斗輪堆取料機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、. . . . 斗輪堆取料機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要斗輪堆取料機(jī)是現(xiàn)代化工業(yè)大宗散狀物料連續(xù)裝卸的高效設(shè)備，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于港口、碼頭、冶金、水泥、鋼鐵廠、焦化廠、儲(chǔ)煤廠、發(fā)電廠等散料存儲(chǔ)料場(chǎng)的堆取作業(yè)。隨著社會(huì)發(fā)展，料場(chǎng)的吞吐量越來(lái)越高，斗輪堆取料機(jī)是料場(chǎng)工作運(yùn)行的核心機(jī)械，斗輪堆取料機(jī)的生產(chǎn)力決定了料場(chǎng)的工作效率，因此有必要提高斗輪堆取料機(jī)工作效率。PLC集成控制技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用于斗輪堆取料機(jī)能夠大大提高工作效率，減少勞動(dòng)成本。本設(shè)計(jì)對(duì)斗輪堆取料機(jī)的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)研究。應(yīng)用PLC控制完成斗輪堆取料機(jī)的堆料取料等工作過(guò)程，設(shè)計(jì)程序包含了應(yīng)有的限制保護(hù)等，簡(jiǎn)單安全。首先，討論了斗

2、輪堆取料機(jī)的工作流程，并選擇最優(yōu)堆取料工藝。然后選擇適當(dāng)PLC型號(hào)。了解斗輪堆取料機(jī)各部分動(dòng)作原理，并給出了控制方案。為后面設(shè)計(jì)PLC控制程序打下了基礎(chǔ)。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)分析設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了斗輪堆取料機(jī)的PLC控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性、可靠性。關(guān)鍵詞：斗輪堆取料機(jī)；PLC；自動(dòng)控制A PLC CONTROL SYSTEM DESIGN OF STACKER-RECLAIMERSAbstractStacker-reclaimer is the efficient equipment of modern industrial for loading and unloading bulk dis

3、perses the shape material.At present it has been used widely in port and dock, metallurgy, cement, steel mills, coking plant, store yard, power plants and bulk material storage yard.With the development of society, throughput of yard becomes more and more higher. Stacker-reclaimer is the core of the

4、 operational concepts of machinery. The productivity of stacker-reclaimer determines the yard work efficiency. So it is necessary to improve the stacker-reclaimer work efficiency. PLC integration control technology is developing rapidly. In the application of stacker-reclaimer can greatly improve th

5、e work efficiency, and reduce labour cost. This issue makes a brief survey about PLC controlling system of stacker-reclaimer. PLC controlling helps finish feeding, material taking and some other process of stacker-reclaimer. The designing programs include the necessary limit, easy and safe.First, it

6、 refers to the working process of stacker-reclaimer, and determines the perfect working process of feeding and material taking. Then I choose the appropriate PLC type. Making sense of the moving principles of stacker-reclaimer's every part, and coming up with the controlling design. And making t

7、he solid foundation of the following PLC programming design. After analysis the design requirements, I designed the PLC control system of stacker-reclaimer. This system has a good stability and reliability.Keywords: Stacker-reclaimer; PLC; Automatic control34 / 37目 錄摘要IAbstractII1緒論11.1課題背景11.2斗輪堆取料

8、機(jī)發(fā)展概況11.2.1國(guó)斗輪堆取料機(jī)發(fā)展概況11.2.2國(guó)外斗輪堆取料機(jī)發(fā)展概況21.3 PLC發(fā)展概況21.3.1國(guó)PLC發(fā)展概況21.3.2國(guó)外PLC發(fā)展概況31.4 斗輪堆取料機(jī)工作過(guò)程31.4.1斗輪堆取料機(jī)堆料工藝流程41.4.2斗輪堆取料機(jī)取料工藝流程51.4本文主要研究容52斗輪堆取料機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)62.1電氣元件選型62.1.1 接觸器的選用62.1.2 繼電器的選擇72.1.3 熔斷器的選擇72.1.4 按鈕、刀開(kāi)關(guān)、組合開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)與自動(dòng)開(kāi)關(guān)的選擇82.2 PLC機(jī)型選擇82.2.1 輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算92.2.2 存儲(chǔ)器容量的估算92.2.3 控制功能

9、的選擇92.2.4 機(jī)型的選擇112.3 PLC I/O節(jié)點(diǎn)分配122.4斗輪堆取料機(jī)自動(dòng)堆取料工藝流程設(shè)計(jì)142.4.1 自動(dòng)堆料工藝設(shè)計(jì)142.4.2自動(dòng)取料工藝設(shè)計(jì)152.5 PLC控制程序設(shè)計(jì)19參考文獻(xiàn)30附錄A 歐姆龍PLC型號(hào)信息31附錄B 程序指令表33致351緒論1.1課題背景科學(xué)技術(shù)的日新月異，自動(dòng)化程度要求越來(lái)越高，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈、人工成本上漲，以往的人工操作方式已經(jīng)無(wú)法滿足社會(huì)的發(fā)展。輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保障生產(chǎn)的可靠性、安全性，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染、提高產(chǎn)品的質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)生成所必須面臨的重大問(wèn)題。斗輪堆取料機(jī)是現(xiàn)代化工業(yè)大宗散狀物料連續(xù)裝卸的高效設(shè)備，目前已經(jīng)廣泛

10、應(yīng)用于港口、碼頭、冶金、水泥、鋼鐵廠、焦化廠、儲(chǔ)煤廠、發(fā)電廠等散料（礦石、煤、焦碳、砂石）存儲(chǔ)料場(chǎng)的堆取作業(yè)。PLC集成自動(dòng)控制技術(shù)、計(jì)量技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)管理技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活、組態(tài)方便。1.2斗輪堆取料機(jī)發(fā)展概況目前斗輪堆取料機(jī)普遍采用PLC和變頻器調(diào)速、液壓驅(qū)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)控制等技術(shù)。其生產(chǎn)能力顯著提升，造型得到了改進(jìn)，產(chǎn)品向大型化、多樣化、無(wú)人化、環(huán)保和配套國(guó)際化方向發(fā)展。國(guó)際市場(chǎng)對(duì)斗輪堆取料機(jī)需求量大。隨著技術(shù)的發(fā)展和用戶對(duì)產(chǎn)

11、品性能、質(zhì)量要求的提高，斗輪堆取料機(jī)還會(huì)不斷發(fā)展和完善。通過(guò)技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新，會(huì)有更多更好的國(guó)產(chǎn)斗輪堆取料機(jī)產(chǎn)品問(wèn)世，投向國(guó)外市場(chǎng)。1.2.1國(guó)斗輪堆取料機(jī)發(fā)展概況國(guó)斗輪堆取料機(jī)的發(fā)展基本經(jīng)歷了三個(gè)階段。20世紀(jì)60年代、70年代，國(guó)開(kāi)始設(shè)計(jì)小型斗輪堆取料機(jī)，典型機(jī)型有3025、8030等，取料出力分別為300t/h、800t/h，回轉(zhuǎn)半徑分別為25m和30m。20世紀(jì)80年代、90年代，是斗輪堆取料機(jī)發(fā)展的第二階段。鋼廠、電廠等新建設(shè)的散料堆場(chǎng)逐步采用了大型斗輪堆取料機(jī)，用于散料的堆取和轉(zhuǎn)運(yùn)，例如寶鋼、碼頭料場(chǎng)，斗輪堆取料機(jī)取料出力達(dá)到2000t/h，回轉(zhuǎn)半徑達(dá)到40m。受當(dāng)時(shí)國(guó)條件的限制，這

12、些料場(chǎng)輸送設(shè)備的建設(shè)多是合作制造或者整機(jī)進(jìn)口的，甚至整套散料輸送系統(tǒng)都是引進(jìn)國(guó)外的。2000年后，國(guó)斗輪堆取料機(jī)發(fā)展到了一個(gè)新階段。迄今為止，國(guó)廠家具備了3006000t/h生產(chǎn)能力、2560m回轉(zhuǎn)半徑斗輪堆取料機(jī)系列產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造能力。這一階段中，國(guó)外廠商仍占據(jù)一定份額，但國(guó)廠家掌握了相當(dāng)?shù)募夹g(shù)、生產(chǎn)能力，并憑借服務(wù)、價(jià)格優(yōu)勢(shì)占據(jù)了國(guó)市場(chǎng)的主流地位，并逐漸走向國(guó)際市場(chǎng)。國(guó)斗輪堆取料機(jī)的發(fā)展在近五六年里發(fā)展非常迅速。尤其受國(guó)民經(jīng)濟(jì)固定資產(chǎn)投資的影響，國(guó)的需求量增長(zhǎng)比較大，是近十幾年來(lái)少有的，主要表現(xiàn)在港口、電廠、鋼鐵企業(yè)的煤炭和鐵礦石的料場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，能源、原材料行業(yè)的發(fā)展也給斗輪堆取料機(jī)的產(chǎn)

13、業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了十分良好的發(fā)展環(huán)境。市場(chǎng)需求的增加，激發(fā)了國(guó)制造企業(yè)對(duì)斗輪堆取料機(jī)研發(fā)和創(chuàng)新的信心，特別是一些大型堆取料機(jī)的研發(fā)，提高了國(guó)企業(yè)自行設(shè)計(jì)制造大型設(shè)備的能力。國(guó)的斗輪堆取料機(jī)不論在產(chǎn)量上還是在質(zhì)量上都有非常大的提高，這五六年里新增的斗輪堆取料機(jī)的總和幾乎達(dá)到之前所制造的斗輪堆取料機(jī)設(shè)備數(shù)量的總和。在斗輪堆取料機(jī)的整體上，設(shè)備的設(shè)計(jì)和制造的細(xì)節(jié)需要改進(jìn)，尤其在產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)處理上，與國(guó)外先進(jìn)的公司產(chǎn)品存在較大的差距。因此提高產(chǎn)品細(xì)節(jié)方面的設(shè)計(jì)是國(guó)產(chǎn)品制造商需要迫切解決的問(wèn)題。電氣與控制系統(tǒng)的硬件與國(guó)外公司的產(chǎn)品基本山?jīng)]什么差別，而在PLC軟件設(shè)計(jì)上存在一定的差距，其中也包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)

14、的可靠性，PLC程序編制的規(guī)性，一次儀表的選型和設(shè)計(jì)的可靠性等。1.2.2國(guó)外斗輪堆取料機(jī)發(fā)展概況在國(guó)外，斗輪堆取料機(jī)作為散狀物料裝卸機(jī)械的使用是從上世紀(jì)初期開(kāi)始的，它是由斗輪挖掘機(jī)演變而來(lái)的。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展使計(jì)算速度加快，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取更加方便。各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得數(shù)據(jù)傳輸更加容易，為斗輪堆取料機(jī)無(wú)人化打下了硬件基礎(chǔ)。所謂斗輪堆取料機(jī)全自動(dòng)無(wú)人化，概要的講就是由操控人員在中控室選擇堆料位置、按啟動(dòng)按鈕，堆取料機(jī)自動(dòng)尋位進(jìn)行自動(dòng)堆取料作業(yè)。國(guó)外的iSAM AG和西門子公司是從事料場(chǎng)設(shè)備無(wú)人化集成較早的公司。無(wú)人化斗輪堆取料機(jī)的操作是操作人員在中控室通過(guò)電腦屏幕監(jiān)控堆取料機(jī)的各種運(yùn)行和故障信息，必

15、要時(shí)進(jìn)行手動(dòng)干預(yù)。堆取料機(jī)完全自動(dòng)運(yùn)行，設(shè)備上無(wú)人操作1。目前，西方發(fā)達(dá)國(guó)家港口用的斗輪堆取料機(jī)，大部分實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)無(wú)人化運(yùn)行，其他國(guó)家也在計(jì)劃和準(zhǔn)備訂購(gòu)全自動(dòng)無(wú)人化的斗輪堆取料機(jī)。如國(guó)浦項(xiàng)制鐵就計(jì)劃采購(gòu)該種斗輪堆取料機(jī)，印度巴西等用戶也有使用無(wú)人斗輪堆取料機(jī)的意向。1.3 PLC發(fā)展概況自二十世紀(jì)六十年代美國(guó)推出可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）取代傳統(tǒng)繼電器控制裝置以來(lái)，PLC得到了快速發(fā)展，在世界各地得到了廣泛應(yīng)用。同時(shí)，PLC的功能也不斷完善。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高，PLC在開(kāi)關(guān)量

16、處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運(yùn)動(dòng)控制等功能。今天的PLC不再局限于邏輯控制，在運(yùn)動(dòng)控制、過(guò)程控制等領(lǐng)域也發(fā)揮著十分重要的作用。1.3.1國(guó)PLC發(fā)展概況我國(guó)從1974年開(kāi)始研制，1977年開(kāi)始工業(yè)推廣應(yīng)用。進(jìn)入20世紀(jì)70年代，隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，尤其是PLC采用通訊微處理器之后，這種控制器就不在不局限于當(dāng)初的邏輯運(yùn)算了，功能得到更進(jìn)一步增強(qiáng)。進(jìn)入20世紀(jì)80年代，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以16位和少數(shù)32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化PLC，使PLC的功能增強(qiáng)，工作速度快，體積減小，可靠性提高，成本下降，編程和故障檢測(cè)更為靈活，方便。近10年來(lái)，隨著PLC價(jià)格的不斷降

17、低和用戶需求的不斷擴(kuò)大，越來(lái)越多的中小設(shè)備開(kāi)始采用PLC進(jìn)行控制，PLC在我國(guó)的應(yīng)用增長(zhǎng)十分迅速。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和基礎(chǔ)自動(dòng)化水平的不斷提高，今后一段時(shí)期PLC在我國(guó)仍將保持高速增長(zhǎng)勢(shì)頭。我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)是伴隨著改革開(kāi)放開(kāi)始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備量使用了可編程控制器。接下來(lái)在各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備與產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了PLC的應(yīng)用。目前，我國(guó)自己已可以生產(chǎn)中小型可編程控制器。上屋電氣生產(chǎn)的CF系列、機(jī)床電器廠生產(chǎn)的DKK與D系列、組合機(jī)床研究所生產(chǎn)的S系列、電子計(jì)算機(jī)廠生產(chǎn)的YZ系列等多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)用。此外，華光公司、鄉(xiāng)島公司等中外合資企業(yè)

18、也是我國(guó)比較著名的PLC生產(chǎn)廠家?？梢灶A(yù)期，隨著我國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程的深入，PLC在我國(guó)將有更廣闊的應(yīng)用天地。1.3.2國(guó)外PLC發(fā)展概況1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司成功研制世界第一臺(tái)可編程序控制器PDP-14，并在GM公司的汽車自動(dòng)裝配線上首次使用并獲得成功。接著美國(guó)MODICON公司也研制出084控制，從此，這項(xiàng)新技術(shù)迅速在世界各國(guó)得到推廣應(yīng)用。1971年日本從美國(guó)引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，很快研制出第一臺(tái)可編程序控制器DSC-18。1973年西歐國(guó)家也研制出他們的第一臺(tái)可編程控制器。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，大量的開(kāi)關(guān)量順序控制，它按照邏輯條件進(jìn)行順序動(dòng)作，并按照邏輯關(guān)系進(jìn)行連鎖保護(hù)動(dòng)作的控制，與大量離散量的數(shù)據(jù)采

19、集。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。1968年美國(guó)GM（通用汽車）公司提出取代繼電氣控制裝置的要求，第二年，美國(guó)數(shù)字公司研制出了基于集成電路和電子技術(shù)的控制裝置，首次采用程序化的手段應(yīng)用于電氣控制，這就是第一代可編程序控制器，稱Programmable Controller（PC）。個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱PC）發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為Programmable Logic Controller（PLC）。上世紀(jì)80年代至90年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率一直保持為3040%。在這時(shí)期，PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力

20、、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的DCS系統(tǒng)。PLC具有通用性強(qiáng)、使用方便、適應(yīng)面廣、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。PLC在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。1.4 斗輪堆取料機(jī)工作過(guò)程它有堆料和取料兩種作業(yè)方式。堆料由帶式輸送機(jī)運(yùn)來(lái)的散料經(jīng)尾車卸至臂架上的帶式輸送機(jī)，從臂架前端拋卸至料場(chǎng)。通過(guò)整機(jī)的運(yùn)行，臂架的回轉(zhuǎn)、俯仰可使料堆形成梯形斷面的整齊形狀。取料是通過(guò)臂架回轉(zhuǎn)和斗輪旋轉(zhuǎn)連續(xù)實(shí)現(xiàn)的。物料經(jīng)卸料板卸至反向運(yùn)行的臂架帶式輸送機(jī)上，再經(jīng)機(jī)器中心處下面的漏斗卸至料場(chǎng)帶式

21、輸送機(jī)運(yùn)走。通過(guò)整機(jī)的運(yùn)行，臂架的回轉(zhuǎn)、俯仰，可使斗輪將儲(chǔ)料堆的物料取盡如圖1-1。圖1-1斗輪堆取料機(jī)料場(chǎng)作業(yè)1.4.1斗輪堆取料機(jī)堆料工藝流程堆料作業(yè)工藝有行走堆料、旋轉(zhuǎn)堆料、定點(diǎn)堆料三種基本方式。1. 行走堆料堆料分?jǐn)?shù)層、數(shù)列進(jìn)行斷續(xù)行走定點(diǎn)堆積。由料堆高度檢測(cè)器檢測(cè)出煤點(diǎn)的高度（或人工控制），發(fā)出指令，控制行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行微動(dòng)，一堆接一堆地進(jìn)行堆積，達(dá)到設(shè)定位置，進(jìn)行換列操作，反向堆積；當(dāng)堆完第一層各列后，進(jìn)行換層操作，繼續(xù)第二層堆積，繼而堆完最后一小堆。該工藝特點(diǎn)是，可把不同煤種進(jìn)行混堆，這樣堆放的煤堆，在采取回轉(zhuǎn)取料時(shí)，入爐煤基本為混煤2。2. 旋轉(zhuǎn)堆料臂架始終固定在預(yù)定堆積高度上往返

22、旋轉(zhuǎn)堆積，達(dá)到設(shè)定次數(shù)后（堆積到一定高度），圖1-2 旋轉(zhuǎn)堆料行走機(jī)構(gòu)微動(dòng)一個(gè)設(shè)定距離，依次進(jìn)行作業(yè)。該工藝特點(diǎn)是，這樣堆放出的煤場(chǎng)形狀較好，便于碾壓，但所需存煤場(chǎng)地要求較大。旋轉(zhuǎn)堆料如圖1-2所示。3. 定點(diǎn)堆料第一堆分?jǐn)?shù)層進(jìn)行堆積，待煤堆分?jǐn)?shù)次堆積到一定高度時(shí)，臂架高度保持不變，按預(yù)先設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向和角度旋轉(zhuǎn)到第二個(gè)堆料點(diǎn)繼續(xù)堆，達(dá)到旋轉(zhuǎn)圍后，即開(kāi)動(dòng)行走機(jī)構(gòu)微動(dòng)一個(gè)設(shè)定距離，這樣一直堆積到設(shè)定的堆料長(zhǎng)度后停止作業(yè)。該工業(yè)特點(diǎn)是，需要存放場(chǎng)地小，當(dāng)煤場(chǎng)存放空間小，新、舊煤分堆時(shí)適宜采用該堆料方式，但不利于煤場(chǎng)整形和碾壓。1.4.2斗輪堆取料機(jī)取料工藝流程取料方法分為旋轉(zhuǎn)分層取料和定點(diǎn)斜坡取料

23、。旋轉(zhuǎn)分層取料又分為分段和不分段兩種。1. 分層分段取料把斗輪置于料堆頂層作業(yè)點(diǎn)上，然后旋轉(zhuǎn)控制開(kāi)始取料，每達(dá)到旋轉(zhuǎn)圍時(shí)，行走機(jī)構(gòu)微動(dòng)一個(gè)設(shè)定距離，按照設(shè)定的供料段長(zhǎng)度取完第一層后，進(jìn)行換層操作。當(dāng)取完最下一層后進(jìn)行換段操作。把斗輪置于第二段最頂層的作業(yè)開(kāi)始點(diǎn)上，重復(fù)進(jìn)行取料。該工藝特點(diǎn)是，有利于煤場(chǎng)存煤實(shí)現(xiàn)存新取舊，防止煤存放時(shí)間較長(zhǎng)，而出現(xiàn)存煤消耗。2. 分層不分段取料把斗輪置于堆料層最頂層作業(yè)點(diǎn)上，然后旋轉(zhuǎn)控制開(kāi)始取料，每達(dá)到旋轉(zhuǎn)圍時(shí)，行走機(jī)構(gòu)微動(dòng)一個(gè)設(shè)定距離，開(kāi)始反向旋轉(zhuǎn)取料，直至取到盡頭，隨后大車返回開(kāi)始作業(yè)點(diǎn)，同時(shí)臂架下降一個(gè)吃煤深度，繼續(xù)上述過(guò)程取第二層煤。這種方式的特點(diǎn)是，取料

24、后煤場(chǎng)煤堆形狀較好，適用于汽車進(jìn)煤的煤場(chǎng)，但不利于煤場(chǎng)存煤倒燒。3. 斜坡取料斗輪沿堆料的斜坡按照一定的進(jìn)給量由上往下逐層旋轉(zhuǎn)上煤，斗輪大臂每下降一次，大車都要后退一個(gè)距離，當(dāng)取料達(dá)到要求的取料深度后，行走機(jī)構(gòu)再向前走一個(gè)斗深，同時(shí)大臂抬起，進(jìn)行第二個(gè)斜坡取料。這種方式適用于從煤堆中部取煤。1.4本文主要研究容在斗輪堆取料機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中主要進(jìn)行了如下五個(gè)方面的工作：1）確定斗輪堆取料機(jī)對(duì)PLC控制系統(tǒng)的要求2）繪制斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)的工藝過(guò)程控制流程圖3）確定輸入、輸出點(diǎn)數(shù)，繪制I/O分配表4）選定PLC型號(hào)5）設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)梯形圖并編制指令語(yǔ)句程序首先通過(guò)閱讀相關(guān)資料了解斗輪堆

25、取料機(jī)工作過(guò)程，然后設(shè)計(jì)自動(dòng)控制流程，最后設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)梯形圖，實(shí)現(xiàn)對(duì)斗輪堆取料機(jī)的自動(dòng)控制系統(tǒng)。2斗輪堆取料機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)題目為斗輪堆取料機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要目的是，應(yīng)用PLC實(shí)現(xiàn)斗輪堆取料機(jī)的自動(dòng)控制，提高斗輪堆取料機(jī)工作效率，減少勞動(dòng)力。目前PLC發(fā)展迅速，國(guó)近些年開(kāi)始研究斗輪堆取料機(jī)的無(wú)人自動(dòng)控制，在國(guó)外大部分斗輪堆取料機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人自動(dòng)控制。在程序優(yōu)化方面國(guó)還需進(jìn)一步研究，在本設(shè)計(jì)中提出了簡(jiǎn)易高效的堆取料工藝，預(yù)期能編寫(xiě)出更加簡(jiǎn)易程序。2.1電氣元件選型2.1.1 接觸器的選用接觸器的選用，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的類型和工作參數(shù)合理選用。具體分為以下步驟：1） 接觸器種類的

26、選擇：根據(jù)接觸器控制的負(fù)載性質(zhì)來(lái)相應(yīng)選擇直流接觸器還是交流接觸器；一般場(chǎng)合選用電磁式接觸器，對(duì)頻繁操作的帶交流負(fù)載的場(chǎng)合，可選用帶直流線圈的交流接觸器。2） 接觸器適用類別的選擇：接觸器按負(fù)荷種類一般分為一類、二類、三類和四類，分別記為AC-1、AC-2、AC-3和AC-4.一類交流接觸器對(duì)應(yīng)的控制對(duì)象是無(wú)感或微感負(fù)荷，如白熾燈、電阻爐等；二類交流接觸器用于繞線式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止；三類交流接觸器典型用途是鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和運(yùn)行中分段；四類交流接觸器用于籠型異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反接制動(dòng)、反轉(zhuǎn)和電動(dòng)?？筛鶕?jù)接觸器所控制負(fù)載的工作任務(wù)來(lái)選擇相應(yīng)使用類別的接觸器。對(duì)于生產(chǎn)中的廣泛使用的中、小

27、容量鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，大多數(shù)負(fù)載是一般任務(wù)，故應(yīng)選擇AC-3使用類別；對(duì)于控制機(jī)床電動(dòng)機(jī)用接觸器，其負(fù)載情況較為復(fù)雜，如果負(fù)載明顯屬于重任務(wù)，則應(yīng)選擇AC-4類別，如果負(fù)載為一般任務(wù)與重任務(wù)混合時(shí)，則可根據(jù)實(shí)際情況選用AC-3或AC-4類接觸器，如選用AC-3類時(shí)，應(yīng)降級(jí)使用。3） 接觸器額定電壓的確定：接觸器主觸點(diǎn)的額定電壓應(yīng)根據(jù)主觸點(diǎn)所控制負(fù)載電路的額定電壓來(lái)確定，接觸器的額定電壓應(yīng)等于負(fù)載電路的額定電壓。4） 接觸器額定電流的選擇：一般情況下，接觸器主觸點(diǎn)的額定電流應(yīng)大于等于負(fù)載或電動(dòng)機(jī)的額定電流，當(dāng)接觸器用于電動(dòng)機(jī)的頻繁起動(dòng)、制動(dòng)或正反轉(zhuǎn)場(chǎng)合，一般可將其額定電流降一個(gè)等級(jí)來(lái)選用。5

28、） 接觸器線圈額定電壓的確定：接觸器線圈的電流種類和電壓等級(jí)應(yīng)與控制電路一樣。對(duì)于交流電路，為保持安全，一般接觸器線圈選用110V、127V,并由控制變壓器供電。但如果控制電路比較簡(jiǎn)單，所用的接觸器數(shù)量較少時(shí)，為省去控制變壓器，可選用380V、220V電壓。6） 接觸器觸點(diǎn)數(shù)目的確定：在三相交流系統(tǒng)中一般選用三極接觸器，即三對(duì)常開(kāi)主觸點(diǎn)，當(dāng)需要同時(shí)控制中性線時(shí)，則選用四極交流接觸器。在單相交流和直流系統(tǒng)中則常用兩極或三極并聯(lián)接觸器。交流接觸器通常有三對(duì)常開(kāi)主觸點(diǎn)和四到六對(duì)輔助觸點(diǎn)，直流接觸器通常用兩對(duì)常開(kāi)主觸點(diǎn)和四對(duì)輔助觸點(diǎn)。一般應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)控制要求確定所需的觸點(diǎn)數(shù)與種類，同時(shí)應(yīng)注意觸點(diǎn)的通斷能

29、力和其他額定參數(shù)。7） 接觸器額定操作頻率：交、直流接觸器額定操作頻率一般有600次/h、1200次/h等幾種，一般說(shuō)來(lái)，額定電流越大，則操作頻率越低、可根據(jù)實(shí)際需要選擇。以行走電機(jī)為例，電機(jī)容量為22KW，電壓為380V，K取1.2，即接觸器的電流為1*22*1000/（380*1.2）=48.25A，主觸頭為3級(jí)，所以行走電機(jī)的接觸器選用型號(hào)為：LC1-D1S1OM5N，其他接觸器選擇型號(hào)計(jì)算一樣具體型號(hào)見(jiàn)表2-1。表2-1 接觸器型號(hào)名稱型號(hào)或代號(hào)額定電流數(shù)量行走電機(jī)接觸器CJ10-60606夾軌器接觸器CJ10-20204電纜卷筒接觸器CJ10-202012.1.2 繼電器的選擇1）電

30、磁式繼電器的選用 中間繼電器、電流繼電器、電壓繼電器都屬于這一類。選用的主要依據(jù)是：被控制或被保護(hù)對(duì)象的特性、觸頭的種類、數(shù)量、控制電路的電壓、電流、負(fù)載性質(zhì)等因素。線圈電壓、電流應(yīng)滿足控制線路的要求。如果控制電流超過(guò)繼電器觸頭定額電流，可將觸頭并聯(lián)使用，也可以采用觸頭串聯(lián)使用方法來(lái)提高觸頭的分?jǐn)嗄芰Α?2）時(shí)間繼電器的選用 選用時(shí)應(yīng)考慮延時(shí)方式(通電延時(shí)和斷電延時(shí))、延時(shí)圍、延時(shí)精度要求、外形尺寸、安裝方式、價(jià)格等因素。常用時(shí)間繼電器有氣囊式、電動(dòng)式與晶體管等，在延時(shí)精度要求不高，電源電壓波動(dòng)大的場(chǎng)合，宜選用價(jià)格較低的氣囊式、電磁式時(shí)間繼電器。當(dāng)延時(shí)圍大，精度要求高時(shí)，可選用電動(dòng)式和和晶體管

31、式時(shí)間繼電器。 3）熱繼電器的選用 對(duì)于工作時(shí)間短，停歇時(shí)間長(zhǎng)的電動(dòng)機(jī)，如機(jī)床的刀架或工作臺(tái)的快速移動(dòng)，橫梁升降、夾緊等運(yùn)動(dòng)，以與雖長(zhǎng)期工作但過(guò)載的可能性很小的電動(dòng)機(jī)，如排風(fēng)扇，可以不設(shè)過(guò)載保護(hù)，除此以外一般電動(dòng)機(jī)都應(yīng)考慮過(guò)載保護(hù)。 熱繼電器有兩相式、三相式與三相帶斷相保護(hù)等型式。對(duì)于星形接法的電動(dòng)機(jī)與電源對(duì)稱性較好的可采用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對(duì)于三角形接法的電動(dòng)機(jī)或電源對(duì)稱性不夠好的情況則應(yīng)選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。而在重要場(chǎng)合或容量較大的電動(dòng)機(jī)，可選用半導(dǎo)體溫度繼電器來(lái)進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。 熱繼電器發(fā)熱元件額定電流，原則上按被控電動(dòng)機(jī)的額定電流選取，并一次去選擇發(fā)熱元件編號(hào)和一定的調(diào)節(jié)圍。 根據(jù)要

32、求選用NR2-36/Z型，保護(hù)整定值36A，型號(hào)CJX2-32。122.1.3 熔斷器的選擇 熔斷器的選擇主要容是其類型、額定電壓、熔斷器額定電流等級(jí)與溶體額定電流。根據(jù)負(fù)載保護(hù)特性、短路電流大小、各類熔斷器的使用圍來(lái)選用熔斷器的類型，額定電壓是根據(jù)被保護(hù)電路的電壓來(lái)選擇的 溶體的額定電流是選擇熔斷器的關(guān)鍵，他與負(fù)載大小、負(fù)載性質(zhì)密切相關(guān)。對(duì)于負(fù)載平穩(wěn)、無(wú)沖擊電流，如照明、信號(hào)、電熱電路可直接按負(fù)載額定電流選取。對(duì)于像電動(dòng)機(jī)一類有沖擊電流負(fù)載，溶體額定電流可按下列公式計(jì)算： 單臺(tái)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期工作 IR=（1.52.5）IN多臺(tái)電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期共用一個(gè)熔斷器保護(hù) IR（1.52.5）INmax+IN 式

33、中INmax為容量最大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的額定電流；IN是除去容量最大的電動(dòng)機(jī)之外，其余電動(dòng)機(jī)額定電流之和。 輕載與啟動(dòng)時(shí)間短時(shí)，系數(shù)取1.5，啟動(dòng)負(fù)載較重與啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，啟動(dòng)次數(shù)又3較多的情況，則取2.5。 熔體額定電流的選擇還要照顧到上下級(jí)保護(hù)的配合，以滿足選擇性保護(hù)要求，使下一級(jí)熔斷器的分?jǐn)鄷r(shí)間較上一級(jí)熔斷器熔體的分?jǐn)鄷r(shí)間要小，否則將會(huì)發(fā)生越級(jí)動(dòng)作，擴(kuò)大停電圍。根據(jù)需要選取RL1-15型熔斷器，具體參數(shù)為：熔斷器額定電流：15A，熔斷器額定電壓：500V。 2.1.4 按鈕、刀開(kāi)關(guān)、組合開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)與自動(dòng)開(kāi)關(guān)的選擇1）按鈕 按鈕通常是用來(lái)短時(shí)接通或斷開(kāi)小電流控制電路的一種主令電器。其選用依 據(jù)

34、主要是根據(jù)需要的觸點(diǎn)對(duì)數(shù)、動(dòng)作要求、是否需要帶指示燈，使用場(chǎng)合以與顏色等要求。按鈕產(chǎn)品有多種結(jié)構(gòu)形式、多種觸頭組合與多種顏色，供不同使用條件選用。例如，緊急操作一般選用蘑菇型，停止按鈕。常選用紅色等，起額定電壓有交流500v，直流440v，額定電流5A。 2）刀開(kāi)關(guān) 又稱閘刀，主要用于接通和切斷長(zhǎng)期工作設(shè)備的電源與不經(jīng)常啟動(dòng)與制動(dòng)、容量小于7.5KW的異步電動(dòng)機(jī)。刀開(kāi)關(guān)選用時(shí)，主要是依據(jù)電源種類、電壓等級(jí)、斷流容量與需要極數(shù)。當(dāng)用刀開(kāi)關(guān)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)時(shí)，其額定電流要大于電動(dòng)機(jī)額定電流的3倍。 3）組合開(kāi)關(guān) 主要用于電源的引入，所以又叫電源隔離開(kāi)關(guān)。其選用依據(jù)是電源種類電壓等級(jí)、觸頭數(shù)量以與斷流容

35、量。當(dāng)采用組合開(kāi)關(guān)來(lái)控制5KW以下容量異步電動(dòng)機(jī)時(shí)，其額定電流一般為（1.52.5）IN，接通次數(shù)小于（1520）次/小時(shí)。 4）限位開(kāi)關(guān) 主要用于位置控制或有位置保護(hù)要求的場(chǎng)合。選用時(shí)主要根據(jù)機(jī)械位置對(duì)開(kāi)關(guān)形式的要求和控制線路對(duì)觸頭數(shù)量的要求，以與電壓、電流來(lái)確定其型號(hào)。 5）自動(dòng)開(kāi)關(guān) 由于自動(dòng)開(kāi)關(guān)具有很好的保護(hù)作用，故在電氣設(shè)計(jì)的應(yīng)用中越來(lái)越多。自動(dòng)開(kāi)關(guān)的種類很多，有框架式、塑料外殼式、限流式、手動(dòng)操作式和電動(dòng)操作式。在選用時(shí)，主要從保護(hù)特性要求（幾段保護(hù)）、分?jǐn)嗄芰?、電網(wǎng)電壓類型、電壓等級(jí)、長(zhǎng)期工作負(fù)載的平均電流、操作頻繁程度等與方面去確定它的型號(hào)。在初步確定自動(dòng)開(kāi)關(guān)的類型和等級(jí)后，各級(jí)

36、保護(hù)動(dòng)作值的整定還必須和上、下級(jí)開(kāi)關(guān)保護(hù)特性的協(xié)調(diào)配合，從總體上滿足系統(tǒng)對(duì)選擇性的保護(hù)的要求3。 根據(jù)要求，選取LX22-6型行程開(kāi)關(guān)，其額定電壓為交流380V，額定電流為20A，允許最大速度為300m/min。根據(jù)要求萬(wàn)能轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選取LW2-W型，額定電壓為交流220V，允許最大分段電流正常情況為30A，故障情況為40A。2.2 PLC機(jī)型選擇隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來(lái)越多。不同型號(hào)的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)格等也各有不同，適用的場(chǎng)合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。在PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，首先應(yīng)確

37、定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計(jì)選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。PLC與有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置與功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖與有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC和設(shè)計(jì)相應(yīng)的

38、控制系統(tǒng)。2.2.1 輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。本設(shè)計(jì)共28個(gè)輸入點(diǎn)39個(gè)輸出點(diǎn)。2.2.2 存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。設(shè)計(jì)階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計(jì)階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算

39、來(lái)替代。存儲(chǔ)器存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。2.2.3 控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。1)運(yùn)算功能：簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。隨著開(kāi)放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的

40、通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)從實(shí)際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運(yùn)算功能。大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，只需要邏輯運(yùn)算和計(jì)時(shí)計(jì)數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測(cè)和控制時(shí)，才使用代數(shù)運(yùn)算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運(yùn)算等。要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。2）控制功能：控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時(shí)也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲(chǔ)器容量。例如

41、采用PID控制單元、高速計(jì)數(shù)器、帶速度補(bǔ)償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。3）通信功能：大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時(shí)應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開(kāi)放的通信網(wǎng)絡(luò)。PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級(jí)的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的

42、通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：1）PC為主站，多臺(tái)同型號(hào)PLC為從站，組成簡(jiǎn)易PLC網(wǎng)絡(luò)；2）1臺(tái)PLC為主站，其他同型號(hào)PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；3）PLC網(wǎng)絡(luò)通過(guò)特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；4）專用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡(luò)）。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實(shí)際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、現(xiàn)場(chǎng)總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。4） 編程功能 離線編程方式：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運(yùn)行模式，CPU對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編

43、程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語(yǔ)言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語(yǔ)言和語(yǔ)句表（IL）、結(jié)構(gòu)文本（ST）兩種文本語(yǔ)言。選用的編程語(yǔ)言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時(shí)，還應(yīng)支持多種語(yǔ)言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場(chǎng)合的控制要求。5)診斷功能：PLC的診斷功能包

44、括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過(guò)硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分診斷和外診斷。通過(guò)軟件對(duì)PLC部的性能和功能進(jìn)行診斷是診斷，通過(guò)軟件對(duì)PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強(qiáng)弱，直接影響對(duì)操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時(shí)間。6）處理速度PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來(lái)看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。處理速度與用戶程序的長(zhǎng)度、CPU處理速度、軟件質(zhì)量等有關(guān)。目前，PLC接點(diǎn)的響應(yīng)快、速度高，每條二進(jìn)制指令執(zhí)行時(shí)間約0.20.4Ls，因此能適應(yīng)控制要求高、

45、相應(yīng)要求快的應(yīng)用需要。掃描周期（處理器掃描周期）應(yīng)滿足：小型PLC的掃描時(shí)間不大于0.5ms/K；大中型PLC的掃描時(shí)間不大于0.2ms/K。2.2.4 機(jī)型的選擇 1）PLC的類型 PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點(diǎn)數(shù)選型。整體型PLC的I/O點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型PLC提供多種I/O卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。2）輸入輸出模塊的選擇：輸

46、入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。例如對(duì)輸入模塊，應(yīng)考慮信號(hào)電平、信號(hào)傳輸距離、信號(hào)隔離、信號(hào)供電方式等應(yīng)用要求。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過(guò)載能力較差。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等，與應(yīng)用要求應(yīng)一致。可根據(jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本?？紤]是否需要擴(kuò)展機(jī)架或遠(yuǎn)程I/O機(jī)架等。3）電源的選擇：PLC的供電電源，除了引進(jìn)設(shè)備時(shí)同時(shí)引進(jìn)PLC應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)要求設(shè)計(jì)和選用外，一般PLC的

47、供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國(guó)電網(wǎng)電壓一致。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。如果PLC本身帶有可使用電源時(shí)，應(yīng)核對(duì)提供的電流是否滿足應(yīng)用要求，否則應(yīng)設(shè)計(jì)外接供電電源。為防止外部高壓電源因誤操作而引入PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。4）存儲(chǔ)器的選擇：由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲(chǔ)器容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲(chǔ)器選擇。需要復(fù)雜控制功能時(shí)，應(yīng)選擇容量更大，檔次更高的存儲(chǔ)器。5）冗余功能的選擇 1控制單元的冗余 (1)重要的過(guò)程單元：CPU（包括存儲(chǔ)

48、器）與電源均應(yīng)1B1冗余。(2)在需要時(shí)也可選用PLC硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)、2重化或3重化冗余容錯(cuò)系統(tǒng)等。 2I/O接口單元的冗余 (1)控制回路的多點(diǎn)I/O卡應(yīng)冗余配置。(2)重要檢測(cè)點(diǎn)的多點(diǎn)I/O卡可冗余配置。3）根據(jù)需要對(duì)重要的I/O信號(hào)，可選用2重化或3重化的I/O接口單元。(六)經(jīng)濟(jì)性的考慮：選擇PLC時(shí)，應(yīng)考慮性能價(jià)格比。考慮經(jīng)濟(jì)性時(shí)，應(yīng)同時(shí)考慮應(yīng)用的可擴(kuò)展性、可操作性、投入產(chǎn)出比等因素，進(jìn)行比較和兼顧，最終選出較滿意的產(chǎn)品。輸入輸出點(diǎn)數(shù)對(duì)價(jià)格有直接影響。每增加一塊輸入輸出卡件就需增加一定的費(fèi)用。當(dāng)點(diǎn)數(shù)增加到某一數(shù)值后，相應(yīng)的存儲(chǔ)器容量、機(jī)架、母板等也要相應(yīng)增加，因此，

49、點(diǎn)數(shù)的增加對(duì)CPU選用、存儲(chǔ)器容量、控制功能圍等選擇都有影響。在估算和選用時(shí)應(yīng)充分考慮，使整個(gè)控制系統(tǒng)有較合理的性能價(jià)格比4。 根據(jù)本設(shè)計(jì)容，首先選定歐姆龍PLC C系列P型機(jī)。P型機(jī)屬小型PLC機(jī)，它由CPU單元（主機(jī)）、擴(kuò)展單元（選用）、特殊單元（選用）和外部設(shè)備組成。根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)需求選定型號(hào)為C60P-CDR-AE，機(jī)型信息見(jiàn)附錄A。2.3 PLC I/O節(jié)點(diǎn)分配表2-2 PLC輸入點(diǎn)分配PLC地址連接的外部設(shè)備設(shè)備功能說(shuō)明0000SB1復(fù)位按鈕0001SB2開(kāi)始按鈕0002SB3停止按鈕0003SB4自動(dòng)取料按鈕0004SB5自動(dòng)堆料按鈕0005SB6自動(dòng)運(yùn)行按鈕0006SB7手動(dòng)運(yùn)

50、行按鈕0007SQ1俯仰上限位0008SQ2俯仰下限位0009SQ3料位檢測(cè)器0010SQ4回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)右限位0011SQ5回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)左限位0012FU熔斷器0013FR熱繼電器0014KCA1尾車皮帶跑偏故障0015KCA2尾車皮帶打滑故障0100KCA3尾車皮帶撕裂故障0101SQ6尾車堆料到位0102SQ7尾車取料到位0103KCA4懸臂皮帶跑偏0104KCA5懸臂皮帶打滑0105KCA6懸臂皮帶撕裂0106SB8堆取料初始位置到位0107SQ8夾軌器防松到位0108SQ9夾軌器夾緊到位0109SB9沖洗按鈕0110SQ10水箱缺水0111SB10沖洗停止按鈕表2-3 PLC輸出點(diǎn)分配PLC地

51、址連接的外部設(shè)備設(shè)備功能說(shuō)明0501KM1懸臂皮帶正向運(yùn)行0502KM2懸臂皮帶反向運(yùn)行0503KM3懸臂皮帶直接啟動(dòng)0504KM4懸臂皮帶降壓?jiǎn)?dòng)0505KM5尾車皮帶直接啟動(dòng)0506KM6尾車皮帶降壓?jiǎn)?dòng)0507KM7斗輪直接啟動(dòng)0508KM8斗輪降壓?jiǎn)?dòng)0509KM9尾車前進(jìn)0510KM10尾車后退0511KM11尾車上升0512KM12尾車下降0513KM13大車前行0514KM14大車后退0515KM15大車慢速行走0600KM16大車快速行走0601KM17回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)右回轉(zhuǎn)0602KM18回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)左回轉(zhuǎn)0603KM19變幅機(jī)構(gòu)上升0604KM20變幅機(jī)構(gòu)下降0605KM21變幅機(jī)構(gòu)制

52、動(dòng)0606KM22左夾軌器夾緊0607KM23左夾軌器放松0608KM24右?jiàn)A軌器夾緊0609KM25右?jiàn)A軌器放松0610KM26電纜卷筒放松0611KM27電纜卷筒收緊0612KM28尾車皮帶制動(dòng)0613BL動(dòng)車電鈴0614HL1堆料指示燈0615HL2取料指示燈0700HL3自動(dòng)運(yùn)行指示燈0701HL4手動(dòng)運(yùn)行指示燈0702HL5尾車堆料到位指示燈0703HL6尾車取料到位指示燈0704HL7夾軌器夾緊指示燈0705KM29灑水0706HL8水箱缺水指示燈0707HL9故障指示燈2.4斗輪堆取料機(jī)自動(dòng)堆取料工藝流程設(shè)計(jì)PLC軟件的編程，主要是根據(jù)堆取料工藝進(jìn)行的。下面分別介紹了自動(dòng)定點(diǎn)堆料

53、和回轉(zhuǎn)分層取料作業(yè)工藝8。堆取料準(zhǔn)備過(guò)程流程圖如圖2-3所示。2.4.1 自動(dòng)堆料工藝設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)定點(diǎn)堆料工藝如圖2-1所示。首先將斗輪機(jī)開(kāi)到初始位置，使懸臂前端對(duì)準(zhǔn)a點(diǎn)，然后開(kāi)始堆料。當(dāng)料位檢測(cè)器碰到料堆時(shí)，懸臂提升一個(gè)角度。當(dāng)料位檢測(cè)器再次碰到料堆時(shí)，懸臂再提升一個(gè)角度，直到設(shè)定高度。然后懸臂旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度到b點(diǎn)。當(dāng)料位檢測(cè)器再次碰到料堆時(shí)，懸臂再旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，直到回轉(zhuǎn)設(shè)定次數(shù)c點(diǎn)。然后斗輪機(jī)大車后退一段距離到d點(diǎn)。當(dāng)料位檢測(cè)器再碰到料堆時(shí)，懸臂向左回轉(zhuǎn)一個(gè)角度。逐次重復(fù)下去到e點(diǎn)。斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)的堆料工藝過(guò)程控制流程圖如圖2-4所示。圖2-1 自動(dòng)回轉(zhuǎn)定點(diǎn)堆料工藝圖 2.4.2自動(dòng)取料工

54、藝設(shè)計(jì)回轉(zhuǎn)分層取料工藝如圖2-2所示。首先將斗輪機(jī)對(duì)準(zhǔn)a點(diǎn)，然后開(kāi)始回轉(zhuǎn)取料。先是右回轉(zhuǎn)，當(dāng)回轉(zhuǎn)到b點(diǎn)后，取料機(jī)前進(jìn)到c點(diǎn)，然后左回轉(zhuǎn)取料，這樣往復(fù)下去直到d點(diǎn)。本層取完之后斗輪機(jī)后退到e點(diǎn)。由于料堆是梯形，所以斗輪機(jī)先左轉(zhuǎn)一小段距離到f點(diǎn)（為下層起點(diǎn)做準(zhǔn)備）。然后下降到g點(diǎn)，開(kāi)始第二層取料，逐次重復(fù)下去直到最后一層結(jié)束。斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)的取料工藝過(guò)程控制流程圖如圖2-5所示。圖2-2 自動(dòng)回轉(zhuǎn)分層取料工藝圖圖2-3 準(zhǔn)備過(guò)程工藝流程圖圖2-4 自動(dòng)堆料工藝流程圖圖2-5 自動(dòng)取料工藝流程圖2.5 PLC控制程序設(shè)計(jì)斗輪堆取料機(jī)的PLC控制程序通過(guò)梯形圖語(yǔ)言編寫(xiě)，便于閱讀和理解，下面將詳細(xì)

55、說(shuō)明。指令表見(jiàn)附錄B。1） 自動(dòng)堆料PLC控制程序設(shè)計(jì)首先將斗輪堆取料機(jī)開(kāi)至堆料初始位置，進(jìn)行堆料準(zhǔn)備動(dòng)作，尾車運(yùn)行到堆料位置如圖2-所示。然后懸臂皮帶正向降壓?jiǎn)?dòng)，開(kāi)始堆料。當(dāng)料位傳感器檢測(cè)到料位時(shí)（即料堆達(dá)到懸臂高度時(shí)），懸臂上升T1時(shí)間，并且計(jì)數(shù)一次。當(dāng)懸臂上升到最高時(shí)，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)右回轉(zhuǎn)T2時(shí)間，并計(jì)數(shù)一次。當(dāng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)右回轉(zhuǎn)到設(shè)定值時(shí)，大車后退T3時(shí)間，并計(jì)數(shù)一次。大車后退T3時(shí)間后，懸臂開(kāi)始左回轉(zhuǎn)，同樣當(dāng)料位檢測(cè)器檢測(cè)到料位時(shí)，懸臂左回轉(zhuǎn)T2時(shí)間，并計(jì)數(shù)一次。如上面次序往復(fù)堆料，當(dāng)大車后退次數(shù)達(dá)到指定次數(shù)后，自動(dòng)堆料結(jié)束。2） 自動(dòng)取料PLC控制程序設(shè)計(jì)首先將斗輪堆取料機(jī)開(kāi)始取料初始位置

56、，進(jìn)行取料準(zhǔn)備動(dòng)作，尾車運(yùn)行到取料位置如圖2-所示。然后懸臂皮帶反向降壓?jiǎn)?dòng)，斗輪降壓?jiǎn)?dòng)，開(kāi)始取料。懸臂開(kāi)始右回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)T5時(shí)間后回轉(zhuǎn)停止，大車前行T6時(shí)間并計(jì)數(shù)一次。懸臂開(kāi)始左回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)T5時(shí)間后停止。大車再前行T6時(shí)間并計(jì)數(shù)一次。當(dāng)大車前行次數(shù)到達(dá)指定次數(shù)后，大車后退到初始位置。懸臂左回轉(zhuǎn)T時(shí)間，懸臂下降T7時(shí)間并計(jì)數(shù)一次，開(kāi)始第二層取料。當(dāng)取完最后一層（即懸臂下降次數(shù)到指定次數(shù)）后，取料結(jié)束。程序圖如下所示：結(jié)論本次設(shè)計(jì)順利完成，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)用PLC對(duì)斗輪堆取料機(jī)的自動(dòng)控制運(yùn)行。整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中遇到了很多困難，查閱了很多資料，在導(dǎo)師的耐心指導(dǎo)下，完成了本次設(shè)計(jì)。國(guó)在斗輪堆取料機(jī)自動(dòng)控制方面的研究日漸成熟，許多大公司開(kāi)始投入研究與開(kāi)發(fā)，在不久的將來(lái)定能普與無(wú)人操作自動(dòng)控制系統(tǒng)。首先，本設(shè)計(jì)斗輪堆取料機(jī)的堆