熱電廠燃煤輸送帶控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）任 務(wù) 書 題 目熱電廠燃煤輸送帶控制系統(tǒng)SUBJECT：Coal-fired thermal power plant conveyor control system系 名： 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師姓名： 指導(dǎo)教師職稱： 指導(dǎo)工程師 ： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)論文畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 一、 基本任務(wù)及要求： 熱能發(fā)電廠燃煤輸送帶控制系統(tǒng)分卸煤與上煤兩大部分，料斗和1#-3#皮帶負(fù)責(zé)把煤由鐵路配煤場(chǎng)輸送到發(fā)電房。煤在配煤場(chǎng)經(jīng)碾碎去渣和鐵硝后，由給煤機(jī)給煤經(jīng)4A#-7A#到0#或4B#-7B#到0#送進(jìn)鍋爐，共12條皮帶。配煤場(chǎng)靠近鐵路，與發(fā)電房側(cè)的電控室

2、相距800m . 在我的此次設(shè)計(jì)中，綜合考慮設(shè)計(jì)的實(shí)用性和其性價(jià)比，我采用了一臺(tái)PLC控制整個(gè)系統(tǒng)，有卸煤部分和上煤部分兩個(gè)獨(dú)立的部分；PLC與PC機(jī)不通信。PLC控制主要是輸煤系統(tǒng)的自動(dòng)控制部分，皮帶機(jī)和各設(shè)備的單機(jī)控制由單機(jī)控制面板操作。 二、 進(jìn)度安排及完成時(shí)間： 1. 第12周：明確課題任務(wù)及基本要求，搜集課題所需資料，掌握資料查閱方法，了解本課題研究現(xiàn)狀、存在問題及研究的實(shí)際意義，做好文獻(xiàn)綜述。 2. 第34周：查閱相關(guān)資料，自學(xué)相關(guān)內(nèi)容，確定課題總體方案，分配課題任務(wù)，確定個(gè)人研究重點(diǎn)，做好選題報(bào)告。 3. 第58周：根據(jù)自己研究的方向，總體方案設(shè)計(jì)，系統(tǒng)軟件模塊設(shè)計(jì)，控制算法的研

3、究。 4. 第912周：完成系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及調(diào)試、控制算法設(shè)計(jì)與仿真。 5. 第1315周：完成設(shè)計(jì)說明書。 6. 第1617周：整理資料，準(zhǔn)備答辯。 前言本設(shè)計(jì)論文是自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)論文，主要是利用FX2N系列可編程序控制起來改造熱能發(fā)電廠燃煤輸送帶控制系統(tǒng)。輸煤皮帶控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是一個(gè)很傳統(tǒng)的課題，現(xiàn)在隨著各種先進(jìn)精確的諸多控制儀器的出現(xiàn)，輸煤皮帶控制的設(shè)計(jì)方案也越來越先進(jìn)，越來越趨于完美，各種參考文獻(xiàn)也數(shù)不勝數(shù)。在我國7080年代建成的火電廠中,大多數(shù)的開關(guān)量控制系統(tǒng)都是采用繼電器控制,就是在90年代建成的火電廠中,也有相當(dāng)一部分輔機(jī)系統(tǒng)是采用繼電控制。因此,繼電器本身固有的缺陷,給火電機(jī)組

4、的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來了不利影響,用PLC對(duì)火電廠的繼電器式控制系統(tǒng)進(jìn)行改造已是大勢(shì)所趨?？删幊炭刂破鳎ê喎QPLC）由于其將系統(tǒng)的繼電器技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)融為一體，以其可靠性高，穩(wěn)定性好、抗干擾能力強(qiáng)，以及編程簡單，維護(hù)方便，通訊靈活等眾多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程和裝置的自動(dòng)控制中。PLC不僅能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制，還能完成定時(shí)、計(jì)算和各種閉環(huán)控制功能。設(shè)置性能完善、質(zhì)量可靠、技術(shù)先進(jìn)的可編程控制器PLC控制皮帶運(yùn)輸機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)高自動(dòng)化的皮帶機(jī)群的集中控制（包括遙控）及保護(hù)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的課題內(nèi)容即為PLC在熱能發(fā)電廠燃煤輸送帶控制系統(tǒng)中的應(yīng)用. 其設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求是：熱能發(fā)電廠

5、燃煤輸送帶控制系統(tǒng)分卸煤與上煤兩大部分。料斗和1#3#皮帶負(fù)責(zé)把煤由鐵路從煤場(chǎng)輸送到配煤場(chǎng)。煤在配煤場(chǎng)經(jīng)碾碎去渣和鐵硝石，由給煤機(jī)給煤經(jīng)4#A7#A到0#或者4#B7#B到0#送進(jìn)鍋爐，共12條皮帶，配煤場(chǎng)靠近鐵路，與發(fā)電房側(cè)的電控室相距1000M. 方案要求用一臺(tái)PLC控制卸煤、給煤，PLC與PC之間不通訊。系統(tǒng)具備很多自動(dòng)化控制的功能：(1)系統(tǒng)啟動(dòng)前各臺(tái)設(shè)備預(yù)警;(2)地面輸煤生產(chǎn)線上各設(shè)備按逆煤流方向順序延時(shí)起動(dòng),按順煤流方向順序延時(shí)停車;(3)輸煤線上任一設(shè)備因故障或其它原因停車時(shí),來煤方向各設(shè)備立即停車,順煤方向順序延時(shí)停車,以避免堆煤,減少皮帶壓煤;(4)在緊急情況下,任一設(shè)備都

6、可通過現(xiàn)場(chǎng)急停按鈕實(shí)現(xiàn)緊急停車;(5)對(duì)各臺(tái)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)實(shí)時(shí)自動(dòng)檢測(cè),并將信息傳輸給PLC;(6)各臺(tái)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況及故障報(bào)警等信息都可以在總控室由顯示燈顯示出來。整個(gè)系統(tǒng)可顯示各皮帶輸送帶和輸煤設(shè)備的運(yùn)行狀況，并對(duì)整個(gè)輸煤過程會(huì)出現(xiàn)的所有情況做出了合理的自動(dòng)控制，是極具實(shí)用價(jià)值的一項(xiàng)自動(dòng)化應(yīng)用實(shí)例。目 錄摘 要 IAbstractII第1章 帶式輸送機(jī)11.1煤礦帶式輸送機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展11.2帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)41.3帶式輸送機(jī)運(yùn)行中的問題與維護(hù)61.3.1輸送帶跑偏故障61.3.2輸送帶的斷裂問題81.3.3驅(qū)動(dòng)滾筒打滑現(xiàn)象的處理81.4帶式輸送機(jī)的選型布置9第2章 可編程序控制器（PLC

7、）的概況112.1 PLC的概念及發(fā)展112.2可編程序控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理132.3 PLC的應(yīng)用領(lǐng)域152.4可編程序控制器與計(jì)算機(jī)之間的通信16第3章 系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)18第4章 硬件設(shè)計(jì)214.1 可編程序控制器的選型214.1.1可編程序控制器物理結(jié)構(gòu)及控制方式的選擇214.1.2 CPU的能力224.1.3 I/O點(diǎn)數(shù)的確定224.1.4響應(yīng)速度234.1.5存儲(chǔ)器容量的選擇234.1.6可編程序控制器的指令系統(tǒng)244.1.7機(jī)型選擇的其他考慮254.2電動(dòng)機(jī)的選型254.3按鈕及保護(hù)裝置的選型264.3.1刀開關(guān)264.3.2按鈕264.3.3接近開關(guān)264.3.4熱繼電器274

8、.3.5熔斷器274.4電機(jī)主電路圖的設(shè)計(jì)28第5章 軟件設(shè)計(jì)305.1控制系統(tǒng)的公共程序335.2卸煤部分自動(dòng)程序335.3上煤部分自動(dòng)程序35第6章 控制面板的設(shè)計(jì)38第7章 PLC控制系統(tǒng)抗干擾措施417.1硬件抗干擾措施417.1.1抑制電源系統(tǒng)引入的干擾417.1.2抑制接地系統(tǒng)引入的干擾427.1.3抑制輸入輸出電路引入的干擾427.1.4抑制外部配線干擾的措施42 7.2軟件抗干擾措施43第8章 PLC系統(tǒng)的程序調(diào)試45結(jié)束語49致謝50參考文獻(xiàn)51附錄52畢業(yè)設(shè)計(jì)論文熱能發(fā)電廠燃煤輸送帶控制系統(tǒng)摘 要：本篇文章介紹了一種利用先進(jìn)的PLC技術(shù)對(duì)熱電廠自動(dòng)輸煤系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造的方案

9、；并且敘述了皮帶機(jī)的基本原理、PLC的基本原理、PLC的工程設(shè)計(jì)步驟。輸煤系統(tǒng)是熱電廠中較為龐大的一個(gè)公用系統(tǒng)，現(xiàn)階段的大多數(shù)熱電廠中，其輸送過程是通過皮帶輸送機(jī)來完成，整個(gè)輸煤系統(tǒng)由多臺(tái)輸送距離較長的皮帶輸送機(jī)組成。輸煤系統(tǒng)的主要任務(wù)是由料斗和皮帶的傳遞將煤由貯煤場(chǎng)輸送到配煤場(chǎng)，由給煤機(jī)給煤，再經(jīng)由皮帶機(jī)傳送到鍋爐。在此次設(shè)計(jì)中主要概述了輸煤系統(tǒng)的卸煤和上煤的皮帶傳輸控制。該系統(tǒng)用三菱公司的FX2N系列PLC作為控制核心，整個(gè)系統(tǒng)采用了一臺(tái)PLC控制12臺(tái)皮帶機(jī)，整個(gè)控制系統(tǒng)設(shè)一個(gè)控制室。利用PLC控制皮帶輸煤機(jī)，實(shí)現(xiàn)了逆煤啟動(dòng)、順煤停止、故障停止、緊急停止的功能，并且有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩

10、種控制方式， 從而實(shí)現(xiàn)了輸煤系統(tǒng)的自動(dòng)化功能。 關(guān)鍵詞：可編程序控制器；輸煤自動(dòng)控制系統(tǒng) ；皮帶輸送機(jī)；單機(jī)控制；聯(lián)動(dòng)控制Coal-fired thermal power plant conveyor control systemABSTRACT：This article introduces a PLC using advanced technology coal power plant automatic system for technological transformation programs; The belt also describes the basic principle

11、s, the basic tenets PLC, PLC engineering design steps. Coal Handling System is a large thermal power plants were more common system, the majority of the thermal power station at the present stage, Through its transmission belt conveyor to complete the process. the entire long distance coal transport

12、ation system with multiple components of a belt conveyor. Coal from the hopper and the main task is the transmission belt to transport coal from the coal yard to the coal storage market, from coal to coal. sent to the boiler through the belt. In this design overview of the main coal and coal unloadi

13、ng system of the belt transmission control The system used by Mitsubishi FX2N PLC as its core, PLC control system using a belt of 12 aircraft, the entire control system set up a control room. PLC control coal belt machine, a reverse coal activated with coal stop, failure to stop, emergency stop func

14、tion Two and a manual control and automatic control mode, thus realizing the coal system automation.KEYWORDS: Programmable logic computer; Coal strop transporting; Belt conveyer; The unit controlling; Link and control-77-第一章 帶式輸送機(jī)帶式輸送機(jī)廣泛應(yīng)用于建材企業(yè)，以礦山開采，原料粉磨、煅燒直到成品包裝、堆運(yùn)，幾乎都離不開它。它是一種輸送量大，運(yùn)輸費(fèi)用低，適用范圍廣的輸送設(shè)

15、備。可以實(shí)現(xiàn)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的連續(xù)性和工業(yè)自動(dòng)化，大大提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度。帶式輸送機(jī)具有工作平穩(wěn)可靠，操作維護(hù)方便，物料適應(yīng)范圍廣，輸送距離長，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低的特點(diǎn)，已成為現(xiàn)代散狀物料連續(xù)運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備。而且運(yùn)輸?shù)脑试S坡度比汽車和火車要大，可縮短輸送線路，節(jié)省設(shè)備投資。目前，國內(nèi)外已出現(xiàn)了長距離、大輸送量的帶式輸送機(jī)。國外輸送線長已達(dá)100,單機(jī)長達(dá)37,帶速達(dá)7 4 ,運(yùn)量達(dá)7500 ,國內(nèi)輸送機(jī)也正在向著長距離、高帶速、大運(yùn)量、大傾角、大功率的方向發(fā)展。熱能發(fā)電廠燃煤輸送帶控制系統(tǒng)是熱工廠中較為龐大的一個(gè)公用系統(tǒng)，其任務(wù)是卸煤、配煤、上煤以達(dá)到按時(shí)、保質(zhì)、保量的為機(jī)組提供燃煤的目的。輸

16、煤系統(tǒng)各個(gè)部分的設(shè)計(jì)以及輸煤系統(tǒng)的控制直接影響到熱電廠的工作質(zhì)量。散料是包括粉末、粉狀及塊狀的固體物料。就物料的品種來說，有礦石、煤炭、焦炭、糧食、塑料、化肥、礫石、砂子、玻璃、水泥、石灰等。就其顆粒大小來分，有粉狀、粒狀、塊狀、有規(guī)則的與無規(guī)則的、均勻的與不均勻的之分，就其物理性質(zhì)而分有干的、濕的、粘性的、脆性的、有毒的與無毒的、有腐蝕性的與無腐蝕性的、有爆炸危險(xiǎn)的、有粉塵污染的等。所有這些差異構(gòu)成了散狀固體物料處理的廣泛性和復(fù)雜性。散料運(yùn)搬系統(tǒng)的設(shè)計(jì)包括物料的輸送，加工處理和貯存過程。運(yùn)輸散狀固體物料設(shè)備的種類甚多，有機(jī)械的，氣力的以及交通運(yùn)輸工具等。使用比較廣泛的運(yùn)輸設(shè)備有帶式輸送機(jī)，斗

17、式提升機(jī)，螺旋輸送機(jī)，震動(dòng)輸送機(jī)，管道輸送機(jī)，刮板輸送機(jī)，棍道輸送機(jī)，氣力輸送裝置以及其他特殊運(yùn)輸設(shè)備。煤也是散料中的一種，此畢業(yè)設(shè)計(jì)所涉及的主要是煤的輸送，在此我們用的是帶式輸送機(jī)，主要討論皮帶輸送機(jī)的運(yùn)用。1.1 煤礦帶式輸送機(jī)的現(xiàn)狀及發(fā)展1、煤礦用帶式輸送機(jī)的現(xiàn)狀和研究目標(biāo)帶式輸送機(jī)是煤礦最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備,與其他運(yùn)輸設(shè)備(如機(jī)車類)相比,不僅具有長距離、大運(yùn)量、連續(xù)輸送等優(yōu)點(diǎn),而且運(yùn)行可靠,易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、集中化控制,特別是對(duì)高產(chǎn)高效礦井,帶式輸送機(jī)已成為煤炭高效開采機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備。2、 國外礦用帶式輸送機(jī)技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)國外帶式輸送機(jī)技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩方

18、面:(1)帶式輸送機(jī)的功能多元化、應(yīng)用范圍擴(kuò)大化,如高傾角帶式輸送機(jī)、管狀帶式輸送機(jī)、空間轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)等各種機(jī)型;(2)帶式輸送機(jī)本身的技術(shù)與裝備有了巨大的發(fā)展,尤其是長距離、大運(yùn)量、高帶速等大型輸送機(jī)已成為其發(fā)展的主要方向。目前,世界上單機(jī)運(yùn)距最長達(dá)30 4帶式輸送機(jī)已在澳大利亞的鋁釩土礦投入使用;運(yùn)輸量達(dá)到37500/,帶速為7 4/的一條大型帶式輸送機(jī)已應(yīng)用于德國露天煤礦。在煤礦井下,由于受環(huán)境條件的限制,通常使用的帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)指標(biāo)如表1.1所示,其關(guān)鍵技術(shù)與裝備有以下特點(diǎn):(1) 設(shè)備大型化,其主要技術(shù)參數(shù)與裝備均向著大型化發(fā)展,以滿足年產(chǎn)300500萬以上高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)

19、的需要;(2) 用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)和機(jī)電一體化、計(jì)算機(jī)監(jiān)控等高新技術(shù),采用各種軟起動(dòng)與自動(dòng)張緊技術(shù),對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)與監(jiān)控,大大降低了輸送帶的動(dòng)張力,輸送機(jī)始終處于最佳運(yùn)行狀態(tài),設(shè)備性能好,運(yùn)輸效率高;(3) 多機(jī)驅(qū)動(dòng)與中間驅(qū)動(dòng)及其功率平衡、輸送機(jī)變向運(yùn)行等技術(shù),使輸送機(jī)單機(jī)運(yùn)行長度在理論上已不受限制,并確保了輸送系統(tǒng)設(shè)備的通用性、互換性及其單元驅(qū)動(dòng)的可靠性; (4) 新型、高可靠性關(guān)鍵元部件技術(shù),如包含等在內(nèi)的各種先進(jìn)的大功率驅(qū) 動(dòng)裝置與調(diào)速裝置、高壽命高速托輥、自清式滾筒裝置、高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾等。如英國生產(chǎn)的1200/(23)×400(600)工作面順槽帶式輸送機(jī)就采用

20、了液粘差速或變頻調(diào)速裝置,運(yùn)輸能力達(dá)3000/以上,它的機(jī)尾與新型轉(zhuǎn)載機(jī)(美國久益公司生產(chǎn)的500)配套,可隨工作面推移而自動(dòng)快速自移,人工作業(yè)少,生產(chǎn)效率高。表1.1常用帶式輸送機(jī)技術(shù)指標(biāo)國外300*500萬t/a高產(chǎn)高效礦井主參數(shù)順槽可伸縮帶式輸送機(jī)大巷與斜井固定式強(qiáng)離帶式輸送機(jī)2000*30003.5*42500*30001200*2000>30004*5!最高達(dá)83000*40001500*3000最大為6000運(yùn)距/(m)帶速/(m/s)輸送量/(t/h)驅(qū)動(dòng)總功率/(kw)3、 國內(nèi)煤礦用帶式輸送機(jī)的現(xiàn)狀及存在問題80年代末期以來,我國煤礦用帶式輸送機(jī)也有了很大的發(fā)展,對(duì)帶式

21、輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品開發(fā)都取得了可喜的成果。輸送機(jī)產(chǎn)品系列不斷增多,從定型的、等系列發(fā)展到多功能、適應(yīng)特種用途的各種帶式輸送機(jī)系列,如國家“七五”、“九五”攻關(guān)項(xiàng)目大傾角帶式輸送機(jī)成套設(shè)備、高產(chǎn)高效工作面順槽可伸縮帶式輸送機(jī)等填補(bǔ)了多項(xiàng)國內(nèi)空白,開發(fā)了大傾角、長距離輸送原煤的新型帶式輸送機(jī)系列產(chǎn)品,并對(duì)帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)及其主要元部件進(jìn)行了理論研究和產(chǎn)品開發(fā),應(yīng)用動(dòng)態(tài)分析技術(shù)和中間驅(qū)動(dòng)與智能化控制等技術(shù),研制成功了多種軟起動(dòng)和制動(dòng)裝置及以為核心的可編程電控裝置。隨著我國高產(chǎn)高效礦井的發(fā)展,煤礦井下帶式輸送機(jī)目前已達(dá)到表1.2所示的主要特征指標(biāo)。表1.2 煤礦井下帶式輸送機(jī)主要指標(biāo)主參

22、數(shù)可伸縮帶式輸送機(jī)大巷與斜井固定式強(qiáng)離帶式輸送機(jī)1000*20002*3.5800*1800250*7501000*40002.5*41000*2000750*1500運(yùn)距/(m)帶速/(m/s)輸送量/(t/h)驅(qū)動(dòng)總功率/(kw)與國外相比,其機(jī)型一般都偏小,特別是帶速通常均不超過4/,對(duì)高帶速輸送機(jī)及其動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)監(jiān)控等關(guān)鍵技術(shù)問題缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，由于帶速普遍較低,許多設(shè)計(jì)單位仍延用以往的靜態(tài)設(shè)計(jì)法,用加大輸送帶安全系數(shù)的方法來提高設(shè)計(jì)的可靠性,其結(jié)果不僅增大了設(shè)備成本,而且降低了設(shè)備運(yùn)行的可靠性。此外,我國輸送機(jī)制造企業(yè)追求小而全模式,未能象國外一樣形成大規(guī)模的元部件專業(yè)生產(chǎn)廠或加工

23、中心,致使元部件設(shè)計(jì)與制造水平得不到有效提高。如德國公司專業(yè)研制的自移機(jī)尾,設(shè)備性能好,自動(dòng)化程度高,安全可靠,在市場(chǎng)上占有率很高,我國已引進(jìn)了幾十臺(tái),與高產(chǎn)高效工作面配套使用。4、 煤礦用帶式輸送機(jī)的研究目標(biāo)（1）大型化、提高運(yùn)輸能力為了適應(yīng)高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)的需要,帶式輸送機(jī)的輸送能力要加大。長距離、高帶速、大運(yùn)量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。在今后的10內(nèi)輸送量要提高到30004000/,帶速提高至46/,輸送長度對(duì)于可伸縮帶式輸送機(jī)要加長至3000,對(duì)于鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)須加長至5000以上,單機(jī)驅(qū)動(dòng)功率要達(dá)到10001500,輸送帶抗拉強(qiáng)度達(dá)到6000/(鋼繩芯)和2100/(整芯

24、)。（2） 提高元部件性能和可靠性設(shè)備開機(jī)率的高低主要取決于元部件的性能和可靠性。我們除了進(jìn)一步完善和提高現(xiàn)有元部件的性能和可靠性,還要不斷開發(fā)研究新的技術(shù)和元部件,如高性能可控軟起動(dòng)技術(shù)、動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)、高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾、高速托輥等,使帶式輸送機(jī)的性能得到進(jìn)一步提高。（3） 擴(kuò)大功能,一機(jī)多用化帶式輸送機(jī)是一種理想的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備,并且有不能充分發(fā)揮其效能的可能,浪費(fèi)資源。如將帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)作適當(dāng)修改,并采取一定的安全措施,就可拓展運(yùn)人、運(yùn)料或雙向運(yùn)輸?shù)裙δ?做到一機(jī)多用,使其發(fā)揮最大的經(jīng)濟(jì)效益。（4） 開發(fā)專用機(jī)種中國煤礦的地質(zhì)條件差異很大,在運(yùn)輸系統(tǒng)的布置上經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)一些特殊

25、要求,如彎曲、大傾角(>+25°)直至垂直提升等。而這些場(chǎng)合常規(guī)的帶式輸送機(jī)是無法勝任的。為了滿足煤礦的某些特殊要求,應(yīng)開發(fā)特殊型帶式輸送機(jī),如彎曲帶式輸送機(jī)、大傾角或垂直提升輸送機(jī)等。 1.2 帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu) 帶式輸送機(jī)是一種連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備,生產(chǎn)率高。它可運(yùn)輸?shù)V石、煤、粉末狀的物料和包裝好的物品。噪音小、結(jié)構(gòu)簡單。它不僅應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)中的許多部門,而且在井下巷道、露天礦及選礦廠也獲得廣泛應(yīng)用。膠帶輸送機(jī)無論在運(yùn)輸量方面,還是在經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面,都是一種先進(jìn)的運(yùn)輸設(shè)備。帶式輸送機(jī)由傳動(dòng)動(dòng)力裝置、頭架、傳動(dòng)滾筒、尾架、改向滾筒、中間架、托輥支架、上托輥、下托輥、張緊裝置、清掃裝置，進(jìn)

26、料溜子、出料溜子、輸送帶等部件組成，其中輸送帶是帶式輸送機(jī)用來承載和牽引物料運(yùn)動(dòng)的重要部件，可分為橡膠帶，塑料帶，鋼繩芯帶。目前使用得比較多的是橡膠帶，橡膠帶又可分為普通型和耐熱型兩種。普通型橡膠帶適用于環(huán)境溫度為:C<700;，耐熱型橡膠帶適用于C<1500的場(chǎng)合。其主要結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。1、輸送帶:輸送帶在帶式輸送機(jī)中,既是承載構(gòu)件又是牽引構(gòu)件,它不僅要有承載能力,還要有足夠的強(qiáng)度。輸送帶由芯體和覆蓋層構(gòu)成,芯體承受拉力,覆蓋層保護(hù)芯體不受損傷和腐蝕。芯體的材料有織物和鋼絲繩兩類。織物芯體有多層帆布粘合及整體編織的兩種。織物芯體的材質(zhì)有棉、維綸和尼龍。2、輥和支架:托輥和支架

27、的作用是支承膠帶和膠帶上所承載的物料,使膠帶保持在一定垂度下平圖 1.1 皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖1 拉緊裝置2 裝載裝置3 改向滾筒4 上托輥5 輸送帶 6 下托輥7 機(jī)架8 清掃裝置9 驅(qū)動(dòng)裝置穩(wěn)地運(yùn)行。托輥沿輸送機(jī)全長分布,數(shù)量很多,它的工作情況好壞直接影響輸送機(jī)運(yùn)行。托輥的制造質(zhì)量主要表現(xiàn)為旋轉(zhuǎn)阻力和使用壽命。托輥由中心軸、軸承和套筒三部分組成。重載側(cè)膠帶在三托輥槽形托輥上運(yùn)行。外面的兩個(gè)托輥設(shè)置成20°或30°槽角。合理選擇槽角可使膠帶上的物料橫斷面積增大。運(yùn)輸量也隨之增大。托輥的間距,應(yīng)保證膠帶在托輥間的下垂度盡可能地小。膠帶在托輥間的下垂度,一般不超過托輥間距的1%。

28、下托輥間距可取2.53,或取上托輥標(biāo)準(zhǔn)間距的2倍。支架可用鋼板沖壓而成,重型的要用槽鋼制成,兩側(cè)支腳要有足夠的剛度。3、傳動(dòng)裝置:傳動(dòng)裝置是將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳給膠帶,使膠帶連續(xù)運(yùn)動(dòng)的裝置。它由電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)滾筒、聯(lián)軸器、減速器等組成。隨著輸送機(jī)運(yùn)輸能力的提高,運(yùn)輸距離的加長,電動(dòng)機(jī)的功率在不斷增加,多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)也在逐漸增多。采用多電動(dòng)機(jī)傳動(dòng),可以減少傳動(dòng)裝置的高度和寬度。傳動(dòng)滾筒是傳遞動(dòng)力的主要部件,它有單滾筒和雙滾筒之分。單滾筒傳動(dòng)具有傳動(dòng)系統(tǒng)簡單、部件少的優(yōu)點(diǎn)。但在井下,為了結(jié)構(gòu)緊湊,增大包角,以適應(yīng)井下的不利條件。常采用雙滾筒傳動(dòng)。傳動(dòng)滾筒用鋼板焊接或用鋼鑄成。其表面有光面、包膠和鑄膠等三種

29、。在功率不大,環(huán)境溫度的情況下,采用光面滾筒;在功率大,環(huán)境潮濕的情況下,則采用膠面滾筒,以防止膠帶在滾筒上打滑。4、拉緊裝置:拉緊裝置的作用是:保證膠帶具有足夠的張力,使?jié)L筒和膠帶產(chǎn)生必要的摩擦力,限制膠帶在各支架間的垂度,使輸送機(jī)正常工作。常用的拉緊裝置有機(jī)械拉緊式和重錘拉緊式兩種。5、清掃裝置:膠帶輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),清掃膠帶、滾筒和托輥上的臟物非常重要,因?yàn)榕K物會(huì)引起膠帶跑偏和運(yùn)轉(zhuǎn)部件嚴(yán)重磨損。通常在卸載滾筒的后面,設(shè)置刮板清掃膠帶的臟污面,另一種方法是在卸載滾筒的底部裝設(shè)回轉(zhuǎn)刷進(jìn)行清掃。1.3 帶式輸送機(jī)運(yùn)行中的問題與維護(hù)帶式輸送機(jī)以其運(yùn)行阻力小、耗電量低、運(yùn)行平穩(wěn)、運(yùn)行中對(duì)物料的破碎性小

30、、對(duì)地形適應(yīng)能力強(qiáng)及連續(xù)運(yùn)行容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等特點(diǎn),在采礦、冶金、港口、鐵路等工礦企業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。但是帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中也經(jīng)常出現(xiàn)輸送帶跑偏、斷裂、驅(qū)動(dòng)滾筒打滑等問題,不僅影響輸送機(jī)的正常運(yùn)行,降低生產(chǎn)效率,縮短使用壽命,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成安全事故。1.3.1 輸送帶跑偏故障輸送機(jī)在運(yùn)行過程中,由于輸送帶受力不均,使輸送帶向受力小的一方移動(dòng),引起跑偏。輸送帶在任何位置都可能發(fā)生跑偏,造成其邊緣早期破損、撒料和托輥、滾筒、機(jī)架、設(shè)備等損壞,降低了輸送機(jī)的使用壽命，而且會(huì)出現(xiàn)輸送帶撕裂等突發(fā)性事故，使輸送帶早期失效，造成經(jīng)濟(jì)損失。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出一些帶式輸送機(jī)跑偏和調(diào)整的規(guī)律：（1）“跑緊不跑

31、松”：帶式輸送機(jī)運(yùn)行過程中，如果前、后滾筒不平行，造成輸送帶兩側(cè)的松緊程度不一致，則輸送帶向緊的一邊偏移；（2）“跑高不跑低”：支承托輥不在與輸送帶運(yùn)行方向平行的同一個(gè)水平位置上，而是一頭高，一頭低，則輸送帶向高的一端偏移；（3）“跑后不跑前”：托輥不在與輸送帶運(yùn)行方向垂直的截面上，而是一端前，一端后，則輸送帶向后的一端偏移。根據(jù)輸送帶跑偏的具體情況，我們掌握了一些比較可行的調(diào)整方法，主要有如下一些方法。1、調(diào)偏托輥法：一般適用于帶式輸送機(jī)跑偏范圍不太大，用槽型調(diào)偏托輥?zhàn)詣?dòng)調(diào)整，利用輸送帶“跑后不跑前”規(guī)律調(diào)整，當(dāng)輸送帶跑偏時(shí)，碰到槽型調(diào)偏托輥上的小擋輥，因擋輥與輸送帶邊緣的摩擦作用而沿皮帶運(yùn)

32、行方向向前移動(dòng)，另一側(cè)向后移動(dòng)，此時(shí)輸送帶朝后轉(zhuǎn)的擋輥側(cè)移動(dòng)，直到回到正常位置。2、立輥調(diào)偏法：如果輸送帶運(yùn)行時(shí)總向一邊跑偏，可在輸送帶跑偏側(cè)將托輥豎直安裝。一方面由于立輥的作用力使輸送帶強(qiáng)行復(fù)位，另一方面由于立輥與輸送帶的摩擦作用，降低了輸送帶跑偏側(cè)的線速度，相對(duì)地增加了輸送帶另一側(cè)的線速度直至輸送帶復(fù)位。3、重力調(diào)偏法：如輸送帶重負(fù)荷運(yùn)行跑偏，可將輸送帶跑偏側(cè)的滾筒和托輥支架適當(dāng)加高，使輸送帶上的物料自重產(chǎn)生一個(gè)防止輸送帶跑偏的分力，直到輸送帶回到正常位置。4、墊高調(diào)偏法：如果輸送帶空轉(zhuǎn)總向某一側(cè)跑偏，利用“跑高不跑低”規(guī)律調(diào)整，可將相對(duì)跑偏的另一側(cè)的托輥支架適當(dāng)墊高，前后墊高的數(shù)值以第一

33、個(gè)墊起的托輥為準(zhǔn)，緩慢減少墊高，輸送帶的跑偏就會(huì)自然消失。5、托輥清潔法：如輸送帶運(yùn)行在某一固定點(diǎn)上而且固定不變，就要求檢查該點(diǎn)的托輥是否停轉(zhuǎn)，粘泥使?jié)L筒直徑變大或異徑、托輥脫落等故障，根據(jù)具體情況采取相應(yīng)的措施。6、調(diào)整裝置法：如果輸送帶左右跑偏，無固定方向，說明輸送帶松馳，應(yīng)調(diào)整拉緊裝置、繃緊輸送帶，跑偏現(xiàn)象自然消失。7、窄輸送帶調(diào)偏法：如果輸送帶運(yùn)行在機(jī)頭或機(jī)尾處跑偏，應(yīng)先調(diào)整頭、尾滾筒的平行度誤差后，在機(jī)頭或機(jī)尾跑偏的另一側(cè)，用2000*200的窄輸送帶夾入滾筒并與之一起旋轉(zhuǎn)，根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可知，滾筒處輸送帶線速度為V=wR，公式中w為滾筒旋轉(zhuǎn)角速度，R為滾筒半徑，因此跑偏的輸送帶

34、不僅線速度小于另一側(cè)，而且跑偏側(cè)的輸送帶松于另一側(cè)，輸送帶就會(huì)向較緊的一側(cè)偏移，直到達(dá)到正常位置，然后取出窄輸送帶，帶式輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。8、滾筒調(diào)偏法：如果輸送帶運(yùn)轉(zhuǎn)在滾筒處跑偏，說明滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)有水平竄動(dòng)，有粘料使?jié)L筒外徑變大或異徑，或存在安裝誤差，應(yīng)根據(jù)情況校正前后滾筒的水平度和平行度，跑偏就會(huì)消失。9、阻力消除法：如果輸送帶跑偏不太嚴(yán)重，應(yīng)把輸送帶跑偏側(cè)的托輥清掃干凈，并在托輥軸承上滴幾滴機(jī)械油，減少托輥轉(zhuǎn)動(dòng)的摩擦阻力，使托輥轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度加快，即可消除跑偏。10、料流校正法：如果輸送帶空載不跑偏，重負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)跑偏，說明物料在輸送帶上分布不均勻，進(jìn)料溜子不正，應(yīng)校正進(jìn)料溜子或安裝導(dǎo)料板，改變落料

35、位置，以達(dá)到調(diào)整料流方向，使輸送帶兩邊的物料分布均勻一致。11、接頭校正法：如果輸送帶運(yùn)行總是向一邊跑偏、最大跑偏恰在接頭處，而且跑偏位置不定。說明輸送帶接頭不正，應(yīng)重新校正接頭或膠接新接頭。12、支架校正法：如輸送帶運(yùn)行時(shí)向同一側(cè)跑偏、并在同一位置較嚴(yán)重、說明托輥支架或機(jī)架扭曲不正，應(yīng)校正支架或機(jī)架的水平度和垂直度，更換扭曲嚴(yán)重的支架或機(jī)架。13、輸送帶修補(bǔ)法：如果輸送帶邊緣嚴(yán)重磨損，使輸送帶兩邊拉力不一致，輸送帶跑偏位置不固定，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況及時(shí)修補(bǔ)或更新。14、托輥調(diào)偏法：如輸送帶空載總向一邊跑偏，可在輸送帶跑偏側(cè)中心位置將一組托輥支架與機(jī)架聯(lián)接的四個(gè)固定螺栓卸掉三個(gè)，留下一個(gè)當(dāng)軸，當(dāng)輸

36、送帶向人所站立的一側(cè)跑偏時(shí)，可將支架沿輸送帶運(yùn)行方向向前移動(dòng)適當(dāng)角度再固定。反之，當(dāng)輸送帶朝另一側(cè)跑偏時(shí)，可將支架送輸送帶運(yùn)行方向移動(dòng)適當(dāng)角度再固定，輸送帶跑偏現(xiàn)象就會(huì)自然消失。15、拉緊裝置法：如果輸送帶空載或重載運(yùn)行時(shí)，都向同一側(cè)跑偏，說明輸送帶兩側(cè)松緊程度不一致，根據(jù)“跑緊不跑松”的規(guī)律調(diào)整前后滾筒處的絲桿或配重等拉緊裝置，輸送帶將會(huì)復(fù)位正常運(yùn)轉(zhuǎn)。1.3.2 輸送帶的斷裂問題當(dāng)輸送帶受到尖物劃傷、接口處強(qiáng)度不夠或被掀開、輸送機(jī)被卡住、過負(fù)荷運(yùn)行,都會(huì)出現(xiàn)輸送帶斷裂，主要有如下一些情況：1、輸送帶本身存在的問題選型設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算錯(cuò)誤或選型錯(cuò)誤,使所選輸送帶不能滿足正常運(yùn)行時(shí)的工作張力;輸送帶質(zhì)

37、量未達(dá)到設(shè)計(jì)要求,許用荷載低于選型的數(shù)值;輸送帶太松。解決辦法是在設(shè)計(jì)和使用時(shí),保證輸送帶的強(qiáng)度和可靠性,并留有一定的富裕量;防止超載或受到大的沖擊;保證帶的下垂度,防止卡殼。2、鋼絲繩輸送帶縱向割裂鋼繩芯輸送帶在運(yùn)行中,如被尖刃物卡住后繼續(xù)運(yùn)行,輸送帶將被縱向割裂(目前鋼繩芯輸送帶,芯體兩鋼繩之間的強(qiáng)度較弱)。解決辦法是,在裝料點(diǎn)裝設(shè)縱向割裂保護(hù)裝置。3、輸送帶接頭質(zhì)量輸送帶接頭質(zhì)量不好也容易造成斷帶,如機(jī)械法連接,操作時(shí)輸送帶的切口與帶中心線不垂直,使接件歪斜,造成沿寬度方向受力不勻,運(yùn)行時(shí)拉豁輸送帶;硫化法連接時(shí),階梯接頭搭接的方向不正確,在運(yùn)行時(shí)清掃刮板或犁式卸料器刮碰接頭茬口,將接口

38、掀開;接頭所用材料性能不能滿足要求等。解決這類斷裂有效的方法是采用正確的接頭方式,選用質(zhì)量好的材料,保證輸送帶接頭的質(zhì)量,并經(jīng)常檢查輸送帶接頭部位,發(fā)現(xiàn)有異常情況及時(shí)修補(bǔ)或更換輸送帶。1.3.3 驅(qū)動(dòng)滾筒打滑現(xiàn)象的處理驅(qū)動(dòng)滾筒打滑在輸送機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中,由于滾筒摩擦牽引力降低、超載或帶子被卡死,經(jīng)常出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)滾筒打滑的現(xiàn)象,滾筒打滑如持續(xù)得不到糾正,不僅會(huì)降低運(yùn)輸能力,影響生產(chǎn),還可能因摩擦生熱造成輸送帶著火,引發(fā)重大安全事故。即使采用阻燃帶,驅(qū)動(dòng)滾筒持續(xù)打滑也要冒煙污染空氣。對(duì)輸送帶與滾筒在相遇點(diǎn)上需要的張力超過該點(diǎn)處最大張力,滾筒上的摩擦力不夠造成的打滑。解決方法是采用增大分離點(diǎn)張力、增大摩擦系

39、數(shù)、增加圍包角來達(dá)到增加摩擦力。1、增大摩擦系數(shù)摩擦系數(shù)對(duì)所能傳遞的牽引力有很大影響,有效控制影響摩擦系數(shù)的因素,對(duì)于防止打滑有明顯效果。決定摩擦系數(shù)的因素主要有輸送帶與滾筒接觸面的材料、表面狀態(tài)以及工作條件,對(duì)于功率大的帶式輸送機(jī),還要考慮比壓、輸送帶覆蓋膠和滾筒包覆層的硬度、滑動(dòng)速度、接觸面溫度等。2、增加圍包角()對(duì)單滾筒驅(qū)動(dòng),圍包角只能取2000-2300,雙滾筒驅(qū)動(dòng)可達(dá)4500-4800,增加圍包角的方式主要有五種。3、增大分離點(diǎn)張力輸送機(jī)在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生由于輸送帶太松,張力不夠而引起打滑。解決辦法是選擇合適的拉緊裝置,加大輸送帶的拉緊力,以增加輸送帶在驅(qū)動(dòng)滾筒分離點(diǎn)的張力。另外給

40、料機(jī)與輸送機(jī)的合理匹配、改善輸送機(jī)的工作環(huán)境、設(shè)置滾筒打滑保護(hù)裝置,均可有效防止輸送機(jī)滾筒出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。在輸送機(jī)運(yùn)行中,克服了跑偏、斷裂和打滑這幾種情況,就能更充分地發(fā)揮輸送機(jī)的優(yōu)越性,這不但有利于安全生產(chǎn),而且能夠取得較大的經(jīng)濟(jì)效益。 1.4 帶式輸送機(jī)的選型布置帶式輸送機(jī)的選型布置有多種形式，這和工程設(shè)計(jì)的要求、場(chǎng)地范圍及布局有關(guān)。但必須以經(jīng)濟(jì)、可靠、簡單、安全，并采用新技術(shù)為原則。幾種典型的布置形式有：水平輸送機(jī)。在尾端或中間受物，在頭部卸料；梭式輸送機(jī)。在任一水平點(diǎn)上受料，在頭部或尾部卸料；水平輸送機(jī)。帶有移動(dòng)卸料裝置，可在中間任意位置上卸料；水平輸送機(jī)。帶有移動(dòng)卸料裝置，可在中間任意

41、位置上卸料，并帶有傾斜的加料端，允許卸料裝置設(shè)置在離受料漏斗最近的地方；水平輸送機(jī)。用固定卸料裝置卸料，或在輸送帶上頭部卸料；傾斜輸送機(jī)。在低端受料，傾斜向上，在頭部卸料；傾斜輸送機(jī)。在高端受料，傾斜向下，在尾部卸料；傾斜水平輸送機(jī)。在傾斜部分受料，在水平終端卸料；水平傾斜輸送機(jī)。在水平部分受料，在傾斜終端卸料。一般來說，帶式輸送機(jī)的基本配置可分為三類：（1）送距離比較短的帶式輸送機(jī)這種輸送機(jī)在工業(yè)裝置及運(yùn)輸操作中最為常用，在工廠或某一操作中可采用這種輸送機(jī)將大量的物料由一處移到另一處。布置時(shí)要選擇比較短的線路，運(yùn)程為直線，可水平或傾斜的布置。輸送帶的張力要在標(biāo)準(zhǔn)棉織品芯層的許用限度以內(nèi)。一般

42、對(duì)這種輸送機(jī)來說，輸送帶的張力是不重要的，輸送帶的啟動(dòng)張力可以忽略。（2）輸送距離比較長的帶式輸送機(jī)這種輸送機(jī)的含意是輸送帶的張力處于臨界狀態(tài)。其布置可以是水平和向上傾斜運(yùn)動(dòng)兩段組成，用過濾曲線段聯(lián)接。也可以布置成水平和向下傾斜運(yùn)動(dòng)的形式。為克服輸送帶過分伸長，需要選用有較高張力的輸送帶芯層或特殊纖維芯層的輸送帶。不僅要求輸送帶有較高的強(qiáng)度，同時(shí)也要求有較低的伸長率。好的設(shè)計(jì)需控制輸送帶啟動(dòng)運(yùn)行是逐漸加速，以保持作用力及輸送帶的伸長均在允許的限度之內(nèi)。（3）多臺(tái)輸送距離長的帶式輸送機(jī)串接系統(tǒng)多臺(tái)輸送距離長的帶式輸送機(jī)串接組合的輸送系統(tǒng)可用以完成下列任務(wù)：將礦石的產(chǎn)品跨越地區(qū)轉(zhuǎn)運(yùn)至加工工廠；將由

43、地下或露天開采的煤或礦石運(yùn)到地面；超長距離的輸送，可結(jié)合自然的地形地貌向上傾斜、向下傾斜及水平區(qū)段的組合布置。露天礦山的剝離開采或建筑施工現(xiàn)場(chǎng)礦石的轉(zhuǎn)運(yùn)。本設(shè)計(jì)中輸送系統(tǒng)采用的布置就是多臺(tái)輸送距離長的帶式輸送機(jī)串接系統(tǒng)。 第2章 可編程序控制器（PLC）的概況2.1 PLC的概念及發(fā)展可編程控制器（Programmable Controller）是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller），簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制

44、的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個(gè)人計(jì)算機(jī)（Personal Computer）的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)，它采用可編程序的存儲(chǔ)器，用來在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作指令，并通過數(shù)字式，模擬式的輸入輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。隨著電氣設(shè)備日新月異的發(fā)展，尤其是電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制系統(tǒng)中所用設(shè)備也發(fā)生了深刻的變化，可編程序控制器（PLC）就是這種變革中的產(chǎn)物。PLC是在20世紀(jì)60年代后期和70 年代初期問世的，開始

45、主要用于汽車制造業(yè)，當(dāng)時(shí)汽車生產(chǎn)流水線的自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上都是由繼電器控制裝置構(gòu)成的，汽車的每一次改型都直接導(dǎo)致生產(chǎn)流水線中的繼電器控制裝置的重新設(shè)計(jì)和安裝。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，汽車型號(hào)更新的周期越來越短，這樣繼電器控制裝置就需要經(jīng)常地重新設(shè)計(jì)與安裝，十分費(fèi)時(shí)、費(fèi)工、費(fèi)料。為了改變這種狀況，美國通用汽車公司率先于1968年公開招標(biāo)，要求研制新的控制裝置取代原繼電器控制裝置。研制新的控制裝置來取代繼電器控制裝置這一想法得到了美國數(shù)字設(shè)備公司的積極響應(yīng)，1969年，美國數(shù)字設(shè)備公司（DEC）研制出第一臺(tái)PLC，在美國通用汽車自動(dòng)裝配線上試用，獲得了成功。這種新型的工業(yè)控制裝置以其簡單易懂，操作方便，可

46、靠性高，通用靈活，體積小，使用壽命長等一系列優(yōu)點(diǎn)，很快地在美國其他工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。到1971年，已經(jīng)成功地應(yīng)用于食品，飲料，冶金，造紙等工業(yè)。這一新型工業(yè)控制裝置的出現(xiàn)，也受到了世界其他國家的高度重視。1971日本從美國引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù)，很快研制出了日本第一臺(tái)PLC。1973年，西歐國家也研制出它們的第一臺(tái)PLC。我國從1974年開始研制，于1977年開始工業(yè)應(yīng)用。雖然PLC問世時(shí)間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術(shù)的不斷進(jìn)步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個(gè)階段：1、 早期的PLC（60年代末70年代中期）早期的PLC一般稱為可編程邏

47、輯控制器，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時(shí)等。它在硬件上以準(zhǔn)計(jì)算機(jī)的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進(jìn)以適應(yīng)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)的要求。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術(shù)人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖，并一直沿用至今。其特點(diǎn)是：（1）功能簡單，主要是邏輯運(yùn)算、定時(shí)、計(jì)數(shù)；（2）機(jī)種單一，沒有形成系列；（3）與繼電器控制相比，可靠性有一定提高；（4）CPU由中、小規(guī)模集成電路組成，存儲(chǔ)器為磁心存儲(chǔ)器。典型產(chǎn)品有：美國MODICON公司的084；DEC公司PDP-14,PDP-14/L；ALLEN-BRA-DLEY公司的PDQ-H；日本富士電機(jī)公司的USC-4000；立石電機(jī)公

48、司的SCY-022；兆辰電機(jī)公司的HOSC-20；橫河電機(jī)公司的YODICS。2、 中期的PLC（70年代中期80年代中，后期）在70年代，開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元(CPU)，使PLC得功能大大增強(qiáng)。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等功能以外，還增加了算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關(guān)模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴(kuò)大了存儲(chǔ)器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC得應(yīng)用范圍得以擴(kuò)大其特點(diǎn)是：（1）功能增強(qiáng)，增加了數(shù)字運(yùn)算、傳送、比較等功能，能完成模擬

49、量的控制；（2）初步形成系列；（3）可靠性進(jìn)一步提高，開始具備自診斷功能；（4）存儲(chǔ)器采用EPROM。典型產(chǎn)品有：美國MODICON公司的184，284，384；GE公司的LOGISTROT；德國SIEMENS公司的SYMATIC S3和S4系列；日本富士電機(jī)公司的SC系列。3、 近期的PLC進(jìn)入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，各種類型的PLC所采用的微處理器的檔次普遍提高。而且，為了進(jìn)一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。其特點(diǎn)是：（1）微處理器及EPROM、EAROM、CMOSROM等LSI電路

50、用在PLC中，而且向微處理器發(fā)展，使PLC的功能和處理速度大大增強(qiáng)；（2）具有通信功能和遠(yuǎn)程I/O能力；（3）增加了多種特殊功能，如浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算、平方、三角函數(shù)、相關(guān)數(shù)、查表、列表、脈寬調(diào)制變換等；（4）自診斷功能及容錯(cuò)技術(shù)發(fā)展迅速。典型產(chǎn)品有：美國GOULD公司的M84，484，584，684，884；德國SIEMENS公司的SYMATIC S5系列；美國TI公司的PM550，TI510，520，530；日本三菱公司的MELPLAC-50，550；日本富士電機(jī)公司的MICREEX。近來，可編程序控制器的發(fā)展更為迅速，更新?lián)Q代周期大約為三年左右，其結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，功能日益增強(qiáng)，性能價(jià)格比越來越高。

51、展望未來，可編程序控制器在規(guī)模和功能上將向兩大方向發(fā)展。一方面大型可編程序控制器不斷向高速，大容量和高功能方向發(fā)展。另一方面發(fā)展簡易經(jīng)濟(jì)的超小型可編程序控制器，以適應(yīng)單機(jī)控制，小型自動(dòng)化的需要，另外不斷增強(qiáng)其對(duì)過程控制的功能（模擬量控制能力）；研制采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，使同一工業(yè)控制系統(tǒng)中能連接不同的控制設(shè)備，分別執(zhí)行不同的任務(wù)；增強(qiáng)可編程序控制器的聯(lián)網(wǎng)功能，便于分散控制與集中控制的實(shí)現(xiàn)；大力研發(fā)智能I/O模塊，增強(qiáng)可編程序控制器的功能。從PLC的發(fā)展趨勢(shì)看，PLC控制技術(shù)將成為今后工業(yè)自動(dòng)化的主要手段，在未來的工業(yè)生產(chǎn)中，PLC技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAM和數(shù)控技術(shù)將成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化的

52、四大支柱技術(shù)。 2.2 可編程序控制器的結(jié)構(gòu)及工作原理可編程序控制器(ProgrammableController)簡稱PC,是近代在集成電路、計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)控制裝置,它是按照用戶控制要求編寫的程序來工作的。和繼電接觸器控制相比較,繼電接觸器控制是將各自獨(dú)立的器件及觸點(diǎn)以固定接線方式來實(shí)現(xiàn)控制要求,而PC將控制要求以程序的形式(軟件編程)存儲(chǔ)在其內(nèi)部。送入存儲(chǔ)器中的程序內(nèi)容就相當(dāng)于繼電接觸器控制的各種線圈、觸點(diǎn)和接線,這種存儲(chǔ)程序的控制,當(dāng)需要改變控制要求時(shí),只要改變程序,而不用改變接線。因而增加了控制的靈活性和通用性。1、可編程序控制器的基本結(jié)構(gòu)可編程序控制器一般

53、由中央處理器、存儲(chǔ)器、輸入輸出組件、編程器及電源五部分組成。存儲(chǔ)器是可編程序控制器的重要組成部分,有了它可編程序控制器才能有記憶功能,才能預(yù)先把待解決問題的一步步操作,用命令的形式即一條條指令保存起來。實(shí)現(xiàn)一定功能的若干條指令組成一個(gè)程序,根據(jù)程序作用的不同,可編程序控制器的存儲(chǔ)器分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器和用戶程序存儲(chǔ)器兩種。系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器主要存儲(chǔ)系統(tǒng)管理和監(jiān)控程序,并能對(duì)用戶程序作編譯處理。其永久保留在可編程序控制器中,不因關(guān)機(jī)、停電或其他部分出現(xiàn)故障等而改變其內(nèi)容。用戶程序存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)由編程器或磁帶輸入的用戶控制程序。用戶控制程序是根據(jù)生產(chǎn)過程和工藝要求編制的,可以通過編程器修改或增刪。中央處

54、理器簡稱CPU,是PC的大腦。其主要的用途是處理和運(yùn)行用戶程序,針對(duì)外部輸入信號(hào)作出正確的邏輯判斷,并將結(jié)果輸給有關(guān)部門,以控制生產(chǎn)機(jī)械按既定程序工作。另外CPU還對(duì)其內(nèi)部工作進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè),并協(xié)調(diào)PC各部分工作,如有差錯(cuò),它立即停止運(yùn)行。輸入、輸出部分是PC與被控設(shè)備連接起來的部件。用戶設(shè)備需要輸入PC的各種控制信號(hào),如位置開關(guān)、按鈕、傳感器等,通過輸入部件將這些信號(hào)轉(zhuǎn)換成中央處理器能接受和處理的數(shù)字信號(hào)。輸出部件將中央處理器送出的弱電信號(hào)轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)所需要的強(qiáng)電信號(hào)并輸出,以驅(qū)動(dòng)電磁閥、接觸器等被控設(shè)備的執(zhí)行元件。編程器是開發(fā)、維護(hù)PC自動(dòng)控制系統(tǒng)不可缺少的外部設(shè)備。PC需要用編程器輸入、檢查、修改、調(diào)試用戶程序,也用以監(jiān)視PC的工作情況。2、 可編程序控制器的工作原理可編程序控制器對(duì)用戶程序的執(zhí)行過程采用循環(huán)掃描的工作方式。這種工作方式是在系統(tǒng)軟件控制下,順次掃描各輸入點(diǎn)的狀態(tài),按用戶程序進(jìn)行運(yùn)算處理,然后順序向各輸出點(diǎn)發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。為了提高運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性,并及時(shí)接收外來的控制命令,PC(在每次掃描期間,還進(jìn)行故障自診斷和處理與編程器的通訊,其工作主要分以下