焦化运料小车HH.doc

前言运料车的作用是将搅拌好的成品料提升到成品料存储仓中。早期的搅拌设备中，运料车控制通常都是采用继电器逻辑控制，由于继电器的稳定性远远比不上目前的plc控制设备。特别是随着科技的不断发展，plc以其体积小，功能强、故障率低、可靠性高、维护方便等优点，被国内外沥青混合料搅拌设备厂家广泛采用。该设计运用plc(可编程逻辑控制)控制运料小车的运行 ，取代了传统的继电器控制 ，实现了运料过程的自动化。在具体控制过程中，通过移位指令、计时器和移位寄存器的复位指令使运料车能够连续运行，直到需要停止时按停止按钮停车。运料车还可通过手动控制其运行，但操作起来复杂，而且易出错，plc在小车自动送料控制系统中可实现较高的自动化程度，大大提高系统的稳定性和可靠性，减少调试、运行、维护的强度，成为“无人值班，少人值守”的优选小车送料自动控制系统。本文通过分析可知,用plc控制运料系统，安全、可靠，而且维护、调试方便，具有很高的推广价值。 目录1 绪论. 11.1选题意义. .11.2运料小车的发展概况. .21.3论文的主要工作. 22 控制系统原理. 42.1控制要求. 42.2控制系统分析. 53 系统硬件设计. 83.1 系统PLC的选型.113.1.1PLC选型方法.123.1.2运料小车PLC类型选择.133.1.3 S7-200224XP简介.143.2 建立I/O分配表. 123.3 绘制PLC接线图. 143.4送料小车自动控制主电路图.4 系统的软件设计. 254.1系统流程图. 254.2 设计系统梯形图程序. .264.3系统的调试及运行.224.4常见故障及排除方法.设计总结. 30致 谢.31参考文献. 321 绪论1.1选题意义随着国民经济和科技的飞速发展，一个国家的自动化程度的高低，已经成为衡量一个国家发展水平的重要标志，而且在许多方面已经将它提高到决定性的高度，其中工业控制的水平又是反映自动化程度的关键。首先，由于沥青混合料储存工艺流程的特点，结合生产工艺的各种需要，应选择适合生产环境的PLC来控制运料小车的运行，使其脱离人工的控制，减少控制的误差，提高生产的效率与质量。可编程序控制器(PLC)是一种为工业环境下应用而设计的计算机，它应用微电子技术，按照用户编制的程序实现控制和数据处理的功能。由于其可靠性高、编程简单、易于维护而广泛应用于各种控制系统。1.2 运料小车的发展概况由于PLC的不断发展和革新，使得生产线的运输控制也将得到不断的改善和生产率的不断提高，运料小车控制经历了以下几个阶段：（1）手动控制：在20世纪60年代末70年代初期，便有一些工业生产采用PLC来实现运料小车的控制，但是由于当时的技术还不够成熟，只能够用手动的方式来控制机器，而且早期运料小车控制系统多为继电器一接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。（2）自动控制：在20世纪80年代，由于计算机的价格下降，这时的大型工控企业将PLC充分的与计算机相结合，通过机器人技术，自动化设备终于实现了PLC在运料小车控制系统在自动方面的应用。（3）全自动控制：现阶段，由于PLC技术的向高性能 高速度、大容量发展大型PLC大多采用多CPU结构，不断向高性能、高速度和大容量方向发展。将PLC运用到运料小车控制系统，可实现运料小车的全自动控制，降低系统的运行费用。PLC运料小车自动控制系统具有连线简单控制速度快，精度高，可靠性和可维护性好，维修和改造方便等优点。1.3论文的主要工作通过PLC控制运料小车的运动，以达到准确可靠送料。分析被控对象和明确系统控制要求；PLC选型；确定系统的I/O设备的数量及种类；控制流程设计；控制程序设计。2 控制系统原理2.1 控制要求成品料由沥青、骨料、料粉搅拌而成。当料搅拌好后，用电动机拖动运料小车。电动机正转；小车前进，电动机反转小车后退。首先，选择成品料仓1号或2号或废料仓。选择好后，小车首先停在搅拌锅下装料，当称重传感器达到预定值时，电磁阀关闭，停止装料，小车前进，向选好的料仓驶去；抵达后将料卸完（称重传感器达到预定值即小车的净重），小车后退返回到搅拌锅下接着装料，然后继续向料仓运料。如此反复直到将料运完，如图1。2.2控制系统分析（1）运料小车向1号成品料仓运料。首先，小车应位于搅拌锅下，检测小车是否位于搅拌锅下时，看是否压下限位开关SQ1，如压下则接通SQ1的常开触点，这时按下启动按钮，接通电磁阀YV1开始给小车装料，同时称重传感器记录称重值。当传感器的称重值达到设定值时，搅拌锅关闭电磁阀，通过传感装置给电动机发出信号，运料小车将运料到1号料仓。到达后压下1号料仓限位开关SQ2，小车停止，5s后进行自动卸料。当卸料完成后，称重传感器给出信号，小车返回。（2）运料小车向2号成品料仓运料，过程的控制与1号成品料仓运料控制相同。（3）运料小车向废料仓运料，控制过程与向1号成品料仓运料控制过程相同。3 系统硬件设计3.1系统 PLC的选型3.1.1 PLC选型方法选择PLC是使用可编程控制器的第一步。目前PLC产品的种类繁多，同一厂家也常常推出几个系列产品，这些产品的功能、I/O点数、用户存储器的容量、运算速度和结构形式各不相同，价格上也有较大的差异。现在PLC厂家硬件和软件上均采取了一定的措施，一般都具有较高的可靠性。PLC机型的选择主要是考虑在功能上如何满足被控对象的需要，从而不浪费机器容量。一般从以下几方面来分析控制系统对PLC的要求，进一步来选择合适的可编程控制器。1. I/O端口的数量和种类 可根据对控制设备的分析，列出与PLC相连的全部输入、输出装置，并按他们是输入还是输、开关量还是模拟量，以及所需电压电流的大小和种类，分别列表，确定出全部I/O点数。在选择PLC时，应按多于10%点数作为设计余量来进行I/O点数确定。2.对CPU功能及其运行速度要求CPU的运行速度由用户程序指令的执行时间来计算。对一般简单的、速度不高的控制过程，几乎所有的PLC都可适用。3.对内存容量及储存器种类的要求PLC内存容量的大小取决于用户程序的大小。存储器的种类目前多选用EPROM类型，它可以支持用户的改写，不需要后备电池的支持。4.对外围设备的要求目前PLC多采用上位机编程，对于模块化生产系统或柔性生产系统，在选择PLC时应选择具有通信功能的类型，以便程序的输入和联网工作。5.结构形式要求PLC系统的结构目前主要有整体式和模块式两种，整体式机构紧凑，安装比较方便，模块式则在故障维修方面显得更方便，日后系统扩展容易，更新较快。3.1.2 运料小车PLC类型选择 1.根据控制要求可知，需要4个按钮、4个限位开关、1个称重传感器作为输入，3个输出，该设计需要9输入3输出，故需要CPU有至少10个数字量输入4个输出和一个模拟量接口的PLC。（常用的称重传感器是0-20mV的，经变送器放大变成0-10V的，进入PLC的AD模块）。 2.CPU系统要对一个模拟量进行控制，对速度要求一般。3.储存器种类选用EPROM类型，因它可以支持用户的改写，不需要后备电池的支持。4.应具有通信功能。 5.结构形式选择模块式。综合以上控制要求选择西门子公司的S7-200 224XP，PLC，因其具有功能强、功能强大、性价比高等特点3.1.3 S7-200224xp简介主要性能集成14输入/10输出共24个数字量I/O点，2输入/1输出共3个模拟量I/O点，可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量I/O点或 38路模拟量I/O点其他性能20K字节程序和数据存储空间，6个独立的高速计数器(100KHz)，2个100KHz的高速脉冲输出，2个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力特点本机还新增多种功能，如内置模拟量I/O，位控特性，自整定PID功能，线性斜坡脉冲指令，诊断LED，数据记录及配方功能等。是具有模拟量I/O和强大控制能力的新型CPU。3.2建立I/O分配表序号符号地址名称1SB1I0.01号成品料仓启动按钮2SB2I0.12号成品料仓启动按钮3SB3I0.2废料仓启动按钮4SB4I0.3停止按钮5SQ1I0.4搅拌锅限位开关6SQ2I0.51号成品料仓限位开关7SQ3I0.62号成品料仓限位开关8SQ4I0.7废料仓限位开关9SCI1.0称重传感器开关10KM1Q0.0电机正传11KM2Q0.1电机反转12YV1Q0.2搅拌锅电磁阀系统变量定义及分配表3.3 绘制PLC接线图 3.4送料小车自动控制主电路图三相异步电动机正反转主电路图4 系统的软件设计4.1系统流程图4.2 设计系统梯形图程序4.3系统的调试及运行在系统的运行过程中，将1号仓、2号仓、及废品仓分别单独设置控制开关控制小车的前进方向。调试过程先进行单步调试，再整调，最后连接整个系统进行运行。由于PLC可灵活方便的通过软件编程来改变控制程序的过程，因此使得程序的调试变得简单。4.4 常见故障及排除方法基于实验中所出现的故障问题和老师的经验介绍，知道了运料小车可能出现的常见故障。（1） 行程开关的损坏及撞击变形。优点是可以选用接近开关代替行程开关（2） PLC的输入 输出口接触不良。（3） 电器柜内热保护器出现过载现象。（4） 控制回路的线路故障。设计总结通过这次课程设计，我学到了很多PLC和三相异步电机方面的知识，同时也加强了对画图工具的使用，在赵明辉老师的精心指导下最终成功地完成了此次设计，并从中学到了很多的知识和经验。本次设计使我认识到：（1）设计思路是实施操作的坚实基础。设计思路是电路的生命。（2）活学活用。这次设计让我真正体会到了书本知识永远是基础，而基础正是你向高层次迈进的扎实阶梯，没有这个基础，就无法实现技术上的腾飞。在实践当中，灵活运用书本上所讲的知识，万变不离其中，只有扎实掌握了核心的方法，才有可能做到活用巧用。致 谢本论文是在赵明辉导师的指导下完成的。导师在学业上给了我很大的帮助，使我在设计过程中避免了许多无为的工作，在此我对导师表示衷心的感谢！本论文能够完成，要感谢工职院北校区的所有老师，是他们在这三年的时间里，教会我的专业知识。在我撰写论文期间，得到了我的指导老师的帮助，在忙碌的工作之余，给予我专业知识上的指导，而且教给我学习的方法和思路，使我在论文设计过程中不断有新的认识和提高。导师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。多得他们的指导和帮助才使我能完成本论文。我会在以后的工作中为社会作出贡献去回报他们对我的教导。通过做毕业设计，能够学到很多的知识与道理，大家都能用一颗热诚的心去投身未来的工作，报效祖国、父母、老师。在本文结束之际，特向我敬爱的导师和学院所有老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！参考文献1郝敏钗，乔振民.基于PLC的自动运料小车的控制.煤炭技术.20052李佳.PLC在沥青混合料运料车控制中的应用.自动化与仪表19983丁家军，盛靖琪自动机与自动线.北京：机械工业出版社，2005.84肖宝兴西 门子S7-200PLC的使用经验与技巧机械工业出版社 2011