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1、本 科 毕 业 设 计 (论 文)工业炉管穿管机控制系统设计Design of the Control System of Wear Machine forIndustrial Furnace学 院：机械工程学院 专业班级： 机械设计制造及其自动化 机械111学生姓名：学 号：2011120020指导教师： 2015年5月毕业设计（论文）中文摘要工业炉管穿管机控制系统设计摘要：本设计主要针对卓然靖江生产基地的装配车间的穿管过程进行了分析和改造，同时为其设计了由PLC控制的自动化穿管机构的控制系统部分（机械部分由另一位同学完成）。通过对比国内多家现有的穿管技术和国外的一些自动化穿管技术的优缺点，
2、我们清晰地意识到企业对这套自动化穿管机构的需求。因为该机构对位置精度有一定的要求，所以在穿管机移动的两个方向上采用步进电机；考虑到成本问题，对位置精度要求不高的穿管动作就采用普通三相异步电动机。为了保证穿管过程中翅片管的不被撞坏，本设计还添加了声光一体报警器。每次当穿管机移动到位后由激光传感器检测并判断，穿管机上的翅片管的圆心是否与管板的孔的圆心重合，如果重合就穿管；否则系统报警并急停，此时就需要采用手动方式加以辅助。该机构有自动和手动两种操作方式，自动用于正常工业生产，手动用于维修和调试；程序方面，该程序主要由初始化程序、主程序和子程序三部分组成。该机构一旦应用于现场，不仅可以大大提高穿管工
3、作的效率和可靠性，生产成本也会大大降低，原本需要六七个操作工的工序现在只要一个人即可。该自动化机构同样适用于其他类似的大型穿管工作环境中，如各种大型炉管的铺设、石油天然气管道的安装等等。关键词：穿管机；控制系统；PLC；工业炉毕业设计（论文）外文摘要Design of the Control System of Wear Machine for Industrial FurnaceAbstract:This design mainly aiming at the assembly shop of the Jingjiang production base of the SupeZETs tub
4、e wear process is analyzed and modification, meanwhileI design the control system which is mainly controlled by the PLC for the wear machine (mechanical parts completed by another classmate).Through the comparison of several existing domestic and foreign some automated wear tube technology advantage
5、s and disadvantages, we clearly realize demand of enterprise for theAutomation wear tube body.Because the Mechanism has certain requirements for position accuracy, so the wear machine move both directions using step motor;Considering the cost problem, for the wear tube location whose accuracy is not
6、 high, we use a ordinary three-phase asynchronous motor movement.In order to guarantee the finned tube in the process of wear tube will not be damaged, this design also added sound and light alarm.At a time when wearing machine moving is okay by a laser sensor detection and judgment, whether to wear
7、 the finned tube on the machines center and the center of the hole of the tube plate, if overlapping wear tube;Otherwise the system alarm and stop, this time it will need to use manual way to assist.The Mechanism has both automatic and manual operation mode, automatic for normal industrial productio
8、n, manual for maintenance and debugging. For the program, the program is mainly composed of initialization program, the main program and subroutine of three parts.Once the application in the field, itwill not only greatly improve the efficiency and reliability of wear pipe work, but greatly reduce p
9、roduction cost.Originally it needs six or seven operator in this process,but it needs only one person now!.The automatic mechanism also apply to other similar large pipe work environment, such as various large furnace pipe laying, oil and gas pipeline installation, and so on.Keywords:Wear machine；Co
10、ntrol system；PLC(Programmable Logic Controller)；Industrial Furnace目录1绪论11.1课题背景及研究意义11.2工业炉穿管技术简介11.3国内穿管技术发展概况21.4国内主要研究方向21.5电气控制系统21.6 PLC概述21.7课题来源和主要内容22.工业炉穿管机的PLC控制系统整体方案32.1目前国内的穿管方式和优缺点方案32.2本设计的整体研究和设计方案32.3工艺过程与控制要求42.4工艺流程图53.电机和报警器的设计与选型83.1竖直Z方向步进电机的选型分析83.2水平Y方向步进电机的选型分析93.3前后X方向步进电机的
11、选型分析103.4声光一体报警器104.电气控制系统设计134.1电气控制系统方案设计134.2主控电路设计135.PLC系统设计155.1PLC系统总体方案及主要元器件选型155.2PLC系统硬件结构及电路设计165.3PLC程序设计17结论22致谢23参考文献24淮海工学院二一五届本科毕业设计（论文）第30页共 24 页1.绪论1.1.课题背景及研究意义当今社会已经到了一个能源危机的时代，如何能发现优质、廉价、丰富的新能源或者如何把现有能有更充分地利用起来，已经成为当今时代的难题。虽然新能源在不断地被发现，新的工艺在不断地被开发，但是煤、石油、天然气依然是现在社会的三大主要能源，“石油是工
12、业的血液”这句话依然是那么贴切。工业炉是一种专门用来炼制原油的设备，在石化产业起着举足重轻的作用。工业原油成分非常复杂，如何将各种成分顺利地分离并且尽量的提高纯度是一个技术问题；原油的各种分离提纯物中，汽油、柴油等轻油的利用价值更高，如何使同量的原油分离出更多的轻油也是一个技术问题。而工业炉就在后一个问题中给出了最好的答案，原油经工业炉的高温加热后，原油中各种成分因为沸点不同而被成功地分离；而大分子的碳连断开，分解为小分子的碳连，这样就提高了原油中轻油的含量。由此看来，工业炉便是一个石化企业效益的关键因素。工业炉的结构，简言之就是几根长长的加热管在炉子内部多次盘旋，原油经过这些管子的时候被加热
13、，然后分离提纯或者裂解为其他成分。而工业炉的优劣，关键在于其内部的加热管的质量的优劣。一台完整的工业炉，内部至少有上百根炉管，炉管的质量好坏不仅仅由其制造过程决定，穿管过程也会有很大影响。把几百斤甚至上千斤重、长10米多的炉管依次穿过预先安装好的管板，是一个繁琐的过程，我们简言之“穿管”。穿管这个过程在各种热交换器里边很常见，将一系列的管子按预先设定好的空位穿入即可，如空调机、暖气片等热交换器。但是如果需要装配的管子尺寸和重量巨大，而使穿管过程采用传统的方式不能或者不方便操作时，就给穿管带了困难。在工业炉的生产过程中也要用到穿管这个过程，不同的就是这个过程中用的管子尺寸大、重量大，一般都是直径200mm左右、长约10米、炉管最重的接近一吨，而且这种庞大的管子多为翅片管。如何操作才能使穿管这个过程高效可靠，成了一个关键问题。1.2工业炉穿管技术简介工业炉主要用于化工企业的石油裂解、制氢等行业。工业炉的一般结构包括：辐射段模块、对流段模块、余热回收系统、燃烧器模块、通风系统，决定其性能好坏的就是辐射段和对流段炉管的质量。辐射段的铸管装配到工业炉中比较简单，只需要简单的悬挂即可，主要是对流段的翅片管。这些翅片管首先穿插进预先制做好的对流段模块管板中，然后将各个模块装配在工业炉中。这些翅片管都接近
