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1、西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 1 页 共 17 页 设计总说明 气力输送装置适用于不易破碎颗粒、粉料物料的输送。广泛应用于铸造、化工、医药、粮食的行业。 例如工业生产中的石灰石输送等。气力输送装置与输送管道、球形三通、增压器、增压弯头等组成密封输送系统，可以配自动控制电控系统，实现整个系统无人控制及配合 PLC 自动控制。控制中还应加入相关故障报警，发生故障时及时报警，检修排除故障后手动复位重新启动。 本文主要从实际工作的角度介绍了 PLC 在气力输送装置中的应用。 在文中简述了气力输送装置的基本原理和工艺流程以及PLC的特点。详述了气力输送装置整个电气控制系统的设计过程，包括 PLC
2、 的选型及 I/O 点分配、电气线路的设计等，并附有完整的PLC 程序，针对程序还做了较详细的说明。 关键字：PLC 气力输送装置 程序设计 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 2 页 共 17 页 目录 设计总说明. 1 1 概述. 3 1.1 气力输送装置简介. 3 1.2 气力输送装置原理. 4 2 气力输送装置的控制设计 . 5 2.1 气力输送装置的工艺流程. 5 2.2 电气控制系统设计. 7 3 基于 PLC 的系统设计. 8 3.1 PLC 概述 . 8 3.2 I/O 地址分配 . 8 3.3 PLC 系统程序设计 . 9 3.4 程序仿真测试. 12 3.5 程序评述.
3、13 4 小结. 14 致谢. 15 参考文献. 16 附录：. 17 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 3 页 共 17 页 1 概述 1.1 气力输送装置简介 气力输送装置属于密相中压气力输送，适用于不易破碎颗粒、粉料物料的输送。 广泛应用于铸造、 化工、 医药、 粮食的行业。 气力输送装置与输送管道、球形三通、增压器、增压弯头等组成密封输送系统。 气力输送装置在生产中有很大优势，物料在密闭管道内运 行，不扬尘，环境整洁；能耗低，噪音小；管道布置灵活，占 地小；可远距离输送，达到 500 米以上。 气力输送装置一般可分为吸气式、压气式和混合式三种基 本形式。本文所涉及的气力输送装置为高
4、正压气力输送系统。 图 1-1 气力输送装置实体 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 4 页 共 17 页 1.2 气力输送装置原理 气力输送的基本原理是利用压缩空气与大气的压力差，使高压气体向低压区高速流动，流动的气体携带固体颗粒（如砂子、粉末等）沿着管道行进，最后到达出口位置。 1.加压阀打开向仓泵内加压； 2.高仓压、 低仓压分别为仓泵内压力上下限； 3.料位满为仓泵内检测物料是否满仓。 仓泵高仓压进料进料 阀阀 出料出料 阀阀至主厂房石 灰石粉仓低仓压加压阀料位满图 1-2 气力输送装置原理图 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 5 页 共 17 页 2 气力输送装置的控制设计 2
5、.1 气力输送装置的工艺流程 这套装置的工作过程主要是向仓泵进料，料位计满信号时关闭进料阀，同时延时 3 秒后打开加压阀，并启动 120 秒定时器。当仓泵内压力达到压力上限时延迟 3 秒打开防堵阀。若没到压力上限且 120 秒延时时间到则发出报警信号。打开防堵阀 3 秒后开启出料阀，启动 600 秒定时器，物料此时被吹送出仓泵向下一级移动。此时检测仓泵内压力是否降至压力下限，若降至下限则关闭加压阀和防堵阀，并延迟 10 秒钟，延迟时间到后关闭出料阀。若压力未降至压力下限则判断是否达致上限，若到达上限则发出报警，未达到上限则判断 600 秒延时时间是否到，若延时时间到则发出报警。关闭出料阀后判断
6、料位满信号，若料位满则说明料位检测出现故障，则发出报警信号。若正常则延时 3 秒后开启进料阀，实现循环。该装置主要由顺序控制和工艺流程图如下： 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 6 页 共 17 页 料位计满信号到料位计满信号到 或进料时间到或进料时间到？NoYes关闭进料阀关闭进料阀延时延时3秒钟秒钟开始开始Yes打开加压阀打开加压阀 启动启动120秒定时器秒定时器仓泵压力升至上限仓泵压力升至上限？延时延时3秒钟秒钟打开防堵阀打开防堵阀Yes延时延时3秒钟秒钟打开出料阀打开出料阀 启动启动600秒定时器秒定时器120秒延时到秒延时到？NoNo加压超时报警加压超时报警Yes仓泵压力下降至下
7、限仓泵压力下降至下限？600秒延时到秒延时到？NoYes关闭加压阀和防关闭加压阀和防 堵阀堵阀延时延时10秒钟秒钟Yes泵内压力升至上上限泵内压力升至上上限？YesNoNo输送超压报警输送超压报警输送超时报警输送超时报警关闭出料阀关闭出料阀仍有料位满信号仍有料位满信号？YesNo料位故障报警料位故障报警结束结束延时延时3秒钟秒钟打开进料阀打开进料阀图 1-3 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 7 页 共 17 页 2.2 电气控制系统设计 根据前文气力输送装置的工艺流程可知，在整个工作过程中系统所需要控制的量有开关量和时间量，并且还要实现自动循环功能。由于该设备用于物料的中间输送，因此起着
8、至关重要的作用，这就要求控制系统有着较高的可靠性，能长时间连续工作，且能使使用者操作简便，安全，便于维护和维修。综合以上几点考虑， 选用以 PLC 为主控元件构成控制系统的方案是最佳的选择。根据实际需要，选用 S7-200 系列 PLC 为系统控制器。其中还应有相应的传感器，例如物料满传感器、高低压上下限传感器等。 PLC 中采用顺序控制方法，按工艺流程依次执行各步骤，同时加入故障自动报警和手动复位重启，整个系统实现循环工作。 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 8 页 共 17 页 3 基于 PLC 的系统设计 3.1 PLC 概述 PLC 即可编程逻辑控制器。它采用一类可编程的存储器，用
9、于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，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。 当可编程逻辑控制器投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，可编程逻辑控制器的 CPU 以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 PLC 有很鲜明的优点：使用方便，编程简单；功能性强；硬件配套齐全；可靠性高，抗干扰能力强；维修方便等。因此，在工业控制中有很重要的作用。 3.2 I/O 地址分配 根据工艺流程及气力传输装置原理可对 PLC 的 I/O 口作如下分配： 序
10、号 信号说明 I/O 类型 控制系统描述 模块 1 仓泵手动/自动 DI I0.0 2 仓泵报警复位 DI I0.1 3 泵料满 DI I0.2 4 启动信号 DI I0.3 5 高仓泵压力 DI I0.4 表 3-1I/O 地址分配表 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 9 页 共 17 页 6 低仓泵压力 DI I0.5 7 仓泵进料阀 DO Q0.0 8 仓泵加压阀 DO Q0.1 9 仓泵防堵阀 DO Q0.2 10 仓出料阀 DO Q0.3 11 仓泵故障显示 DO Q0.4 12 仓泵正常运行 DO Q0.5 3.3 PLC 系统程序设计 根据气力输送装置的工艺流程及 I/O 分
11、配表可设计如下 T 型图控制程序： 表 3-1I/O 地址分配表（续） 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 10 页 共 17 页 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 11 页 共 17 页 4 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 12 页 共 17 页 3.4 程序仿真测试 本程序利 用 step7-mico/win 配套的 模拟 仿真软件 仿真SMZS7-200 的工作过程。输入梯型图程序，从模拟 SMZS7-200 的I/O 灯来看程序的运行情况。系统中的料位满、高低仓压上下限传感器信号均由手动触发相关输入口来实现。经测试，该程序正确无误，自动循环运行及相关报警装置均能正常工作，符
12、合气力传送装置的工艺流程要求。仿真测试部分图见附录。 图 3-1 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 13 页 共 17 页 3.5 程序评述 本程序在主要流程中采用顺序控制思想，实现设备的顺序执行。其中，利用 PLC 各触点之间的互锁，能有效的实现顺序控制要求。本程序所用定时器为时间基为 100ms 的定时器，实现工艺流程的定时要求。 程序中还引用中间继电器M0.0以实现循环工作。报警系统的设计采用自动触发报警，手动复位重启。总体来说，此程序运行无误，可以投入使用。 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 14 页 共 17 页 4 小结 本次课程设计主要利用 PLC 及控制相关知识，对实际
13、中的现场控制进行系统设计，将课本所学知识应用于实际工作中。实际中，设计一个控制系统要考虑的因素有很多，故障报警、自动无人控制、顺序控制、循环运行等。此次课程设计将 PLC 中所学的知识进行了一次汇总运用。定时器根据定时时间要求选择时间基为 100ms 的定时器，互锁、触点竞争也要充分考虑。 此次课程设计中面临的最大问题是循环运行的设计。由于程序前后都有对进料阀的控制及料满信号的判断，因此初步设计时有前后矛盾，导致程序无法循环运行的问题。后加入中间继电器M0.0，对其在前置位，在后复位以实现循环运行。 本次设计也存在一些不足，由于实际条件的限制。料位满、高低压上下限这些传感器信号本应自动触发，在本文中均以手动控制，因此对测试人员有一定要求。但应用于实际中，便可实现无人自动控制，人工操作只需启动、停止、故障复位。 西安建筑科技大学课程设计（论文） 第 15 页 共 17 页 致谢 这次课程设计经过一周的反复琢磨与修改，终于完成了。从查资料，整理
