目录第一章引言 11」课程设计内容 11・2课程实现目标 11.3课程设计的目的和意义 2第二章系统总体设计 32.1系统控制要求 32.2推焦系统流程 4第三章系统的硬件配置设计 63.1 PLC选型及扩展 63.2低压电器选型 103.3电源设计 113.4人机接口设计 12第四章 控制软件设计 144」推焦车的PLC监控系统的程序设计 144.2.2推焦车推焦梯形图 174.2.3推焦车推焦速度控制 20结束语 22参考文献 23P付录1 24P付录2 28第一章引言炼焦煤在隔绝空气条件下加热到1000C左右（高温干憎），通过热分解和结焦产 生焦炭、焦炉煤气和炼焦化学产品的工艺过程冶金焦炭含碳量高，气孔率高，强度 大（特别是高温强度），是高炉炼铁的重要燃料和还原剂，也是整个高炉料柱的支撑剂 和疏松剂炼焦副产的焦炉煤气发热值高，是平炉和加热炉的优良气体燃料，在钢铁 联合企业中是重要的能源组分炼焦化学产品是重要的化工原料因此炼焦生产是现 代钢铁工业的一个重要坏节1.1课程设计内容炼焦行业是一个特殊的行业由于现场环境恶劣、连续作业、劳动密集型强、事 故的突发性大等因素，使炼焦装备技术的自动化显得尤为重要。
过去我国焦化工业所 采用的粗放型生产控制模式己经无法满足当前的生产需要，而且生产中隐藏着许多不 安全因素如果焦车定位精度不够高，不仅影响生产的效率，在推焦的过程中也容易 造成红焦落地的重大事故所以采用精确可靠的节约型生产模式是我国焦化工业的发 展方向，也是摆在科研工作者面前的一个重要课题推焦车采用PLC控制、液压传动，并且增加了头尾焦处理、余煤回送、炉门炉框清扫 等该系统的结构主要包括两部分：定位与连锁系统和通讯系统其数字定位系统是 通过数据网络并行交互来控制焦炉机车变频器，从而控制机车以一定的速度运行；无 线通信采用频率范围为420〜470MHz的高频无线通讯现在，国内四大焦车的装备水平有了很大的改进，大型焦炉四大焦车的机械自动化和 电气自动化已相当完善，实现四大车炉号识别和精确定位的技术手段也基本成熟但 是，由于工业现场的特殊环境和机械设备的制约，炉号识别存在的主要问题是某些方 法的可靠性有待进一步提高，在实现该技术的同时还应该尽量降低设计成本；而停车 精确定位的自动化控制并不十分理想，主要体现在对正精度不高，仍需机车司机手动 进行位置的多次调整，人工的参与大大降低了自动控制的效率；并且国内设备的改造 投资高，运行成本高、总体水平低，从而导致系统的稳定性差。
近几年随着无线数据传输技术、计算机技术、控制技术、安全保障技术的不断 发展，焦车生产的无人化已经被越来越多的研究学者所关注焦车今后的重要发展趋 势，不仅要求车辆具有精确和快速的定位设备，还需要满足其他要求譬如焦车本身要具有安全可靠的自动控制技术，高度安全的四车连锁，稳定可靠的 无线传输保障，人身和设备的保障措施，自动安全的信息管理系统作为支撑有些国 家在熄焦车上已经实现了无人驾驶技术1.3课程设计的目的和意义本课题的主要内容是通过PLC的控制來实现工业过程中的推焦自动化本文主要 内容包括以下三个方面：第一、推焦车运行是四大焦车运行控制中最重要的一个环节，它是精确定位系统的基 础，也是推焦、拦焦的必要前提本文采用的是互锁來实现电机的安全正常运行 第二、推焦电机的转速是通过变频器MM440实现的它使电机的速度调节更快速和节 能，同时也保证了电机的安全运行第三、推焦炉门的控制是通过液压泵来控制其运动，电磁阀控制控制液压油的运动方 向，行程开关保证炉门运动可靠性，使得门的运行更加安全可靠第二章系统总体设计2.1系统控制要求推焦车PLC控制系统由计算机、可编程控制器(PLC)、行程开关、变频器MM440、 液压泵、液压阀、PLC扩展模块、制动电机和风机等组成。
系统通过操作台、行程开 关上的开合实现PLC的信号输入，通过PLC的信号输岀实现对变频器的控制和液压阀 的控制，通过变频器的输出信号控制电机运行整个系统在各个部分的紧密结合下实 现对推焦电机的安全有效控制设计上从安全、可靠、方便简洁原则出发系统控制分2个层次：1. 操作台控制在工作人员的控制操作台上，有控制推焦车所有运行状态的按钮和各个运行状态提示 灯操作台控制为工作人员提供了简单、快捷、安全的操作平台，使推焦车的控制更 方便、安全的运行2. 配电柜中心控制在配电柜里，也有推焦车运行状态的提示灯和控制按钮配电柜控制为工作人员的检 修、维护、调试提供了方便快捷的操作平台，使推焦车的检修、维护更加方便控制功能：1. 推焦车走行启动推焦车的走行启动是利用PLC控制MM440变频器，实现推焦车走行的前后运动和 走形速度的控制2. 推焦车走行停止推焦车走形停止方式包括：正常停止、故障停止、紧急停止3. 推焦车走行控制系统和焦炉门的控制系统、推焦车推焦系统的联锁推焦车走行控制系统和焦炉门的控制系统、推焦车推焦系统，只能有一个系统处 于运行状态，并且每一个系统都有其各自的走行和停止如果要控制三个系统的有序 运行，就必须要对各个系统的行程开关进行逻辑编程，以保证推焦车能够正常有序的 运行。
当推焦车走到焦炉门前时自动停止，停止之后炉门的运动才可以进行，只有焦炉 门的举门运动结朿后推焦系统才可以运行如果推焦车没有运行到位，则焦炉门的一 切操作都将无效；如果焦炉门的举门没有结束对推焦车推焦的的一切操作都将无效； 焦炉门的运动也要按照严格的顺序运行，即先移门再提门最后举门如果移门前行没 有结束则举门和提门都无效，如果提门上行没有结束则举门无效，如果举门上行没有 结束则举门下行无效，如果举门下行没有结束则提门无效，如果提门下行没有结束则 移门无效由于三个系统的正常运行吋推焦安全运行的保证，以上的过程是推焦PLC 控制程序编辑的基本依据可编程控制器是在系统程序的控制下按扫描的方式工作，即顺序循环工作方式 每一个循环为扫描周期，每一个扫描周期包括自诊断、输入处理、程序处理、输出处 理和通信等5个阶段PLC在加电后和每一个扫描周期之初都要执行自诊断程序自 诊断程序包括系统软件和应用程序的检验，存储器和CPU的测试，总线检测等如出 现异常，PLC将作出相应的处理并停止运行在一个周期结束Z前，PLC进入与编程器及上位机或下位机的通讯阶段在与编程器 通讯过程中，编程器把编程和修改的参数发给PLC,把要显示的状态、数据、错误码 等发送给编程器进行相应显示。
若有与上位机或下位机的通讯请求的话，PLC将接收 上位机发送来的指令并进入相应的操作，并将PLC和现场输入输出接点状态、各种数 据参数发送给上位机或下位机2.2推焦系统流程推焦车的推焦，即通过PLC控制推焦车上的推焦电机的正反转和停止的过程 当推焦的启动按钮闭合时，推焦车开始向前运行，当推焦车运行到炉门时或者推焦车 走行停止按钮闭合时，推焦车停止运动在推焦车走行的过程中，为了保证走行的安 全必须对推焦车走行、停止、反转三个开关进行互锁控制在控制过程中要保证正转 和反转的按钮不能同时工作当电机处于正转时，只有停止开关有效，此时如果要求 电机反转，则要先使推焦车走行停止开关通电，然后等三秒才能改变推焦车走行的方 向推焦车走行中如果遇到了故障则要求推焦车立即停止，此时使与推焦车走行的电 机相连接的电路断路器耍立即断开，以保证推焦车走行的安全2.3系统设计方案电源PLCCPU315触摸屏电机图2. 3系统框图第三章系统的硬件配置设计3.1 PLC选型及扩展CPU315F-2PN/DP主机无输入、输出点,PS307电源模块为其供电,CPU315F-2PN/DP及其接线如图3.1所示SM321为数字量输入模块，为扩展模块，有16个数字量输入点，10. 0接1号电动 机过载按钮，TO. 1接2号电动机过载按钮，T0.2接3号电动机过载按钮，10.3接4号电动机过载按钮，T0. 4接变频器电源1号按钮，T0. 5接变频器电源2号按钮，SM321及其接线如图3. 2所示。
图3.2 SM321的接线SM322为数字量输出模块，为扩展模块，有16个数字量输出点，其中Q1.0接装 载推焦变频器起停，QI. 1装载排焦前进后退，Q1.2接装煤推焦速度给定，Q1.3接装 载推焦速度给定SM322及其接线如图3. 3 r ,图3. 3SM322的接线SM332为模拟量输岀模块，为扩展模块，有16个模拟量输出点，QvO+与S0+、接MM440 一的 AIN1+, M&a与 SO-接 MM440 一的 AIN1-；Qvl+与 S1+、接 MM440 二的 ATN1 + ,Mana与si-接MM440二的AIN1-, SM332及其接线图如图3. 4所示 图3. 4SM332的接线系统的I/O接点定义如表3. 5表3.5DI功能DO功能11.0过载保护MlQ0.0走行启/停11.1过载保护M2Q0.1走行正反11.2过载保护M3Q0.2走行速度111.3过载保护M4Q0.3走行速度211.4过载保护M5Q0.4走行复位11.5走行开始Q0.5推焦启停11.6走行停止Q0.6推焦正反 11.7推焦开始Q0.7推焦速度112.0推焦停止Q1.0推焦速度212.1走行前行Q1.1推焦复位12.2推焦后行Q1.2走行12.3推焦前行Q1.3推焦12.4走行故障Q1.4走行运动12.5走行过热Q1.5推焦运动12.6推焦后行Q1.6走行故障12.7推焦故障Q1.7推焦故障电机及驱动线如图36\/FlFA图3. 6电机与驱动线3.2低压电器选型低压断路器是一种不仅可以接通和分断正常负荷电流和过负荷电流，还可以接通和 分断短路屯流的开关电器。
低压断路器在电路中除起控制作用外，还具有一定的保护 功能，如过负荷、短路、欠压和漏电保护等低压断路器容量范围很大，最小为4A, 而最大可达5000Ao这次设计选择的是型号为DZ47 3P 16A推焦控制系统的元器件清单见表3. 2所示表3. 2推焦控制系统的元器件清单代号名称型号数量MA1-5电动Y1001-25VF变频器MM4402FA熔断器RLI-154SF按钮LAY37-11BN6QA低压熔断器AJX2-1812QB三相隔离开关DZ47 3P 16A13.3电源设计PLCS7300系列为模块式PLC,这次用的电源模块为PS307, PS307及其接线图如图3. 6所示 3.4人机接口设计人机接口是操作者与机电系统之间进行信息交换的接口按照信息传递的方式分为两 类：输入接口，输出接口常用的输出设备：状态指示灯，发光二极管，液晶显示器， 微型打印机，阴极摄像管显示器，扬声器等SIEMENS TP177B图3.7 TP177B及其接线木章小结：木章根据控制要求，确定了 PLC的型号，系统的I/O分配表，并由此确认 。