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1、. . 课 程 设 计学 期：20142015学年 第一学期 课 程 名 称： 综 合 训 练 年 级： 2012级 专 业： 机电一体化技术 班 级： 学 号: 8 学 生 姓 名： 周山 院 系：机械工程与电气自动化学院日 期： 2014.11.26 . . . 目录摘 要1绪 论2皮带运输机PLC控制设计31.控制要求的分析设计思路31.2设计原则41.3实训目的51.5分析控制要求61.6PLC的选型111.7实训器材112输入输出分配122.1 I/O分配122.2外接线图133顺序功能图的设计133.1发分步133.2动作的确定143.3转换条件的确定153.4顺序功能图173.5
2、步进梯形图183.6指令表204系统的试调225发展前景22结束语24参考文献25摘 要皮带运输机是一种有牵引件的连续运输设备,主要用在煤炭、冶金、有色金属和水泥等矿山中，车辆的运输成本快速增高。带式输送机越来越显示出它的集约化、自动化、连续化、高速化、简单化、清洁化、环保化、安全化等突出的综合优势。主要用来运送块状、粒状和散状等物料和成件的货物，广泛的应用于工业生产中。传统的皮带运输机调速系统大部分是人工手动或半自动调速的，应用在皮带运输机上的直流电机存在动态性能差、故障率高、维护困难等缺点；本文就是采用PLC和变频器相结合的控制技术来提高生产效率的设计。本文针对系统的主令控制器、转速传感器
3、和皮带运输机部分进行了阐述，变频器、可编程控制器、三相异步电机部分进行了设计。实现了转速传感器直接检测到皮带运输机的速度，通过信号传输线路传输到主令控制器中。主令控制器接收转速传感器的数据，按照一定的控制规律做出指示，对变频器进行动作，从而使三相异步电动机的转速发生变化的功能。关键词 PLC 皮带运输机 绪 论传统的冶炼厂矿石供料控制系统是一种基于继电接触器和人工手动方式的半自动化系统。但随着冶炼厂规模的扩大，对矿石的需求量大大提高，传统的供料系统已无法满足冶炼厂的需要。本文在对传统供料控制系统进行了认真的分析与研究后，结合相关理论和技术，制定出一套由PLC为控制核心的皮带传输供料控制系统。为
4、了实现供料系统的稳定运行，处理诸如皮带跑偏、打滑及撕裂等问题，在主电路中用传感器检测故障信号，软件中调用相应传感器检测到的故障信号处理子程序并执行处理。运用皮带运输线进行矿石供料大大提高了工作效率。在PLC中应用子程序的方式，不仅便于实现多种运行方式，而且大大提高了程序的可维护性和可靠性。经过实验室供料控制系统的仿真，表明了该供料控制系统运行的正确性、实用性。皮带运输机PLC控制设计1.控制要求的分析设计思路1.1设计方案传统的冶炼厂矿石供料控制系统是一种基于继电接触器人工手动方式的半自动化系统。现场环境十分恶劣，对设备损伤较大，使得设备会经常出现一些故障，例如有皮带跑偏、打滑及撕裂等等。供料
5、系统由于处在一个电网中，设备不能同时启动，必须有次序的启动和停止。如果供料系统在运行过程中某单体设备出现故障，则该设备及应按照顺序停止的设备同时停止，并给出故障指示信号供工人们能够准确的找出故障位置并排除故障，以减少供料系统设备维修时间。随着冶炼厂规模的迅速扩大，供料控制系统的作用日益突出，而传统的控制系统已无法满足冶炼厂的需要，因此需要对传统的冶炼厂供料系统进行改造。同时当今世界是一个信息技术高度发展的世界，信息贯穿社会的每个角落，现代化的工厂。建立全自动化的供料系统，不仅可以让工人从恶劣的环境中、繁重的劳动中解放出来。而且可以通过建立控制网络将相距较远的各输煤机架控制器相连，实现信息的相互
6、传递，不仅保证了控制的时实性，可靠性，同时便于未来厂级或车间级的管理。传统供料系统具有以下特点:（1）任务重。为了保证工业用料，供料系统必须始终处于运行状态。（2）运行环境差、劳动强度大。由于各种因素造成供料系统运行环境恶劣、脏污，需要占用大量的辅助劳动力。（3）一次起动设备多，安全联锁要求高。同时起动的设备可高达4台以上，在起动或停机过程中有严格的联锁要求。因此，冶炼生产应用自动化已经成为必然要求，其投入产出比显著，且逐渐成为冶炼工业现代化的标志。1.2设计原则（1）增加了供料系统调整的灵活性。供料系统现场空间条件不完全相同，决定了传输线的结构各异，大多冶炼厂需要专门订制一套适合自己供料线的
7、系统，PLC系统的设计、安装、调试简单，工作量小。（2）增加了供料系统的可靠性。供料系统所处现场一般条件较恶劣。PLC用软件替代大量的继电接触器，外部仅剩下与输入和输出有关的少数硬件元件，且PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，因此可用于供料这种有强烈干扰的工业生产现场。（3）减少了供料系统的经济开支。供料系统选用PLC作为控制系统的核心可以节省大量的费用。因为复杂控制系统使用PLC后，可以减少大量的继电接触器，故配线少了很多且开关柜体积的缩小都可以节省下大量费用。1.3实训目的1熟悉步进顺控指令的编程方法；2掌握选择性流程程序的编制；3掌握皮带运输机的程序设计及其外部
8、接线。1.4控制要求设计一个用PLC控制的皮带运输机的控制系统。其控制要求如下：在建材、化工、机械、冶金、矿山等工业生产中广泛使用皮带运输系统运送原料或物品。供料由电阀DT控制，电动机M1、M2、M3、M4分别用于驱动皮带运输线PD1、PD2、PD3、PD4。储料仓设有空仓和满仓信号，其动作示意简图如图7.1所示，其具体要求如下：1正常起动，仓空或按自动起动按钮时的起动顺序为M1、DT、M2、M3、M4，间隔时间5s；2正常停止，为使皮带上不留物料，要求顺物料流动方向按一定时间间隔顺序停止，即正常停止顺序为DT、M1、M2、M3、M4，间隔时间5s；3故障后的起动，为避免前段皮带上造成物料堆积
9、，要求按物料流动相反方向按一定时间间隔顺序起动，即故障后的起动顺序为M4、M3、M2、M1、DT，间隔时间10s；4紧急停止，当出现意外时，按下紧急停止按钮，则停止所有电动机和电磁阀；5具有点动功能。1.5分析控制要求题目中要求电动机分为正常启动 故障启动和正常停止三部分组成。 正常启动由初始脉冲作为起始布转化条件，根据正常启动电磁阀与电动机的启动顺序DT M1 M2 M3 M4 来划分步，由于间隔时间为5S 中间要用到时间继电器，正常启动时要有启动按钮同时还要给一个空仓信号，到车厢满了时要有一个满仓信号。 故障启动首先要有一个故障启动按钮，然后根据M4 M3 M2 M1 DT的启动顺序划分步
10、，每一步之间要有一个定时器 同样当车厢满了时要给一个满仓信号。正常启动和故障启动电动机和电磁阀都要用到SET指令，因为在正常停止时要让电动机和电磁阀复位刚好对应用RST指令，正常停止根据停止顺序DT M1 M2 M3 M4 来划分步，每一步都用到RST指令使电动机与电磁阀信号置0为OFF停止指令完成后回到起始步S0矿石供料系统是冶炼厂的重要组成部分，其作用就是从 ： （1）增加了供料系统调整的灵活性。供料系统现场空间条件不完全相同，决定了传输线的结构各异，大多冶炼厂需要专门订制一套适合自己供料线的系统，PLC系统的设计、安装、调试简单，工作量小。（2）增加了供料系统的可靠性。供料系统所处现场一
11、般条件较恶劣。PLC用软件替代大量的继电接触器，外部仅剩下与输入和输出有关的少数硬件元件，且PLC采取了一系列硬件和软件抗干扰措施，具有很强的抗干扰能力，因此可用于供料这种有强烈干扰的工业生产现场。（3）减少了供料系统的经济开支。供料系统选用PLC作为控制系统的核心可以节省大量的费用。因为复杂控制系统使用PLC后，可以减少大量的继电接触器，故配线少了很多且开关柜体积的缩小都可以节省下大量费用。矿石供料系统的组成供料控制系统一般由PLC、电气执行机构和上位机组成。电气执行机构负责控制的具体实施，它从PLC接收控制命令，然后相关的接触器接点闭合或断开，电路导通，设备获得动力继而进行动作。如果单体设
12、备故障，操作人员可以通过控制面板来进行紧急停车，也可对设备进行手动停车操作。PLC是实现自动控制的核心，所有自动控制容都通过对它的编程实现。矿石供料系统的控制与其它车间略有不同，它的设备较多且重复，通过对PLC的编程来实现诸多设备的控制使得电气接线简单许多，这是供料控制系统发展的一种趋势。本设计冶炼厂供料系统部分由4台皮带机、1台给料器、1台粉碎机、1台筛选机等，来完成给料、粉碎、筛选、冶炼炉的工艺流程。为了保证供料系统的可靠性，即不能间断输料，实际的供料系统采用每一机架两条皮带运输矿石（见图2.1），当其中一条皮带运输机出现问题时，另一台运输机接替运行工作；或者由于运行时间条件或电动机过热条
13、件，两运输机轮流运行工作，但在这里只研究其简单运行方式暂不考虑复杂方式。 1.5.1供料系统工艺流程当检查好各设备正常情况后，按下启动按钮。供料器开始向一皮带供料，一皮带把矿石输送到粉碎机，粉碎机把矿石料粉碎后经二皮带输送到筛选机，之后筛选机开始工作（筛选机含有称重传感器），当矿石重量比设定值大时，其控制翻板的电动机正转，将大块的矿石通过三皮带送回粉碎机重新加工粉碎，然后控制翻板的电动机反转复位，规格符合要求的矿料直接通过四皮带输送到冶炼炉。当某设备需要临时检修时按下手动停止按钮，该设备之前的设备按顺序停止后该设备停止。又当某设备出现意外紧急停车时，按下手动紧急停止按钮，此单体设备及其之前的设
14、备同时紧急停止，并发出报警信号。在中控室设置组态监控系统，其主要功能是负责和现场的PLC通信，实时监测整个系统的运行情况，并记录数据以供分析。 1.5.2系统控制方案的确定所谓供料系统的正常运行过程，就是指矿石通过给料器经皮带机、粉碎机及筛选机将矿石粉碎为标准规格，继而运输到冶炼炉的过程。现将矿石供料系统的基本工艺结构。矿石供料系统分为：执行机构、信号检测机构、控制机构三大部分，具体为：(l) 执行机构：执行机构是由一组皮带机、给料器、粉碎机、筛选机组成，它们用于将矿料输送到冶炼炉，由多台电机组成，电机只运行于启、停，两种工作状态。(2) 信号检测机构：在系统控制过程中，需要检测的信号包括电机过流、过载信号、皮带机跑偏、打滑、断裂信号和矿料质量检测信号。矿料质量检测信号反映的是矿料一次性是否粉碎合格的信号，它是供料控制的主要反馈信号。另外，报警信号反映系统是否正常运行：电机是否过流、皮带是否正常。(3) 控制机构：供料控制系统一般安装在供料控制柜中，包括供料控制器(PLC系统)和电控设备两个部分。供料控制器是整个供料控制系统的核心。供料控制器直接对系统中的启动、停止、报警信号进行采集，对来自人机接口和通讯接口的数据信息进行分析、实施
