過程中物料所產(chǎn)生的飛塵，在提高工作效率的同時，對于保護周圍環(huán)境和工人的身體健康都是十分有利的。本文在對需求進行分析的基礎上，進行了輸送設備的選型，結(jié)合可編程控制器與繼電器技術(shù)實現(xiàn)了上料過程的全自動控制，并對可編程控制系統(tǒng)的原理進行了介紹和分析。關鍵詞：熱電廠 循環(huán)流化床鍋爐 自動化 PLC 變頻器目錄1、引言21、自動化控制概述31.1、自動化控制的研究內(nèi)容31.2、自動化控制的研究現(xiàn)

2、狀31.3、自動化控制的發(fā)展趨勢42、自動上底料系統(tǒng)的設計方案42.1、需求分析42.2、系統(tǒng)機械本體設計方案42.3、控制系統(tǒng)設計方案63、底料輸送設備選型83.1、MS250埋式刮板上料機93.2、TH250斗式提升機103.3、LS250螺旋給料機114、系統(tǒng)硬件設計124.1、PLC 選型124.2、變頻器選型134.3、I/O 分配134.4、外部接線圖144.5、設備順序啟停程序設計154.5.1、順序控制過程154.5.2、流程圖設計164.5.3、梯形圖設計17結(jié)論22致謝22參考文獻23附 錄241 引言循環(huán)流化床鍋爐是燃煤型鍋爐的一種，它具備其他老式的燃煤型鍋爐所沒有的優(yōu)點

3、?；诠呐荽卜序v鍋爐的原理，逐漸開發(fā)了循環(huán)流化床鍋爐。這種爐子在國外發(fā)展很快。單爐蒸發(fā)速率從65T / h提高到550T / h以上。目前我國有很多可以生產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐的廠家，這些鍋爐的蒸發(fā)量在35T/h至220T/h之間，其中已經(jīng)投入運行的是高壓中溫鍋爐，這種鍋爐的單臺蒸發(fā)量超過了75t/h。在每次點火之前，鍋爐必須在爐內(nèi)均勻地覆蓋0至13毫米的底部材料。 底部材料主要是鍋爐爐渣過濾后的篩材。自循環(huán)流化床鍋爐開始投入運行以來，發(fā)電廠一直采用人工裝載基料的方式進行手工包裝，然后由人將袋裝物料運輸?shù)礁呒s3.5米的鍋爐中。這種方式導致工作效率很低，在整個運輸過程中，底料也會不可避免的產(chǎn)生飛塵污染

4、環(huán)境，危害工人的身體健康1。為了解決上述問題，本文設計了循環(huán)流化床鍋爐自動給料系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)需求，進行了設備的選型，并且有機的結(jié)合了可編程控制器和繼電器技術(shù)，對系統(tǒng)實現(xiàn)了全自動化控制。本章主要介紹了自動上底料系統(tǒng)設計的研究背景和意義，在分析了目前所使用的國產(chǎn)75T / h循環(huán)流化床鍋爐自動上底料系統(tǒng)的技術(shù)需求的基礎上，提出了當前課題的研究內(nèi)容。1自動化控制概述1.1自動化控制的研究內(nèi)容自動化控制可以直接實現(xiàn)預期的目標，在整個工作過程中不需要人工操作或者只需要少數(shù)人參與進來。整個控制過程由機械設備或系統(tǒng)直接完成，從而可以實現(xiàn)生產(chǎn)或管理的目標。隨著社會的進步和科技的發(fā)展，自動化已經(jīng)得到了越來

5、越廣泛的應用，逐漸滲透在了生活的方方面面。而這些自動化技術(shù)的逐步完善也很好的提高了勞動生產(chǎn)率，改善了工人的工作環(huán)境，減少了生產(chǎn)過程對于環(huán)境的污染。機械設備、系統(tǒng)和生產(chǎn)管理過程中，自動化控制直接根據(jù)人們的需求進行信息檢測，自動化處理，分析，判斷和運行控制，而不需要人工或者只需要幾個人直接參與來實現(xiàn)目標。自動化技術(shù)廣泛的應用于各個領域，主要包括工農(nóng)商業(yè)，軍事保護，醫(yī)學研究，交通運輸，生產(chǎn)生活的各個方面。自動化技術(shù)的發(fā)展在很大程度上擴大了人體各個器官的功能，并且逐步使人們擺脫沉重的體力勞動或者復雜的腦力勞動，改善了過去人們工作的惡劣環(huán)境2。自動化在生產(chǎn)生活中的應用改善了人們的思維方式，提高了人們認識

6、世界改造世界的能力。因此可以說，自動化是現(xiàn)代社會進步的重要標志，也是科技、國防、工業(yè)、國家發(fā)展的重要標準。從一個國家自動化程度的發(fā)展就可以看出國家的發(fā)展。1.2 自動化控制的研究現(xiàn)狀自動化控制的發(fā)展是一個漫長的動態(tài)過程，他并非一直是靜止不前的。過去人們所理解的自動化，只是通過機械的動作而不是人為的勞動來實現(xiàn)自動化目標或綜合特定的自動化任務，而實質(zhì)上這只是手工勞動，并不是代替人類勞動的想法。隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟和科技的發(fā)展，計算機得到越來越廣泛的應用，信息技術(shù)也得到了突飛猛躍的發(fā)展，現(xiàn)代的自動化技術(shù)已經(jīng)不僅僅是可以代替簡單的人類勞動。結(jié)合與計算機技術(shù)，現(xiàn)在的自動化已經(jīng)可以實現(xiàn)使用機器，或者特定的計算

7、機指令來代替或者協(xié)助人類腦力的勞動，從而真正的實現(xiàn)自動化。1.3自動化控制的發(fā)展趨勢自動化控制目前正朝著更先進、更穩(wěn)定、更可靠的方向發(fā)展，同時自動化生產(chǎn)線所面對的工藝也具有更高強度，更具有設計性的特點。在機械制造業(yè)，自動化鑄造、沖壓、熱處理、焊接、切割、裝配都已經(jīng)實現(xiàn)了自動化，并且可以實現(xiàn)綜合的自動化生產(chǎn)線，包括鋼坯制造、加工、裝配、檢驗、包裝等各種工藝。自動化生產(chǎn)線的發(fā)展可以提高勞動生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、提高整個生產(chǎn)工藝過程的穩(wěn)定性，同時也有助于改善生產(chǎn)環(huán)境，保護員工的身體健康和防止周圍的環(huán)境污染。2 自動上底料系統(tǒng)的設計方案2.1 需求分析某煤礦火電廠共裝備有兩臺循環(huán)流化床鍋爐。在生產(chǎn)過

8、程中，兩臺鍋爐均采用刮板運輸機運輸。通過分析，循環(huán)流化床自動裝卸系統(tǒng)可以充分利用刮板輸送機作為將底部物料放置到鍋爐底部的設備。因此，只要底部材料可以從地面?zhèn)魉偷焦伟遢斔蜋C，自動上底料系統(tǒng)就可以實現(xiàn)自動裝載過程。要求設計一臺鍋爐自動上底料系統(tǒng)，主要的設備有刮板運輸機，斗式提升機，螺旋給料機，料倉四部分5。所有的操作和控制都在主控室進行，每一個設備上都有啟動和停止按鈕，以及一個為PLC提供輸入信號的開關。上底料系統(tǒng)的的控制方式采用自動連鎖和手動獨立兩種方式。在煤炭開始或停止供應時，每臺設備都遵循一定的順序進行啟動或者停止，同時在設備啟動停止過程中設置合理的時間間隔。啟動時間隔時間設置為十二秒，停止

9、時的要求根據(jù)不同的設備確定，分為十秒，二十秒，三十秒三種。這樣就可以確定停車之后各種設備中沒有剩余的煤炭。在實際運行過程中，當有一臺設備發(fā)生故障的時候也要及時的報警并且停車，停車順序從前往后，進給方向也就是前方的設備立即停止，后面的設備按照一定的延遲順序連鎖停車。停車之后可以選擇啟用備用設備，特殊情況下也可以選擇兩臺設備交叉供電這個時候也要能顯示每個設備的運行及裝載情況，出現(xiàn)問題時及時報警并停車。2.2 系統(tǒng)機械本體設計方案通過現(xiàn)場測量，鍋爐刮板運輸機要安裝在離地面高度7米的工作平臺上。因此，自動化的上底料系統(tǒng)需要提升裝置將底部材料輸送到工作平臺，然后通過相應的設備將底部材料從提升器位置輸送。

10、通過對現(xiàn)有運輸設備的研究，考慮物料運輸過程中存在的粉塵污染，可使用斗式提升機將底部物料從地面提升至工作平臺，然后將底部材料通過埋式刮板輸送機運輸。在整個運輸過程中，底部物料在密閉空間輸送，因此大大降低了運輸過程中的揚塵污染。在地面上設計安裝一個底料倉，然后將經(jīng)過粉碎篩選后的底料通過叉車等存儲在底料倉中。為了實現(xiàn)斗式提升機的自動裝載，結(jié)合底部物料的特點，螺旋給料機可以用來將底部料倉出口排出的底部物料輸送到斗式提升機。通過以上分析可以確定，火電廠所使用的循環(huán)流化床鍋爐自動上底料系統(tǒng)主要有四部分組成，包括埋式刮板機、斗式提升機、螺旋給料機和料倉。最終的底料通過埋式刮板輸送機分配到爐前刮板機上進行自動

11、加料，每臺設備都采用埋式或箱式密封，這樣可以很大的減少運輸過程中對環(huán)境的污染，也可以保護工人的身體健康，提高周圍的環(huán)境質(zhì)量。設計方案如圖2-1所示。1. 進料平臺 2.料斗棚 3.斗式提升機 4.平臺 5.防雨棚 6.爬梯 7.埋式刮板機 8.三角支架 9.手動頂絲閘門 10.下料漏槽 11.螺旋給料機圖2-1 自動化上底料系統(tǒng)設備方案埋式刮板機:通過輸送帶用于在封閉的料斗中輸送散裝物料，輸送帶連接到牽引鏈上。輸送機運輸?shù)奈锪现新裰鵂恳満凸伟?刮刀只占槽的橫截面的一部分,材料占大多數(shù)的通道截面，可以水平,傾斜和垂直輸送物料,在水平刮板輸送中使用扁條的刮刀,松散材料可以隨著刮板一起向前移動是由

12、于，埋入材料中的鏈條和刮板的松散材料層之間存在著切割力，而這個切割力又大于凹槽壁松散材料阻力6。此時的材料層高度和凹槽寬度的比值在一定范圍內(nèi)，因此材料也可以穩(wěn)定地流動。斗式提升機:通常用于各種物料的垂直輸送。斗提機可按牽引式分為帶式、環(huán)型和板式?？紤]到國內(nèi)經(jīng)濟水平、技術(shù)能力水平，以及結(jié)合自身使用習慣，國內(nèi)的用戶大多使用環(huán)鏈和帶斗式提升機。隨著使用用戶數(shù)量的增加，這兩種斗提機的技術(shù)發(fā)展受到越來越高的重視。高品質(zhì)合金鋼高圓鏈用于牽引組件，鏈輪具有可更換輪輞總成結(jié)構(gòu)，使用壽命長，易更換13。為了避免出現(xiàn)滑移或者脫落現(xiàn)象，提升機的下部安裝有重力裝置，這個裝置能夠保持一定的張力，使斗提機可以自動張緊。為

13、了避免意外情況發(fā)生時對于斗提機的影響，料斗設計的具有一定的耐受性，發(fā)生故障時可以有效地保護零部件。斗式升降機適用于輸送粉狀、粒狀、小塊狀、體積密度小于1.5噸/立方米的粉類研磨材料，如煤、礫石、水泥、砂粒、顆粒、肥料等。TH型斗式提升機適用于各種材料的垂直傳送,適合各種粉末、顆粒狀和小塊狀材料,材料溫度低于250C在同一時間。螺旋給料機:俗稱“蛟龍”，是一種廣泛應用于礦產(chǎn)、飼料、糧食、石油、建筑等行業(yè)的運輸設備，適用于垂直、水平、傾斜輸送各種顆粒狀、粉末狀、小批量的物料。運輸?shù)木嚯x為兩米至七十米不等，具體的尺寸可以根據(jù)要求進行定制。螺旋給料機的結(jié)構(gòu)簡單新穎，維修保養(yǎng)方便，密封性能好，各種操作指

14、標也非常先進，因此非常適用于各種工藝設備。外部還配有防塵罩裝置，在工作的過程中也能有效的保護環(huán)境和工人的身體健康。2.3 控制系統(tǒng)設計方案隨著現(xiàn)代社會經(jīng)濟和科學技術(shù)的發(fā)展，對工業(yè)自動化的要求也越來越高，傳統(tǒng)的燃煤系統(tǒng)只能通過控制操作面板來實現(xiàn)目標，這種燃煤系統(tǒng)是手動的，并且基于繼電器。繼電器的數(shù)量非常多，種類頻繁，設備也非常陳舊，導致整個系統(tǒng)的故障率非常高7。當有事故發(fā)生時不利于控制，嚴重影響了生產(chǎn)14。而使用鍋爐自動上底料系統(tǒng)時，以可編程控制器為系統(tǒng)核心，可以保證煤炭及時有序的運輸，也可以保證鍋爐的正常運行，在出現(xiàn)故障時能夠自動進行檢測并處理。隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展和自動化技術(shù)的提高，工業(yè)鍋爐的

15、規(guī)模也在不斷擴大，傳動的送煤技術(shù)已經(jīng)不能適應現(xiàn)代發(fā)展的需求，因此，研究鍋爐的自動上底料系統(tǒng)是一個非常嚴重，并且極具現(xiàn)實意義的問題。根據(jù)需要達到的系統(tǒng)自動化要求，以及埋式刮板機，斗式提升機，螺旋給料機的技術(shù)參數(shù)，工作過程中可以采用繼電器控制系統(tǒng)或可編程控制器。繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點是價格低廉，電路設計簡單，同時繼電器的缺點也十分明顯，繼電器設備容易受外界的影響，使用壽命短，并且繼電器的控制系統(tǒng)非常不易于維護，主要應用于早期的設備。相比于繼電器控制系統(tǒng)，可編程控制器具有更多的優(yōu)點?？删幊炭刂破鞯沫h(huán)境適應性強，具有更好的性能指標，可以適應惡劣的環(huán)境。可編程控制器以微處理器為系統(tǒng)核心，有機的結(jié)合了計算機

16、技術(shù)，微電子技術(shù)，自動化技術(shù)等。另外，可編程控制器的使用壽命也很長，便于維護保養(yǎng)，可以適用于多種自動化控制，比傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)具有更好的兼容性，也區(qū)別于一般的微電腦控制系統(tǒng)，因此，目前工業(yè)中應用的大多數(shù)是可編程控制器系統(tǒng)。除去以上介紹的優(yōu)點外，可編程控制器在控制中還具有重要的作用，主要包括以下幾方面：（1） 可編程控制器具有靈活的結(jié)構(gòu)，不容易受環(huán)境的影響。只要在有電的情況下就可以進行可編程控制器的安裝和設計。在安裝完成之后可以隨機的改變接口的數(shù)目。在這些因素的影響下，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)很高的工作效率，有效地防止了資源的浪費。（2） 在傳輸時可編程控制器的帶寬是穩(wěn)定的，具有很高的傳輸速度，可以很流暢的

17、在線觀看DVD電影，可編程控制器能夠為很多應用平臺提供速度保證，主要原因在于可編程控制器可以提供高達14MPS的帶寬。（3）可編程控制器的另一個優(yōu)勢是電力線網(wǎng)絡現(xiàn)在是廣泛并且無處不在的，對于高層建筑，無線網(wǎng)絡可以在不破墻的情況下實施，但是這種操作非常復雜，并且需要部署較多的AP來滿足需求。就算可以部署很多的AP滿足系統(tǒng)的需求，在實際運行過程中也難免會產(chǎn)生一些信號盲區(qū)。電力線的規(guī)模巨大，相比于其他的網(wǎng)絡，電力線的應用更廣泛，在生產(chǎn)生活中起著最基礎的作用。在實際運行中，可以很直接的把PLC技術(shù)接入電力線系統(tǒng)中，這種技術(shù)可以給互聯(lián)網(wǎng)帶來的發(fā)展空間是巨大的，一旦該技術(shù)全面的進入商業(yè)化，互聯(lián)網(wǎng)的普及也將

18、開始突飛猛進的發(fā)展。最終的實現(xiàn)只需要用戶插入電源貓，可以直接完成互聯(lián)網(wǎng)接入，接收電視節(jié)目，撥打電話或者視頻通話等功能。（4）可編程控制器具有較低的成本。在應用可編程控制器的時候不需要布線，可以直接利用現(xiàn)有的低壓配電設施，有效地節(jié)省了資源。使用可編程控制器不需要挖溝渠或者在墻上打洞，不會損壞公共設施或者地面，有效地節(jié)省了人力8。和傳統(tǒng)的控制器技術(shù)相比，可編程控制器大大降低了使用成本，并且可編程控制器的工期較短易于管理。在帶來便利性的同時也沒有提高經(jīng)濟成本，目前接入寬帶互聯(lián)網(wǎng)的用戶每月花費大約在七十元左右，這與很多地方的非對稱數(shù)字用戶線路也是相同的。（5）可編程控制器的應用十分廣泛?？删幊炭刂破饕?/p>

19、電力線作為通訊載體，為寬帶用戶提供最后一公里解決方案，廣泛的應用于居民區(qū)，辦公區(qū)，生活區(qū)等各種區(qū)域，能夠為用戶帶來很多便利，只要房間有電源，就可以實現(xiàn)45MBPS高速上網(wǎng)沖浪，可以進行網(wǎng)頁瀏覽，在線觀看電影，視頻撥號通話等各種功能。實現(xiàn)了數(shù)據(jù)，語音，視頻，電源的融合?？删幊炭刂破骷夹g(shù)目前已經(jīng)廣泛地應用于電力電子技術(shù)和自動控制設備，這些新技術(shù)的應用提高了勞動生產(chǎn)率，減輕了人工的勞動強度，對產(chǎn)品質(zhì)量的提高也有很大幫助。而隨著社會的發(fā)展及自動化控制的發(fā)展，代表現(xiàn)代電氣技術(shù)的變頻器也開始了廣泛的應用15。變頻機具有優(yōu)良的控制特性，在實現(xiàn)功能的同時還能節(jié)省成本，因此變頻器正起著越來越重要的作用。變頻器技

20、術(shù)結(jié)合了計算機技術(shù)，相比于傳統(tǒng)的技術(shù)，變頻器技術(shù)能夠更好地改進工藝流程，提高生產(chǎn)的自動化水平，實現(xiàn)綠色生產(chǎn)。在實際的加工過程中，變頻器技術(shù)的運行十分流暢，可以實現(xiàn)很快的運行速度，在結(jié)合了計算機技術(shù)的基礎上，變頻器技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)越來越快。通過上述的比較分析可以確定，在循環(huán)流化床鍋爐的設計過程中，選擇可編程控制器為核心部件，從而實現(xiàn)控制三臺變頻器實現(xiàn)順序啟動，逆序停止。同時也符合上底料系統(tǒng)自動化的要求。根據(jù)自動化系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程可以確定，啟動順序為刮板運輸機、斗式提升機、螺旋給料機，停止順序和啟動順序相反，控制系統(tǒng)原理圖如圖2-2所示。圖2-2 自動化上底料系統(tǒng)控制原理3 底料輸送設備選型經(jīng)過以

21、下分析可以確定，循環(huán)流化床的三臺輸送設備的選型結(jié)果。在整個進料過程中，首先需要考慮的是一次進料需要的數(shù)量。只有計算出總量，才能確定每次進料過程中三臺設備的總量，進而推算出所需設備的型號。綜合考慮各種因素可以知道，所需要的總量比上螺旋給料機上料需要的時間可以得到螺旋給料機的輸送能力，確定好螺旋給料機的輸送能力之后可以確定其他兩臺設備的型號。為了使系統(tǒng)安全進行，其他兩臺設備的輸送能力需要大于螺旋給料機的運輸能力，這樣才不會造成物料在其他機器上卡住，同時埋式刮板機的運輸能力也要大于斗式提升機，料倉的容量要大于埋式刮板機的給料量。其次需要考慮的是充分利用時間，盡量不要讓系統(tǒng)有多余的工作時間，這樣會造成

22、資源的浪費，勞動生產(chǎn)率的降低。根據(jù)實際情況，將設備的啟動時間進行優(yōu)化，從而可以充分地利用每臺設備?？紤]到料斗倉結(jié)構(gòu)的問題，每次送料可能會不均勻，因此設備的運輸能力要大于基數(shù)9。通過統(tǒng)計和計算可以知道，循環(huán)流化床鍋爐在每次點火之前需要鋪設材料，鋪設材料大約需要三個小時，共鋪設8.64立方米的材料16。因此底料裝載時間設置為半個小時，其中每臺輸送設備的運輸能力都應該在20立方米/每小時之上。在考慮了以上這些指標和每臺機械設備的型號尺寸之后可以確定。運輸過程中需要的三臺設備型號分別為MS250、TH250、LS250。這些設備的具體參數(shù)可以通過設計說明書得到。三臺設備的外部都有外殼，可以有效的減少底

23、料運輸過程中對于環(huán)境造成的污染，減少了粉塵的揮發(fā)。同時還可以很好地保護工人的身體健康。3.1 MS250埋式刮板上料機埋式刮板機的運輸過程十分靈活，根據(jù)不同輸送工藝的要求，他可以單機運輸，也可以和其他機器組合運輸，埋式刮板機在運輸時可以水平或者傾斜，它通過在矩形的外殼內(nèi)移動刮板鏈實現(xiàn)運輸。水平運輸?shù)那闆r下，刮板鏈條給一個壓力，材料自身也有重力，這兩種力的影響可以使材料在運動方向上產(chǎn)生一種摩擦力，摩擦力作用于刮板機的內(nèi)部，從而可以保證材料各層之間的穩(wěn)定性。這種摩擦力可以克服機械運動過程中外部產(chǎn)生的摩擦阻力，保證了材料形成整體流，這個整體流就可以在刮板機內(nèi)部進行運輸。本設計所選用的為MS250埋式

24、刮板上料機，基本介紹如表3-1所示，MS250埋式刮板上料機的二維模型如圖3-1所示，其中刮板機的長度為35米。表3-1 MS250埋式刮板上料機設備參數(shù)名稱設備參數(shù)型號MS250設計長度 m35輸送量m3/h36-72輸送距離m 80刮板形式T、U輸送角度 150鏈速m/s0.2圖3-1 刮板機示意圖3.2 TH250斗式提升機斗式提升機安裝在料斗之上，當料斗里出現(xiàn)底料時，斗式提升機將它提升到一定的高度。主要是通過鏈條和頂輪實現(xiàn)，鏈條用于將底料傳送到頂部，頂輪用于翻轉(zhuǎn)，使提升機可以將底料倒入接收倉內(nèi)部，從而實現(xiàn)運輸10。斗式提升機內(nèi)部一般有兩條平行的傳送鏈，上邊有一對傳送鏈輪，下邊有一對反向

25、鏈輪，或上邊有一對反向鏈輪，下邊有一對傳送鏈輪。斗式提升機的外部一般有機殼，可以防止底料運輸過程中粉塵的飛揚，從而減少對環(huán)境的污染。本設計所選用的為TH250斗式提升機，基本介紹如表3-2所示。TH250斗式提升機的二維模型如圖3-2所示，其中提升機的高度為14米。表3-2 TH250斗式提升機設備參數(shù)名稱設備參數(shù)型 號TH250輸送量 m/h3148料斗容量(l)3.04.6料斗型式ZHSH斗距(mm)500鏈條圓鋼直徑節(jié)距（mm)1450鏈條環(huán)數(shù)9斗寬mm250主鏈輪節(jié)圓直徑（mm）520料斗運行速度 (m/s)1.2主軸轉(zhuǎn)速 (r/min)44.11物料上限塊度（mm）30圖3-2 斗提

26、機示意圖3.3 LS250螺旋給料機螺旋給料機的輸送物料主要是飛塵狀、粒裝、小塊狀物料，在輸送時可選用水平、傾斜、豎直三種運輸方案，一般運輸距離在兩米到七十米之間。螺旋給料機的結(jié)構(gòu)簡單，設計新穎，操作維修也十分方便，因此廣泛地應用于各種工業(yè)自動化。本設計選用LS250螺旋給料機，基本介紹見表3-3。LS250螺旋給料機的二維模型如圖3-3所示，其中螺旋機的長度為3米。表3-3 LS250螺旋給料機設備參數(shù)名稱設備參數(shù)規(guī)格型號250螺距250螺旋直徑250n-轉(zhuǎn)速r/min90Q-輸送量m/h22n71Q18n56Q14n45Q11 圖3-3 螺旋機示意圖4 系統(tǒng)硬件設計 4.1 PLC 選型隨

27、著現(xiàn)代社會科技和自動化水平的發(fā)展，市場上出現(xiàn)了越來越多PLC產(chǎn)品，可編程控制可以實現(xiàn)的功能也越來越完善。在進行系統(tǒng)硬件設計，合理的選擇PLC產(chǎn)品的型號也是非常重要的，選擇合理可以提高整個控制系統(tǒng)的技術(shù)指標，既可以滿足當前控制系統(tǒng)的需求，同時還可以滿足未來發(fā)展的需要。在選擇PLC產(chǎn)品時，如果能夠合理的考慮到以上情況，一旦未來需要來擴展內(nèi)存就只需要簡單的更改一個模塊，想要滿足增加外圍的情況也只需要一個可用的通信接口。相反的，如果不能全面的考慮當前和未來的目標，所選用的PLC系統(tǒng)可能很快就會被時代淘汰。在考慮到自動上底料系統(tǒng)需要實現(xiàn)的功能之后，選擇了德國西門子公司的S7-200型PLC，他在使用時可

28、靠性較高，可以方便的擴展，具有較靈活的使用特性，完全可以適用于一些復雜的小中型控制系統(tǒng)?；镜腃PU單元選用CPI226，集成24輸入/16輸出，總共有四十個IO點。在連接過程中可以擴展到七個模塊，最大可以擴展到248個IO點。4.2變頻器選型作為當前社會發(fā)展最快的技術(shù)之一，變頻器技術(shù)結(jié)合了電子信息技術(shù)、計算機技術(shù)以及自動控制原理等相關知識。發(fā)展的趨勢已經(jīng)逐步變成交流調(diào)速取代直流調(diào)速，這對于電氣技術(shù)來說是一場新的歷史革命。變頻器的使用可以很好地改善工藝產(chǎn)品的質(zhì)量，推動技術(shù)的進步。通過合理的選擇變頻器的型號，最終可以實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化控制。該系統(tǒng) 3臺變頻器的選型如表4-1所示。表4-1 變頻器選

29、型電動機容量/KW變頻器型號設備11Omron sysdrive inverter 400 VMS250埋式刮板機5.5Omron sysdrive 3G3M V A 4055Inverter 400 VTH250斗式提升機2.2Omron sysdrive 3G3M V A 4022Inverter 400 VLS250螺旋給料機4.3 I/O 分配下表所示為輸入輸出的接口分配。表4-2 輸入接口分配名稱代碼總啟動按鈕SB1I0.0手動運行開關SA1I0.1自動運行開關SA2I0.2刮板運輸機開啟按鈕SB2I0.3刮板運輸機停車按鈕SB3I0.4斗式提升機開啟按鈕SB4I0.5斗式提升機停車

30、按鈕SB5I0.6螺旋給料機開啟按鈕SB6I0.7螺旋給料機停車按鈕SB7I1.0總停止按鈕SB10I1.3刮板運輸機行程開關SQ1I1.4斗式提升機行程開關SQ2I1.5螺旋給料機行程開關SQ3I1.6表4-2 輸出接口分配名稱代碼運輸電動機KM1Q0.0提升電動機KM2Q0.1給料電動機KM3Q0.2報警電動機KM5Q0.44.4 外部接線圖下圖所示為PLC外部接線圖，輸入輸出口分別對應于相應的按鈕或開關、電動機等，外部電壓為220V。圖4-1 電動機外部接線圖圖4-2 PLC外部接線圖4.5 設備順序啟停程序設計通過對設備的分析以及需要實現(xiàn)的功能，確定了如下的程序設計，其中包括順序控制過

31、程以及梯形圖程序。4.5.1 順序控制過程本節(jié)主要介紹了自動上底料系統(tǒng)目標動作需要進行的過程，分為自動和手動兩條線路，可以分開運行也可以同時運行。如圖4-3所示。圖4-3 順序控制過程圖 4.5.2 流程圖設計本節(jié)主要是根據(jù)4.5.1所設計的流程圖，將各個元器件的代碼代入，從而實現(xiàn)一個順序啟停過程。如圖4-4所示。圖4-4 流程圖4.5.3 梯形圖設計根據(jù)PLC各端口接線和系統(tǒng)預定功能，借助于PLC編程軟件可對PLC進行編程。相應的PLC控制程序如下：27NETWORK 1LD SM0.1OR M0.1ANI M0.2ANI I1.7ANI I2.0ANI M1.4OUT M0.1NETWOR

32、K 2LD M0.1OR I0.2OR M0.2AND I1.7ANI M0.3OUT M0.2NETWORK 3LD M0.2OR I0.3OR M0.3AND I2.1ANI M0.4OUT M0.3 NETWORK 4LD M0.3AND I1.4AND I2.5OR I0.4OR M0.4ANI T37ANI M0.5OUT M0.4NETWORK 5LD M0.4OR I0.5OR M0.5AND T37ANI M0.6OUT M0.5 NETWORK 6LD M0.5OR I0.6OR M0.6AND I1.5AND I2.6ANI T38ANI M0.7OUT M0.6NETWO

33、RK 7LD M0.6AND T38OR I0.7OR M0.7ANI M1.0OUT M0.7NETWORK 8LD M0.7AND I1.6AND I2.7OR I1.0OR M1.0ANI T39ANI M1.1OUT M1.0NETWORK 9LD M1.0AND I2.2OR M1.3ANI M1.0OUT M1.3NETWORK 10LD I2.5OR I2.6OR I2.7OUT M0.4NETWORK 11LD M0.1AND I2.0AND I1.7OR I0.1OR M1.4ANI M1.5ANI I2.0ANI M2.3ANI M2.6OUT M1.4NETWORK 12

34、LD M1.4AND I2.4OR I0.3OR M1.5ANI M1.6OUT M1.5NETWORK 13LD M1.5AND I1.3AND I2.5OR M1.6ANI T37ANI M1.7OUT M1.6NETWORK 14LD M1.6AND T37OR T4OR M1.7ANI M0.1ANI T41OUT M1.7NETWORK 15LD M1.4AND I2.4OR I0.5OR M2.0ANI M2.1OUT M2.0NETWORK 16LD M2.0AND I1.4AND I2.6OR M2.1ANI T38ANI M2.2OUT M2.1NETWORK 17LD M2

35、.1AND T38OR I0.6OR M2.2ANI T42ANI M0.1OUT M2.2NETWORK 18LD M1.4AND I2.4OR I0.7OR M2.3ANI M2.4OUT M2.3NETWORK 19LD M2.3AND I1.5AND I2.7OR M2.4ANI T39ANI M2.5OUT M2.4NETWORK 20LD M2.4AND T39OR I1.0OR M2.5ANI M0.1ANI T43OUT M2.5NETWORK 21LD I2.5OR I2.6OR I2.7OUT M0.4END結(jié)論鍋爐自動上底料系統(tǒng)在實際的工業(yè)自動化控制中具有很高的實用價值，

36、目前只是采用可編程控制器和繼電器技術(shù)對于控制系統(tǒng)進行了改造，隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，單機和整機容量的擴大，自動化上底料系統(tǒng)也在不斷優(yōu)化，主要體現(xiàn)在規(guī)模的逐步擴大、自動化程度的提高，控制器技術(shù)的發(fā)展等幾方面12。目前該系統(tǒng)可以達到的優(yōu)點如下所示：（1）結(jié)合現(xiàn)代自動化技術(shù)，很好的實現(xiàn)了自動上底料，解決了工人勞動強度大的問題，并且提高了生產(chǎn)的效率，為企業(yè)可以帶來很高的經(jīng)濟效益，對于自動化控制的發(fā)展也具有很高的紀念意義。（2）在系統(tǒng)的智能化和自動化方面，融合了PLC技術(shù)和變頻器技術(shù)，實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的全自動控制。（3）系統(tǒng)中每臺設備均采用埋式或箱式密封，減少了底料運輸過程中對于外部環(huán)境的污染，有效地防止了粉塵的揮發(fā)，同時也減少了粉塵對于工人身體健康的危害，真正實現(xiàn)了清潔能源的要求。致謝時光飛逝，大學的生活即將結(jié)束，當寫完論文的最后一部分也意味著即將與我所熱愛的校園揮手告別。校園生活教給了我很多，知識、成長還有友情，也正是