基于PLC的自动送料系统的设计电气自动化专业.docx

目录 题 目 基于PLC的自动送料系统的设计 英文并列题目 Design of automatic feeding system based on PLC 目录 第1章 引言 1 1.1自动送料系统的作用与意义 1 1.2自动送料系统的传统控制方式 2 1.3自动送料系统PLC控制方式 2 第2章 控制系统设计总方案 4 2.1炼铁工艺过程概述 4 2.2自动送料设备及工艺简介 4 2.3操作方式 7 2.4控制方式 8 2.5设计概述 8 第3章 控制系统硬件设计 10 3.1可编程逻辑控制器 10 3.1.1 PLC的简介与工作原理 10 3.1.2 PLC的选型及其系统组成部分 10 3.2变频器选型 11 3.3电机的选型 15 3.4控制电路设计 15 3.4.1 系统传感器选型 15 3.4.2 料车自动送料系统 16 3.4.3 高炉料钟装料系统 17 3.4.4 电气控制系统原理图 20 第4章 控制系统软件设计 21 4.1 三菱软件介绍 21 4.2 PLC控制程序设计 21 4.2.1 程序的基本结构 21 4.2.2 动作流程图 22 4.3.3 梯形图设计 23 第5章 HMI人机界面设计 32 5.1 HMI人机界面简介 32 5.2 HMI人机界面制作 33 5.2.1 手动画面 33 5.2.2 自动监控画面 34 5.2.3 报警界面 36 第6章 调试模拟 38 6.1 系统调试 38 总结与致谢 39 参考文献 40 II 基于PLC的自动送料系统的设计 摘要:本系统，主要是以可编程逻辑控制为核心，三菱变频器来运转运料电机，将全部的控制系统的动作流程，得以通过可编程逻辑控制器进行操控，经过PLC的输入端截取送料系统中各个电机的运行情况，之后通过PLC的输出信号掌握各个电机的运行活动，达到电机逻辑顺序控制的目的。为了改善过去传统的继电器接触器控制模式的不易操作的特质，在该系统中掺入人机界面，操作人员可以通过触摸屏来达到人机操作，监控窗口可以用来实时监控到整个高炉送料系统的整体运行情况。 关键词:可编程逻辑控制器；变频器；人机界面 Design of automatic feeding system based on PLC Abstract: The system uses programmable logic control as the control center, the MITSUBISHI invert drives the transportation motor, and controls the action flow of the whole control system through the programmable logic controller, and collects the running state of each motor in the feeding system through the input of PLC, and then controls the transportation of each motor through the output signal of the PLC. Action is done to realize the logic sequence control of the motor. At the same time, in order to improve the difficult operation of the traditional relay contact control mode, the operator can direct the man-machine operation on the touch screen by adding the man-machine interface in this system. The operation of the whole blast furnace feeding system is monitored in real time through the monitoring window, and the feeding system is monitored according to the real-time alarm window. The abnormal alarm is convenient for personnel to control maintenance. keyword: Programmable logic controller; frequency converter,;human-machine interface; 第1章 引言 1.1自动送料系统的作用与意义 目前，我国有许多大型或特大型高炉。这些高炉是工业生产中最重要和最主要的设备。中国是一个制造业大国，钢铁产量逐年位居世界第一。因此，高炉作为大型的核心设备，需要良好的运行能力。高炉装料系统一直是高炉炼钢的重要环节。这是为了保证高炉原料的连续供应和整个炼钢企业的良好运行。因此，我国高炉物料运输控制系统十分严格。在我国大型或特大型高炉设备中，半自动或人工物料运输已完全不能满足实际生产需要，因此，自动、稳定、准确、高效的控制方式是高炉自动上料的唯一选择。 自动上料系统是我国许多金属冶炼行业的关键组成部分。效率和精度控制室冶炼行业的质量要求。自动上料系统包括卡车自动上料系统和炉顶布料系统。投料车的自动投料过程必须高效、准确。炉内需要多少料，此时物料的输送速度是保证冶炼生产和质量的关键。只有将自动进料量与炉内所需量相平衡，才能实现最佳匹配。 高炉布料是高炉冶炼合理布料的重要工序之一。高炉喉部炉料的合理分配是高炉炉料分配的重要运行环节。我们称之为“上调节器”。通常，在冶炼过程中，炉内原料分批装入高炉喉部。根据经验，计算出矿石与碳的比例，然后通过布料设备将其均匀地旋转到喉道中。在整个过程中，煤在高炉内产生气体，气体上升并通过炉料。此时，炉料开始加热、还原、熔渣和熔化。在这种结构下，最低炉料先完成冶炼，然后向上炉料呈层状分布结构。炉料的均匀分布对整个煤气的生产有着至关重要的影响。当炉内煤分布不均匀时，炉内温度不均匀，炉内矿石不能完全熔化，影响整个系统的效率。 针对传统自动送料系统存在的诸多问题，引入可编程控制器和变频器系统对系统进行升级改造。通过可编程控制器控制自动送料各环节的顺序功能，合理调节各传统电机的送料规律。同时，通过变频器控制给料电机的转速，实现高炉给料系统的组合。理性和科学性。自动供料系统的环境非常恶劣，对员工的健康有害。因此，系统增加了人机界面。操作人员可以通过几十米甚至几百米远的触摸屏上的按钮实时操作整个高炉给料系统。同时，整个自动上料系统的运行可由HMI监控，HMI是防喷器。机器突然发生故障，我们可以立即发现机器故障并尽快处理。由于我们的自动控制系统，自动上料可以大大提高生产效率，因为工人较少，所以将大大节省人工成本。 1.2自动送料系统的传统控制方式 我国早期的自动供料控制系统通常采用接触器、继电器等控制器。首先，这种控制方式具有复杂的电路、互锁和连锁电路以及复杂的布线。因此，一旦发生故障，维护就非常耗时、费力和低效。其次，传统的自动送料系统多为手动控制方式，不能达到高效率、高精度，不利于企业的自动化生产。 接触器和继电器控制是目前我国许多控制行业最常见的控制方式之一。低价格、低成本受到许多企业的欢迎。但对于整个系统来说，接触器和继电器控制电路曾经是巨大的，占用了太多的体积，因此有必要配置大型柜来放置这些部件。此外，在继电器的实际使用中，由于常开和常闭点的反复吸合和断开，接触器的触点容易产生电弧。一旦在周围环境中遇到易燃易爆气体，就会引起火灾和爆炸。在工作过程中频繁吸收接触器和继电器也会引起噪声和能耗，从而增加成本。接触器与继电器的接线采用一根导线连接，手工接线、调试、安装等都要花费大量的时间，给日常维护带来很多麻烦。 1.3自动送料系统PLC控制方式 随着电子技术的更新，许多智能产品的核心技术将嵌入电子控制芯片中。可编程控制器作为制造业中最重要的控制器，是为实现自动控制操作而生产的一种逻辑控制器。它是传统接触器、继电器、时间继电器等模块集成的产物。该系统的核心部件是可编程控制器（PLC），它是高炉控制系统的核心。由于该控制器是可编程逻辑控制器，可以改善传统接触器和继电器控制方式的缺点和不足，提高整个系统的效率和精度。为了节省电能，控制传动电机的平稳传动，系统中增加了变频调速系统。电机的变频控制通过变频器的控制来实现，传动电机的转速可以快速切换。 该系统采用可编程逻辑控制器控制各部件的动作逻辑控制，具有定时、计数、逻辑计算和数据处理等功能。为了实现良好的可视化操作画面，方便操作，系统增加了人机界面，实现了一系列的实时监控和报警，都是为了一个目的，即方便员工监控系统，或修复故障。 与其它接触器相比，PLC具有明显的优势： （1）PLC的输入输出端子很少，减少了传统的接线步骤，维护方便。 （2）PLC具有功能可靠性高、接触器控制逻辑不复杂、自身保护功能、状态报警提示、停电恢复功能。 （3）由于PLC的逻辑功能简单，在使用过程中易于操作，不同于其它接触器逻辑电路，其操作步骤复杂，而且易于学习。 （4）从可编程逻辑控制器的演变可以得出这样的结论：可编程逻辑控制器的出现是由于工业的发展，过去的技术不能满足生产的需要，但同时，考虑到工业的发展必须适应工业发展的原则，所以可编程逻辑控制器在编程和操作上必须适应工业发展的原则。通过简化编程语言，使每个接触PLC的人都能尽快实现人性化。适应学习如何操作和编程。 （5）PLC在硬件功能上也采用了许多简单、成熟、可靠的技术。其内部部件的工艺或性能指标采用最先进的技术制造。 （6）在研究PLC的应用时，传统上采用编程器输入信号，而编程器为PLC提供相关信息。但一般来说，如果是一个较大的PLC，编码器会使用CRT来显示，所以当我们重新进入程序时，我们可以看到我们编写的程序，这有利于及时修改。更改后的信息也将显示在CRT上。 （7）PLC在运行维护过程中具有不可比拟的优势。它不仅能在系统故障时报警和显示，而且能显示出具体的输入输出端是问题所在。因此，越来越多的工厂和企业使用PLC作为控制理由。 第2章 控制系统设计总方案 2.1炼铁工艺过程概述 根据研究，冶金工业最重要的环节是高炉炼铁生产。高炉冶炼，通俗地说，是将采出的矿石还原成金属的生产过程。考虑到如何将其还原成金属物质，我们采用焦炭和熔剂作为还原剂，按规定的自动投料比将铁矿石、还原剂等固体熔合，然后分批装入高炉，等待反应，喉部料位高度较大，使还原气在高炉内反应。e放电时完全放电。焦炭、矿石等原料可形成交替层状结构。还原剂在矿石下落时起反应，但反应产生的铁和渣将从收集箱中回收，以便我们定期从出口排出废物。其生产工艺如图2-1所示。 图2-1 炼铁生产工艺流程 2.2自动送料设备及工艺简介 自动送料系统是炼铁主要组成部分, 图2-2为自动送料系统示意图。 图2-2 自动送料系统示意图 注：1自动送料仓2电振机3振动筛4称量斗5主皮带机6粉矿皮带机7碎焦皮带机 8中间仓9料车10小钟11大钟12布料器13均压阀14左右探尺 本课题所研究的自动送料系统主要分为自动送料部分和自动送料部分两部分，由送货车进行划分。自动上料是高炉运行的重要环节之一，是保证高炉质量的关键环节，也是高炉冶炼产量的条件之一。在自动送料中，