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基于PLC的自动送料系统的设计.docx
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基于PLC的自动送料系统的设计
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分类号:TH16
无锡职业技术学院
毕业设计(论文)
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
院 系 控制技术学院 班 级 _ ___
学生姓名 学 号 _
所在团队 ____________ ______
指导老师(1) 职 称 _____ _____
指导老师(2) 职 称 ______________
答辩委员会主任 主答辩人 _ _
XXXX 年 X 月
目录
I
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
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毕 业 设 计 ( 论 文 ) 说 明 书
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;
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毕 业 设 计 ( 论 文 ) 说 明 书
第 1 页 共 40 页
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。
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毕 业 设 计 ( 论 文 ) 说 明 书
第 2 页 共 40 页
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。
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