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1、 高级维修电工技师论文国家职业资格统一鉴定论文题目：基于 PLC 与传感器在磷矿输送系统中的应用姓 名： 符新学 号： 20131370903109所在省市： 海南省海口市培训单位： 浅谈 PLC 与传感器在磷矿输送系统中的应用符新摘要：本论文主要针对三菱 PLC，FX2N 系列与现代传感器技术在工业生产工艺中的应用。浅谈 FX2N 系列 PLC 与传感器技术在生产工艺流程中起主导作用性的基本应用和该产品在生产流程中的所占应用领域。根据本人在平常工作中总结的实践经验，谈谈 PLC 与传感器在工业生产流程中如何实现全自动和半自动的控制，实现机电一体化。 关键字：磷矿输送系统 料位音叉 FX2N
2、系列 PLC 调试 传感器目录一、 该车间的流程简介 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，二、 PLC 与传感器对该车间磷矿输送系统控制情况的选用， ， ，三、 PLC 控制中枢与远距离控制的几点思考 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，四、 按操作流程编写 PLC 程序 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，五、 对 PLC 程序的调试 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，
3、 ， ， ， ， ， ， ，六、 PLC 对外控制的安装接线 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，七、 结束语 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，八、 参考文献 ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ， ，前言： 下述内容主要以车间原料磷矿石的烘干和输送 -储存工艺为例：车间大概于 19
4、85 年建成投产，其期间的工艺流程中的控制方式主要以交流接触器、时间继电器、中间继电器来完成，大多以点动，自锁连续运行为主。虽能满足工艺上的基本要求，但其维修费用和在操作层面上，需投入大量的时间、人力物力。在工业发展如日中天的今天，其处于上世纪八十年代末的工控方式和设备，足显出落后。其在工控方式上实现自动化或半自动化，那是免于羞提了。所以，本人就着该车间工艺流程控制上的不足，谈谈如何来为该车间实现自动化或半自动化控制。如果此论点能真正投入到该车间的生产工艺流程中，可减少相应的维修、维护费用，或投入更多的人力物力来满足工艺生产上的要求。同时在生产操作上可以减少相对的财力、劳力为企业创造经济效益。
5、1.PLC 技术的发展及工作特点1.1 PLC 的概述可编程逻辑控制器，及 PLC，是一种可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、技术与计算操作方面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。1.2PLC 的发展20 世纪 70 年代初出现了微处理器。人们很快将其引入可编程逻辑控制器，可使编程逻辑控制器增加了运算、数据传送及处理等功能，完成了真正具有计算机特征的工业控制装置。此时的可编程逻辑控制器为微机技术和继电器常规控制概念相结合的产物。个人计算机噶站起来后，为了方便和反映可编程控制器的功能特点，可编程逻辑控制器定名为 PLC（Progr
6、ammable Logic Controller） 。20 世纪 70 年代终末期，可编程逻辑控制器进入实用化发展阶段，计算机技术已全面引入可编程控制器中，使其功能发生了飞跃。更高的运算速度、超小型体积、更可靠的工业抗干扰设计、模拟量运算、PID 功能及极高的性价比奠定了它在现代工业中的地位。20 世纪 80 年代初，可编程逻辑控制器在先进工业国家中已获得广泛应用。世界上生产可编程控制器的国家日益增多，产量日益上升。这标志着可编程控制器已步入成熟阶段。20 世纪 80 年代至 90 年代中期，是可编程逻辑控制器发展最快的时期，年增长率一直保持为 3040%。在这时期，PLC 在处理器模拟量能力
7、、数字运算能力、人机接口能力和网络能力得到大幅度提高，可编程逻辑控制器逐渐进入过程控制领域，在某些应用上取代了在过程控制领域处于统治地位的 DCS 系统。1.3 PLC 的工作特点可编程逻辑控制器具有以下鲜明的特点。一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长，也能进行连续过程的 PID 回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC 和 DCS 等，实现生产过程的综合自动化。二、使用方便，编程简单，采用简单的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力
8、强，远高于其他各种机型。一、该车间的流程简介 经均料工段对磷矿石进行破碎、筛分、配料后用皮带运输机运输至地下料仓 1-20 号仓库储存，然后再用变频振动给料机给料，再接着用皮带运输机运进烘干机进行干燥，最后再用皮带运输机运进圆桶料仓储存或经三流程供给下一加工车间。或烘干系统未开车生产时从圆桶料仓里放出直接送三流程给下一加工车间。如图 1-1：地 下 料 仓 皮 带 104皮 带 107皮 带 13皮 带 15皮 带 16分 料 板 烘 干 机 120-烘 干 机 120-皮 带 12皮 带 126分 料 板 (一 流 程 )斗 提 机127皮 带 138卸 料 小 车 皮 带 128圆 桶 料
9、 仓 13.-斗 提 机 137皮 带 136下 段 加 工 车 间皮 带 140(二 流 程 ) （ 三 流 程 ）上图是该车间磷矿石烘干、储存、输送系统流程图。该流程中的电力拖动控制主要以接触器、时间继电器、中间继电器以传统的接线式为主，以一条皮带或若干条分配一个控制柜，皮带的起停由人来人为的逐条皮带去起停。圆桶料仓 1113.1-3 个仓进料由卸料小车完成。可自由经轨道任进 1113.1-3 的任意一个仓，但当某一个仓满换仓到另一个仓时，由人去现场去操控进行换仓。同时，当该车间磷矿工艺流程不生产时，皮带运输机还要由人逐条的去停，所以在生产操作上的操作工带来许多的不便，甚至在每个岗位上多出
10、些原本不必要的操作人员。这给操作人员和管理人员带来不便，同时皮带电力拖动控制中枢（控制柜）不够集中维修和维护也带来不便。当该车间有一个集体控室，但只用来磷矿流程模拟板的摆放和一些“就地” 、 “联锁”等简单的控制。二 PLC 与传感器对该车间磷矿输送系统的控制情况的选用 为改进该车间磷矿输送系统控制的情况着几点考虑：对 PLC 对外控制 I/O 分配的选用。 PLC的选用着重考虑用三菱 FX2N 系列的 PLC，该产品的编程易于编程人员着手。同时，为以后维护维修上，但凡有电器控制基础的维修人员也轻易着手维修或更改程序。 同时考虑到该产品的编程软件还带有仿真功能，便于在偷用之前调试。综上所述：根
11、据该车间磷矿生产输送的工艺流程上的十三条皮带的考虑，在 PLC 的选用上从 PLC 的 I/O 上应选择 FX2N48MR001 系列 PLC，该产品输入输出点各为 24 点，足够满足对十三条皮带运输机点数控制的要求同时也满足 PLC 内存或在 I/O 接点控制余留 10%空位的要求 FX2N 系列 PLC 的基本指令运算速度 0.08us/指令的运算速度，足够满足该车间磷矿输送系统工艺参数上的要求。另外，在传感器上的选用，是着重用于控制圆桶料仓卸料小车的自动控制上。其所要求是：当圆桶料仓 1113-1 仓满后，经传感器的感应把卸料小车自动换仓到 1113-2 仓，如此循环。这样就避免了人为地
12、去现场操作换仓。其控制换仓的基本图形 2-1 所示：在传感器的选用上，采用料位音叉传感器能足够满足该生产工艺上的要求。 料位音叉简介：位音叉又称为物位开关或料位极限开关。音叉式料位开关是一种新型的无谓限位开关。音叉由晶体管激励产生振动，当音叉被物体浸没时振动频率发生变化，这个频率变化由电子线路检测出来并输出一个开关信号。 其特点是适应性强：1 料不同的电子参数，密度对测量均不产生影响。结垢、搅动、湍流、气泡、振动、中等粘度、高温、高压等恶劣条件检测也无影响。2 特点是免于维护：由于音叉限位开关检测不受被测介质电参数密度的影响，所以无论何种物体、液体都不需要现场调教。总之，用料位音叉开关来实现圆
13、桶料仓 1113.1-3 之间换仓工作，能满足其间自动换仓的要求。避免操作人员去现场进行换仓。三 PLC 控制中枢与远距离控制的几点思考。由于该车间皮带运输机分布面广，在集中控制上要达到理想的近距离控制便不容易。另外，在 PLC 所安装的环境也受到磷矿粉尘的影响。同时在控制柜距离用线上考虑，其 PLC 所安装的控制中枢与各台皮带运输机的距离上也应做响应的考虑。综上所述的几点，本人做了以下几点思考： 为保障 PLC 在工作期间不受磷矿粉尘的影响，把 PLC 控制中枢假定安装在该车间集控室。在磷矿流程的分布上看，集控室为前后两段磷矿流程线的中点，这便于在安装 PLC 时排电力线能缩短相应距离，节省
14、用线。 为然后在维修上的方便，把电力拖动部分控制的交流接触器和 PLC 整合安装在一个控制柜上， 。但考虑到 PLC 和接触器工作时不受相互干扰，分别安装在两个控制柜上。为操作工操作方便，可用多地控制来满足操作要求。在设计 PLC 接线时，考虑突发事故时的紧急停车按钮。四 按操作流程要求编写程序 PLC 程序1、 为书写方便和不更多占用本文太多空间，本人把该车间的十三条皮带运输机暂改为五条，同时也能达到书面了然直观。该车间对皮带运输机的工艺要求为：逆起顺停。按皮带长度的不同程度和对皮带运输机起停时间的不同，其工艺控制方式也不同。该车间最长的那条皮带约为 400m，以皮带 1.5m/s 算：（1
15、） 1.5mx60s=90m（2） 400m90m/min=4.4min据该车间的情况有时候在皮带会有料，所起在皮带启动时每条皮带启动时间设为 25S，停止时按最长那条皮带上的余料为准，把每条皮带的停止时间一致设为 4.4min=2640ms（因为该车间的皮带长短差异不太大） ，上面的数字 2640ms以 PLC 编程元件中的定时器 100ms 定时器作为该程序上的编程元件。综上述和计算结果，该车间的工艺流程控制程序为下图：X0 SETS20STLS20ZRSTS0S29X2X3X4X5X6M802X2 SETS0STLS0T2 Y4T0K5SETS21STLS21Y4Y3T1T1 K50SE
16、T S2STL S2Y4Y3Y2T2K50T2T3SET S23STL S23Y4Y3Y2Y1T3K50SETS24STLS24Y4Y3Y2Y1Y0SETS25STLS25X1Y0T4K2640Y1Y2Y3Y4T4 SETS26STLS26Y1T5K2640Y2Y3Y4SETS27STLS27Y2T6K2640Y3Y4SETS28Y3T7K2640YSETS29LS29T7T8 Y4T8K260SETS0RETEND2、以上 PLC 程序是十三条皮带运输机简化成五条后的顺空程序。其 X0 和 X1是启动和停止，X2X6 是行程开关（皮带拉线开关）的出点，其功能为： 主要按下 X2X6 中的其中一个按钮整个流程就会停止运行，和 M8002 脉冲元件并接的 X2 常闭按钮元件是为了 X2X6 动作后还保持 S0 的初始脉冲便于在下一次的启动。如果不并接 X2 元件，S0
