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1、目录1.摘要22.绪论23.设计任务要求24.总体方案54.1总体方案说明54.2磨机系统总图65.硬件设计65.1主电机的启动控制65.1.1绕线式异步电动机的启动65.1.2启动过程75.1.3启动电阻的计算85.2辅助电机的启动控制85.2.1鼠笼式异步电动机的启动95.2.2启动过程106.电气元器件的选择116.1主电机电器元件的选择116.1.1接触器的选择116.1.2熔断器的选择116.1.3热继电器的选择116.1.4断路器的选择116.2辅助电机电器元件的选择126.2.1接触器的选择126.2.2熔断器的选择126.2.3热继电器的选择126.2.4断路器的选择126.3
2、润滑电机电器元件的选择126.3.1接触器的选择126.3.2热继电器的选择137.PLC系统设计137.1 PLC控制系统概述137.2 PLC的特点147.3 PLC的选择147.3.1 I/O点数157.3.2用户存储容量157.3.3 PLC型号157.4 PLC硬件接线图158.PLC 软件设计178.1 I/O分配表178.2 梯形图188.3 指令表20致谢23参考文献251.摘要本文基于实际的工程背景，研究与讨论了水泥电磨电气控制系统的设计与分析。该系统是一个将液压传动系统与可编程逻辑控制器融合为一体的综合控制系统。本文首先根据水泥磨系统的工艺要求，提出了相应的控制方案。然后阐
3、述了该PLC系统的型号、特点、存储容量及硬件的设计。在硬件设计系统中着重分析了电机的控制方法及系统的电气原理。软件设计采用FX-2N系列的编程软件，利用梯形图法进行程序设计。根据对生产工艺的分析，完成了对生产线的逻辑控制设计。在操作中实现了报警及正常的信号输出，最后完成了指令表的编写。系统总体的运行是可靠的，也较好的满足了市场的需求，体现了先进性和实用性的统一。关键词：PLC；可编程控制器；电气原理；2.绪论 本设计是一个典型的电气系统设计，设计内容包括电路原理图的绘制、电气系统元器件的选择。通过完成该课题，可以使我们从总体上进一步了解电气系统设计的基本内容、基本步骤和基本方法，为工作以后进行
4、产品开发设计和维修打下良好的基础。目前在水泥行业，许多新建或改造的水泥厂为了提高产品质量、产量以及劳动生产率，从而全面提高生产率，占领和扩大市场，都对水泥生产过程进行自动化控制。水泥生产过程自动化为企业代来的诸多好处已被企业的管理者广泛认同。水泥广泛用于建筑、民用建筑、交通、水利、农林、国防、海港和宇航工业、核工业以及其它新型工业的建设领域。它应用面广，使用量大，是国家建设和人民生活中不可缺少的重要材料。水泥工业是国民经济中直接关系到国家各项基本建设和人民居住环境改善的主要支柱产业。水泥是由熟料和混合材配制粉磨而成，混合材料有粉煤灰、炉渣、矿渣等，一般入磨综合水分在2%左右，不影响粉磨效率。但
5、由于许多水泥企业使用的混合材料水分偏高，入磨综合水分高达4%以上，严重影响磨机的粉磨效率，导致磨机产量大幅度下降。为保证入磨综合水分，只能采用减少混合材料的掺量或采用单独混合材料烘干，这样势必带来管理不便，生产成本及投资增加。如何在生产工艺环节上烘干物料、解决水分，从而达到投资少、成本低、管理方便的目的，是水泥企业的最佳选择。3.设计任务要求根据水泥磨系统的工艺要求，确定其控制系统的设计任务如下：（1）主电机为一个高压绕线式异步电动机，功率较大，应保证高压电机的带负载启动及正常运转。对高压电机，还要有电流、电压测量及过流、断相、失压等保护措施。主电机启动时，应在各润滑站压力、温度均为正常的情况
6、下才能发出合闸信号。操作时，要先启动四个润滑站，待运行一段时间，压力、温度等指标全为正常后，才允许主电机运转。当主电机定子温度超过65C、主轴承温度超过70C的情况下，应使主电机自动停止运行。（2）辅助电机应能保证正转和反转运行。主电机和辅助电机之间实行互锁，即主电机运转时，辅助电机不能运转；辅助电机运转时，主电机不能运转。主电机、辅助电机之间的运行靠限位器的位置实现机械上的切换，决定某个时刻某个电机为工作电机。辅助电机只有在各润滑站压力、温度正常的条件下，才能启动，允许磨机低速运转。（3）应保证主电机润滑站TE521的正常运行。TE521的控制功能要求如下：该系列润滑装置均设有两台油泵电机组
7、，其中一台供正常使用，另一台备用，备用泵供应急时投入运行。油压控制：在润滑装置出油口设有油压控制点，有三个压力控制器参与压力设置点的控制，当出油口油压下降到0.1Mpa时，一个压力控制器发出声光报警信号，同时启动备用油泵投入工作。当本有那个油泵投入工作后，油压恢复到0.3Mpa时，另一个压力控制器发出正常工作信号，切断备用泵。第三个压力控制器用于系统最高压力控制。当油压达到0.5Mpa时，发出声光报警信号。油流控制：在润滑站的进油口处设置油流信号器用于监视管路油流变化情况，当管路中油流量低于油流信号器设定的有流量控制时，油流信号器发出油流不足的声光报警信号。油温控制：用一个电接点温度计测量油箱
8、内油液温度的变化情况对电加热器实施控制。当油箱内油液温度低于15C时，禁止主电机运行，同时电加热器自动投入工作。当达到25C时，电加热器自动切断。温度控制器用于当出油处的最高油温值达55C时，发出声光报警信号。液位控制：在油箱内设有浮球式液位计一个，用于显示油箱内油液位置上、下极限和信号控制，当液位超过上限或低于下限时，发出油箱内缺油的声光报警信号。双筒过滤器压差显示：在双筒过滤器上设有压差信号开关，当通过双筒过滤器两端压差达到或超过0.005Mpa时，发出滤芯堵塞声光报警信号。TE521主电机润滑站含有如下电气组件：油泵电机：Y80S-4-V1,2台,0.75KW,AC380V,50HZ.电
9、加热器：SRY2-220/1,3件，AV220V,2KW。液位控制器：VQK-02,1件AC220V:200Ua,DC24V:0.5A。电接点温度计：WTZ-288,1件，AC2438V,10UA。温度控制器：YWK-50-C,1件，AC380V:3A,DC220V:2.5A,阻性负载，温度设定范5060C。压力控制器：YWK-50-C,3件,AC380V:3A;DC220V:25A,阻性负载，压力设定范围01Mpa。压差开关：CS-II,件，触点容量AC220V:0.25A,DC24V:0.05A.P=0.05Mpa。油流信号器：YXW-2.5,1件，AC220V或DC220V:1A。（4）
10、应保证主减速机润滑站TE525的正常运行。主减速机润滑站TE525油泵电机型号为Y112M-6-B8(功率为2.2KW)，没有油流控制器但多了一个电接点温度计，其余的电气组件及控制要求与主电机润滑站基本相同。多出的另一个电接点温度计用于电磁水阀的控制，当温度达到45C时，电磁水阀打开，投入冷却水用于降温。直到油温达到35C时，关闭电磁水阀，冷却水自动停止供应。（5）应保证进料端和出料端主轴承润滑站TE525的正常运行。磨机的主轴承润滑采用静压（高压泵）启动及动压（低压泵）润滑的形式，每一台润滑装置供一端的主轴承润滑，需进料端和出料端润滑站各1台。电气组件参数为：低压油泵驱动电机：Y90S-4-
11、V1,2台高压油泵驱动电机：Y100L1-4-1v,2台。油箱用电加热器：SRT2-220/2,3个。油箱用液位控制器：VQK-02,2个。电接点温度计：WTZ-288,2个。温度控制器：WZK-50-C,1个。低压压力控制器：YWK-50-C,3个；高压压力控制器：D504/TD,2个。油流信号器：LCK-32,1个。冷却水电磁水阀：ZCS-25P,1个。过滤器压差开关：CS-II,2个，触点容量DC24V,0.05A。TE332X高低压润滑站的控制功能要求为：本装置设低压供油油泵电机组两台，高压供油油泵电机两台；两台油泵电机中，一台正常工作，一台备用，两者互为备用关系。高压系统可独立工作。
12、本装置高低压系统中设有压力、油流量、温度等控制点，只有在本装置进入正常工作状态时，磨机才能启动。低压供油系统的压力控制同主电机润滑站要求基本相同，当压力低时，低压备用泵投入运行，直至压力正常时备用泵停止运行。当油温低于15C时，电加热器自动投入加热，直到25C时自动停止。当油温高于45C时，冷却水自动投入，直至油温降至35C，冷却水停止供应。当油温高于55C时，液位超上、下限，滤油器堵塞，压力高于0.5Mpa时，均要发出声光报警。 高压供油系统设压力控制器两个，用于对出口油压的监控工作。当出油口压力设定值上升到某一压力控制器的设定值时（设定值不固定，在现场调试时，根据磨机实际运行情况进行设定）
13、，系统进入工作状态，磨机可以启动。当油压值低于设定值时，油压低指示灯应显示。在磨机启动工作后，经过15分钟延时，应自动停止高压供油系统的供油系统的工作。当磨机停止工作时，高压供油系统应同时自动启，并工作在正常的油压范围。在磨机主轴承温度降至室温或操作人员认为合适的时候，人工停止高压供油系统的工作。系统中另一压力控制器用于最高油压的设定，当系统油压高于此设定值时，应发出声光报警信号。TE332X的油位控制和过滤压差控制要求与主电机润滑站相同。(6)在主控室里用仪表实时显示主轴承4个测温点的实际温度值。当任一测温点的温度达到上限值65C时，应有声光报警信号，以提醒操作人员注意。当温度达到上上限70
14、C时，应自动关闭主电机，使水泥磨停止旋转，以避免烧毁主轴承的重大事故。4.总体方案4.1总体方案说明该电控系统控制任务较多，故采用以PLC为主的控制系统，将4个润滑站的控制全放在PLC的控制下完成。主电机采用串电阻降压启动，辅助电机采用星三角降压启动，4个润滑电机采用直接启动，6个电机的控制均采用继电接触器完成，此设计还将12个声光报警引入PLC系统，分别用于检测各工作站温度、压力的异常。电控系统采用五柜五箱的操作方式。控制柜放在车间控制室，现场操作箱放在水泥磨旁边，方便工人现场操作。控制柜包括：高压开关柜+AH0。电阻启动柜+AL0。PLC控制柜+AL3。主电机润滑站与主减速机润滑站控制柜+
15、AL1。进料端和出料端主轴承润滑站控制柜+AL2。现场操作箱包括：辅助电机现场操作箱+AX0。主电机润滑站现场操作箱AX1。主减速机润滑站现场操作箱AX2。进料端主轴承润滑站现场操作箱AX3。出料端主轴承润滑站现场操作箱AX4。4.2磨机系统总图5.硬件设计5.1主电机的启动控制主电机为电压6KV，功率1000KW的高压绕线式大功率电机。它是一种长期工作制负载，带载启动困难，所以应考虑降压启动。5.1.1绕线式异步电动机的启动转子串电阻降压启动。绕线转子异步电动机转子串入合适的三相对称电阻，既能提高起动转矩，又能减小起动电流。如要求起动转矩等于最大转矩，则Sm=1。为缩短起动时间，增大整个起动过程的加速转矩，使起动过程平滑些，把串接的起动电阻逐步切除。优点：减少启动电流，启动转矩保持较大范围，需重载启动的设备如桥式起重机、卷扬机等。缺点：启动设备较多，一部分能量消耗在启动电阻且启动级数较少。频敏变阻器降压启动。频敏变阻器是一种有独特结构的新型无触点元件。其外部结构与三相电抗器想似，即有三个铁芯
