基于PLC免燒磚機設計

1、中原工學院畢業(yè)（設計）開題報告目錄1 課題研究的目的和意義.2 1.1 免燒磚機的出現(xiàn)和介紹.2 1.2 免燒磚機的設備用途.2 1.3 磚機的分類和工作原理.2 1.4 免燒磚機目的與意義.32 研究現(xiàn)狀和分析.4 2.1 免燒磚機生產(chǎn)發(fā)展趨勢.4 2.2 免燒磚機設備特點.43 設計內(nèi)容.5 3.1 設計任務簡介.5 3.2 基于PLC控制的免燒磚機組成.5 3.3 基于PLC控制的制磚機的運行過程.5 3.4 基于PLC控制的制磚機可編程控制系統(tǒng)的實現(xiàn).6 3.5 西門子S7-200 PLC.6 3.6 PLC的發(fā)展歷程.6 3.7 S7-200 PLC 系統(tǒng)的基本組成.64 本學期計劃

2、.75 參考文獻.87課題名稱：基于西門子S7-200 PLC控制的免燒磚機1 課題研究的目的和意義1.1 免燒磚機的出現(xiàn)和介紹二十世紀七十年代，我國引進俄羅斯的八孔轉盤式灰砂磚機，利用河砂及少量粉煤灰加水泥或陳化后的白灰壓制灰砂磚；但其圓盤轉動，每次只能壓一塊磚，產(chǎn)量低，壓頭鋼性下壓，大摻量使用工業(yè)廢料粉煤灰時制品排氣不足出現(xiàn)分層現(xiàn)象，不能滿足國家墻改要求及符合當時國家產(chǎn)業(yè)政策。為了提高產(chǎn)量，彌補其排氣不足制品容易分層的弊端，國內(nèi)機械工程技術人員研制出每次壓兩塊磚、三塊磚甚至四塊磚的曲軸式雙曲柄機械壓磚機。 由于其特殊的預壓緩沖上壓頭的設計及可調整下料深度。使其可勝任當時國家對大摻量使用粉煤

3、灰做原材料制磚作為新型墻體材料的產(chǎn)業(yè)結構政策的要求得以實現(xiàn)。該種設備繼承八孔轉盤式壓磚機的無需托板，直接碼垛的優(yōu)點，更以其機械運動的穩(wěn)定及牢靠性，每分鐘成型1517次，保證了單臺設備的產(chǎn)量及制品質量。因當時國家標準只有比較老的灰砂磚標準和燒結磚標準，而這種設備做出來的磚只能以這兩個標準來檢測。實際檢測中不從外形到質量都符合或超過當時的灰砂磚標準和燒結磚標準，根據(jù)這種磚成型后類似水泥構件的自然養(yǎng)護方式，不需要建窯不需要燒，于是這種“免燒磚”的叫法從此傳開。1.2 免燒磚機的設備用途主要用于粉煤灰、河沙、海沙、山沙、礦粉、爐渣、石粉、煤渣、煤矸石、尾礦渣、化工渣等為主要原料添加一定比例的水泥或白灰

4、等膠結材料進行磚的壓制成型。根據(jù)模具不同可壓制外形為標準磚、多孔磚、盲孔磚、空心磚、路面磚及特殊需求的磚類；根據(jù)后期養(yǎng)護工藝可分為自然養(yǎng)護的免燒磚和蒸壓養(yǎng)護的蒸養(yǎng)磚（蒸壓磚）等。是符合國家產(chǎn)業(yè)政策及國家新型墻墻體材料改革倡導的環(huán)保型墻體材料加工設備。1.3 磚機的分類和工作原理“磚機”是生產(chǎn)磚設備的統(tǒng)稱，按照不同的分類標準，種類很多，按照燒結與否可以分為：燒結磚機和免燒磚機；燒結磚機生產(chǎn)磚坯的過程： 用粘土攪拌機將粘土進行攪拌，配一些沙子，和石粉，攪拌勻稱，后經(jīng)過傳送帶，輸送到真空磚機里，在經(jīng)過真空磚機真空壓力擠壓，成型磚坯，磚坯出來后、在經(jīng)過分坯機進行分坯機，切割成大小均勻的磚坯，然后在經(jīng)過

5、碼坯機的自動抓坯，放在窯車里，進爐窯燒制。免燒磚機的生產(chǎn)過程：用鄂式破碎機將生石灰進行破碎進入粉磨機中進行研磨與其他配料進行攪拌均勻進入消化倉進行消化進入輪碾機進行輪碾由液壓磚機壓制成型進入蒸壓釜進行蒸壓養(yǎng)護十天左右的晾曬成品。簡單概括如下：原材料科學配比-加水攪拌-高壓震動成型-短時間晾曬-成品出廠1.4 免燒磚機目的與意義由于傳統(tǒng)的燒結磚需要大量取用粘土，更有甚者直接破壞耕地取土源，不僅破壞了我國國土資源的完整性，同時燒結磚生產(chǎn)中煤炭燃燒后給大氣環(huán)境造成了嚴重的污染?！皣医ㄔO部、國家經(jīng)貿(mào)委、國家質量技術監(jiān)督局、國家建材局1999年295號文件規(guī)定我國一百六十個城市限時禁用粘土實心磚”，吹

6、響了全國墻體改革“禁燒限紅，推廣新型墻材大力發(fā)展”的號角。2001年6月5日，國家經(jīng)貿(mào)委以國經(jīng)貿(mào)資源2001550號文件發(fā)出通知，將中西部10個省會城市列入限時禁止使用實心粘土磚城市名單。同時規(guī)定了“其他省會城市，最遲在2005年底前實現(xiàn)禁止使用實心粘土磚的目標?！边@給新型墻材、新型墻材設備的發(fā)展奠定了基礎帶來了機遇。隨著人民生活水平的提高，住房條件得到顯著改善，近年來城鎮(zhèn)化步伐的加快,住宅建筑量日益增大，據(jù)統(tǒng)計我國每年基礎建設建筑量龐大，近年來增長迅速。過去技術落后，使用柴火燒制粘土磚。磚窯燒磚時大量使用木炭和煤炭，高聳的煙囪排出滾滾濃煙，不僅會污染大氣破壞環(huán)境，而且還破壞了大量農(nóng)田。燒結粘

7、土磚會排放大量的二氧化碳，據(jù)統(tǒng)計每年排放到大氣中的二氧化碳超過1.7億噸，造成了城市的酸雨和全球的溫室效應。為了減少人類對環(huán)境的破壞， 2011年我國開始嚴格限制燒結磚的產(chǎn)量，并且禁止使用粘土磚。面對龐大的市場需求，而且又必須保護好環(huán)境，減少能源的損耗，免燒制磚機的出現(xiàn)解決了這一棘手問題。高效利用粉煤灰、爐渣、石粉、脫硫灰、礦渣、煤矸石、磷石膏、尾礦砂等生產(chǎn)新型墻材，如蒸壓粉煤灰磚、蒸壓灰砂磚、加氣混凝土制品等。也應用于生產(chǎn)高摻量粉煤灰燒結磚、煤矸石燒結磚、石粉制磚、建筑垃圾制磚、生活焚燒垃圾渣制磚、廢土制磚及各種砌塊、電廠脫硫石膏綜合利用等，是大型、自動化、現(xiàn)代化利廢制磚生產(chǎn)線的首選。利用粉

8、煤灰/尾礦砂/脫硫灰/爐渣/礦渣/石材廢棄物/電石渣/磷石膏等制磚，利廢率達90%以上，每條線年消納固體廢棄物近10萬噸，制品質量高（強度20Mpa）、成本低。生產(chǎn)線主機設備通過更換模具，可生產(chǎn)不同規(guī)格的多孔磚及空心砌塊產(chǎn)品。該生產(chǎn)線還適用于其它各種以固體廢棄物為原料的蒸壓或燒結墻體材料的生產(chǎn)，如高摻量粉煤灰燒結磚、煤矸石燒結磚、建筑垃圾制磚、生活焚燒垃圾渣制磚、廢土制磚及各種砌塊、電廠脫硫石膏綜合利用等。2 研究現(xiàn)狀及分析2.1 免燒磚機生產(chǎn)發(fā)展趨勢每年用于基礎建設產(chǎn)生和北方暖氣供暖所產(chǎn)生的能耗至少占到了我國年能耗總量的15%。而且粘土磚在生產(chǎn)過程中會排放出大量的煙灰，污染嚴重，種種原因限制

9、了燒結磚項目。因此面對巨大的市場需求，免燒制磚機得到了快速發(fā)展。免燒磚機市場中主要有：水泥磚機、液壓壓磚機、制磚機、砌磚機等。全自動制磚機在市場上應用廣泛，其具有自動化程度高，產(chǎn)量大，品質好等特點，備受歡迎！ 經(jīng)過40多年的發(fā)展，國內(nèi)外制磚機等機械設備發(fā)展迅速。世界上許多國家的制磚機公司不斷研發(fā)出新型的制磚機。意大利有SACMI、SITI等四家公司主要生產(chǎn)墻地磚壓制成形機械設備。德國制造自動控制制磚機設備的生產(chǎn)商有LADS BUCHER、DORST等公司，國內(nèi)生產(chǎn)商也不甘落后，積極研發(fā)全自動控制的制磚機。國內(nèi)外未來制磚機產(chǎn)品發(fā)展的趨勢是：(1) 推出寬臺面的液壓磚機許多企業(yè)推出了寬臺面的液壓磚

10、機，制磚機中還增加壓制磚坯的模塊數(shù)，從而提高了生產(chǎn)效率。(2) 大噸位制磚機數(shù)年前市場中出現(xiàn)3000，4000噸大噸位液壓磚機。(3) 過濾液壓油并保持液壓系統(tǒng)的清潔液壓系統(tǒng)液壓油的不干凈往往會導致液壓系統(tǒng)發(fā)生故障，所以很多企業(yè)特別注重液壓系統(tǒng)中的液壓油，保持液壓油的清潔，并且采取在油泵的進口和出口處設置液壓油過濾系統(tǒng)，全面全方位保持液壓油的清潔。(4) 簡化液壓控制系統(tǒng),減少液壓系統(tǒng)的能耗在國外液壓制磚機系統(tǒng)動力系統(tǒng)用高效變量泵驅動取代定量泵，增加了許多回收系統(tǒng)，將能源的損耗將至最低。2.2 免燒磚機設備特點1、采用砌塊機先進技術，厚重沉穩(wěn)，吸震效果顯著。2、采用電腦控制系統(tǒng)，液晶觸摸屏調整

11、參數(shù)，配備數(shù)據(jù)輸入、輸出裝置，實現(xiàn)人機對話。3、電腦控制系統(tǒng)具備自鎖功能，上一個動作不到位，下一個動作無法執(zhí)行，避免了誤動作的產(chǎn)生，以免對機臺造成損害。并可通過電話線實現(xiàn)遠程故障診斷。4、重心極低，振動臺距地面486MM，確保余震90%導入地面，延長設備壽命。5、制品范圍廣。加裝二次布料設備，可同時生產(chǎn)空心砌塊，多排孔轉，空心磚，路緣石，劈裂塊，彩色路面磚，植草磚，水洗磚等多種制品。6、振壓分離技術。加裝振動支撐板，同時加裝副壓頭，配吸震橡膠墊，徹底隔阻振壓干涉。7、振動主軸采用萬向節(jié)傳動軸傳動方式，確保傳動速度準確。使用壽命長，避免了皮帶傳動經(jīng)常更換皮帶的麻煩。8、所有機型全部采用變頻器，徹

12、底實現(xiàn)主軸電機不停轉，從而從根本上解決了主軸電機升溫問題。9、采用振動力調整系統(tǒng)，每臺砌塊主機由多種振動力可調，從而達到縮短振動時間，提高制品密實度，節(jié)省水泥的目的。 10、激振力強勁，振幅達2Mm，激振加速度達15g，使物料在2秒左右快速成型，水泥充分液化，在普通重量配比條件下，裝強度可提高一個等級。影響。3 設計內(nèi)容3.1 設計任務簡介基于PLC控制系統(tǒng)由限位開關，壓力傳感器，PLC控制器，變頻器等部件組成，由PLC控制部件執(zhí)行，由組態(tài)軟件對其進行監(jiān)控。3.2 基于PLC控制的免燒磚機的組成該控制系統(tǒng)組成包括：10個光電開關作為限位開關檢測各個動作是否歸位，1個壓力傳感器檢測壓模壓力大小調

13、節(jié)壓模壓力，2臺變頻器分別調節(jié)震模頻率和油泵電機的轉速，1臺西門子S7-200PLC控制各個器件協(xié)調運行。3.3 基于PLC控制的制磚機的運行過程(1) 基于PLC控制的制磚機控制系統(tǒng)的簡易工作圖自動控制的制磚機系統(tǒng)是利用PLC把傳感器采集的相關參數(shù)-模擬量轉換成數(shù)字信號，然后將數(shù)字信號與給定值進行比較，通過程序中參數(shù)比較處理，輸出相應的控制信號進行控制。制磚機中PLC通過壓力傳感器檢測壓模的壓力并與設定值相比較，如果壓模的壓力比設定的壓力值小，PLC通過控制變頻器提高油泵轉速來達到增加壓頭壓力的目的。若壓頭的壓力大于設定的壓力，PLC控制變頻器降速，減輕壓槽的壓力大小。制磚機通過震模震動制造

14、出密度不同的磚型，通過變頻器變頻來控制震模震動頻率的快慢，自動控制制磚機系統(tǒng)簡易工作圖如圖2.1所示。圖2.1 自動控制制磚機系統(tǒng)簡易工作圖3.4 基于PLC控制的制磚機可編程控制系統(tǒng)的實現(xiàn)PLC技術運用范圍越來越廣泛，PLC因為穩(wěn)定，高效，在工業(yè)中運用無所不能。在制磚機中使用PLC可實現(xiàn)制磚機的自動化運行。3.5西門子S7-200PLC德國西門子S7-200系列的PLC是西門子PLC的主流產(chǎn)品，其功能強大，性價比高，應用范圍廣泛，深受國內(nèi)外用戶的歡迎，在國內(nèi)外具有較高的市場占有率。3.6 PLC的發(fā)展歷程在20世紀60年代，工業(yè)上生產(chǎn)線的自動控制系統(tǒng)絕大多數(shù)都是繼電控制裝置。當生產(chǎn)每一樣產(chǎn)品

15、更換時都必須對繼電器控制裝置進行重新設計。但是隨著生產(chǎn)技術的發(fā)展，產(chǎn)品更新?lián)Q代越來越快，這樣繼電控制裝置就需要經(jīng)常更換，花費巨大，成本高，甚至阻礙了產(chǎn)品的更新周期的縮短。為了改變這一現(xiàn)狀，人們開始研發(fā)新型工業(yè)控制裝置可編程控制裝置3。編程邏輯控制器早期簡稱PC，后來改稱為PLC。3.7 S7-200 PLC 系統(tǒng)的基本組成S7-200CPU22X系列PLC，是S7-200CPU21X系統(tǒng)的替代產(chǎn)品，由于它具有多種功能模塊和人機界面可供選擇，因此很容易組成PLC網(wǎng)絡。S7-200 PLC3硬件系統(tǒng)的組成采用整體式加積木式，即主機中包括I/O設備端口，各種的功能擴展模塊。S7-200 PLC46由

16、基本單元，存儲器，通信口，電池，LED指示燈，I/O端子組成。 基本單元基本單元為S7-200 CPUXP模塊，也稱為主機。(1) 中央處理器單元可編程控制器實質上就是一臺專用的工業(yè)控制計算機，通常每一個主機模塊上都安裝有一個或多個中央處理器（CPU）。若是多個CPU，那其中必定有一個主CPU，其他的為輔助CPU，他們協(xié)同工作，從而提高了整個控制系統(tǒng)的運算速度和功能，縮短了程序的執(zhí)行時間。西門子公司的S7-200CPU22X系列系列產(chǎn)品有5種基本的型號：CPU221、CPU222、CPU224、CPU226模塊。CPU224模塊的參數(shù)為：I/O總數(shù)為24點，輸入點有14點，輸出點有10點；具有

17、比例積分微分（PID）控制器的功能；具有1個RS-485通信口和2個高速脈沖輸出端；運行快，功能強，可帶7個擴展模塊；CPU裝置有高速計數(shù)器，還支持三種通信協(xié)議，分別為PPI通信協(xié)議，MIP通信協(xié)議，自由口協(xié)議通信協(xié)議（戶可以自己規(guī)定協(xié)議），適用于功能較強的中型或小型的控制系統(tǒng)。(2) 存儲器PLC的存儲模塊主要用來存儲用戶程序，也能作為系統(tǒng)的輔助內(nèi)存，在結構上內(nèi)存模塊都附加于CPU模塊之中。存儲器的種類很多，按存儲類型可以劃分為四種，分別為：ROM，EPROM，EEPROM，RAM。有多種安裝形式，IC卡、直接插入的集成塊、存儲器板等。(3) 通信口PLC產(chǎn)品一般都帶有通信口。S7-200主機模塊上都至少有一個或兩個通信口。其中若PLC有兩個通信口，那么一個可用于與編程器相連，另一個用于與上位機相連。(4) 電池在主機模塊中有鋰電池，主要用于防止在掉電時用戶程序和數(shù)據(jù)丟失。(5) LED指示燈LED指示燈安裝在PLC主機模塊上是用于顯示PLC運行的工作狀態(tài)。(6) I/O端子PLC有很多I/O模塊，其中輸入端子是PLC與外部輸入信號連接。輸出端子是PLC與負載連接。輸入/輸出擴展接口是PLC主機為了擴展輸入/輸出點數(shù)和類型的模塊。4 本學期計劃12周 畢業(yè)論文開題報告。35周 免燒磚機工作特性研究，學習相關編程建模方法。69周