斗輪堆取料機的PLC設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

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1、畢業(yè)設(shè)計（論文）題 目 斗輪堆取料機的PLC設(shè)計斗輪堆取料機的PLC設(shè)計摘要本次畢業(yè)設(shè)計的題目是斗輪堆取料機的堆料和取料部分的PLC設(shè)計。通過對斗輪堆取料機整機的分析，來進(jìn)一步研究斗輪堆取料機的工作過程。斗輪堆取料機是料場工作運行的核心機械，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于港口、碼頭、水泥、鋼鐵廠、儲煤場、發(fā)電廠等散料存儲料場的堆取作業(yè)。PLC集成控制技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用于斗輪堆取料機能夠大大提高工作效率，減少勞動成本。這次設(shè)計對斗輪堆取料機的PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。 這次研究我們討論了斗輪堆取料機的工作流程，選擇最佳的堆取料工藝。合理選擇PLC型號。了解斗輪堆取料機的工作原理。經(jīng)過系統(tǒng)分析設(shè)計要求，

2、設(shè)計開發(fā)了斗輪堆取料機的PLC控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有較好的穩(wěn)定性、可靠性。關(guān)鍵詞：斗輪堆取料機，PLC控制系統(tǒng)29斗輪堆取料機的PLC設(shè)計29目錄第一章緒論11.1課題背景11.2斗輪堆取料機的發(fā)展?fàn)顩r11.2.1國內(nèi)斗輪堆取料機發(fā)展?fàn)顩r11.2.2國外斗輪堆取料機發(fā)展?fàn)顩r21.3斗輪堆取料機的工作過程31.3.1斗輪堆取料機堆料過程31.3.2斗輪堆取料機取料過程4第二章斗輪堆取料機總體設(shè)計52.1總體設(shè)計概論52.2斗輪堆取料機工藝流程分析72.2.1準(zhǔn)備過程工藝流程72.2.2自動堆料工藝流程82.2.3自動取料工藝流程9第三章斗輪堆取料機的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計103.1電器元件的選擇103

3、.1.1接觸器的選擇103.1.2繼電器的選擇112.1.3 熔斷器的選擇123.1.3按鈕、開關(guān)的選擇123.2PLC機型的選擇133.2.1I/O點數(shù)的估算133.2.2存儲器容量的估算133.2.3控制功能的選擇143.3斗輪堆取料機自動堆取料設(shè)計153.3.1自動堆料設(shè)計153.3.2自動取料設(shè)計163.4斗輪堆取料機PLC程序設(shè)計16第四章結(jié)束語23第五章致謝24第六章參考文獻(xiàn)25附錄26第一章 緒論1.1 課題背景在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，很多地方需要對一些散料進(jìn)行裝卸，隨著科技的發(fā)展，自動化程度越來越高。以往的人工操作已經(jīng)無法滿足社會的發(fā)展。降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)

4、生產(chǎn)所必須面臨的重大問題。斗輪堆取料機是連續(xù)輸送機的一種，應(yīng)用它可以將物料在一定的輸送路線上，從裝載地點以恒定的或變化的速度進(jìn)行輸送。斗輪堆取料機是現(xiàn)代化工業(yè)散狀物料連續(xù)裝卸的高效設(shè)備，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于港口、碼頭、冶金、水泥、鋼鐵廠、儲煤場、發(fā)電廠等存儲料場的堆取作業(yè)。PLC集成自動控制技術(shù)、新傳感器技術(shù)、計算機管理技術(shù)于一體的機電一體化產(chǎn)品；充分利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的有點，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計。在現(xiàn)代化的港口散貨裝卸作業(yè)中，斗輪堆取料機是生產(chǎn)過程中組成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線所不可缺少的組成部分。1.2 斗輪堆取

5、料機的發(fā)展?fàn)顩r 在過去的幾十年中發(fā)達(dá)國家斗輪堆取料機技術(shù)的發(fā)展，極大的促進(jìn)了散料輸送工業(yè)的發(fā)展自動化和信息技術(shù)又推動了該產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前斗輪堆取料機普遍采用PLC和變頻器調(diào)速、液壓驅(qū)動、網(wǎng)絡(luò)控制等技術(shù)。其生產(chǎn)能力顯著提升，造型得到了改進(jìn)，產(chǎn)品向大型化、多樣化、無人化、環(huán)保和配套國際化方向發(fā)展。國際市場對斗輪堆取料機需求量大。隨著技術(shù)的發(fā)展和用戶對產(chǎn)品性能、質(zhì)量要求的提高，斗輪堆取料機還會不斷發(fā)展和完善。通過技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新，會有更多更好的國產(chǎn)斗輪堆取料機產(chǎn)品問世，投向國內(nèi)外市場1.2.1 國內(nèi)斗輪堆取料機發(fā)展?fàn)顩r我國斗輪堆取料機的應(yīng)用起步比較晚，最早的斗輪堆取料機設(shè)計可以追溯到1966年。國內(nèi)斗

6、輪堆取料機的發(fā)展基本經(jīng)歷了三個階段。20世紀(jì)60年代、70年代，國內(nèi)開始設(shè)計小型斗輪堆取料機，典型機型有3025、8030等，取料出力分別為300t/h、800t/h，回轉(zhuǎn)半徑分別為25m和30m。20世紀(jì)80年代、90年代，是斗輪堆取料機發(fā)展的第二階段。鋼廠、電廠等新建設(shè)的散料堆場逐步采用了大型斗輪堆取料機，用于散料的堆取和轉(zhuǎn)運，例如上海寶鋼、秦皇島碼頭料場，斗輪堆取料機取料出力達(dá)到2000t/h，回轉(zhuǎn)半徑達(dá)到40m。受當(dāng)時國內(nèi)條件的限制，這些料場輸送設(shè)備的建設(shè)多是合作制造或者整機進(jìn)口的，甚至整套散料輸送系統(tǒng)都是引進(jìn)國外的。2000年后，國內(nèi)斗輪堆取料機發(fā)展到了一個新階段。迄今為止，國內(nèi)廠家

7、具備了3006000t/h生產(chǎn)能力、2560m回轉(zhuǎn)半徑斗輪堆取料機系列產(chǎn)品的設(shè)計和制造能力。這一階段中，國外廠商仍占據(jù)一定份額，但國內(nèi)廠家掌握了相當(dāng)?shù)募夹g(shù)、生產(chǎn)能力，并憑借服務(wù)、價格優(yōu)勢占據(jù)了國內(nèi)市場的主流地位，并逐漸走向國際市場。國內(nèi)斗輪堆取料機的發(fā)展在近五六年里發(fā)展非常迅速。尤其受國民經(jīng)濟(jì)固定資產(chǎn)投資的影響，國內(nèi)的需求量增長比較大，是近十幾年來少有的，主要表現(xiàn)在港口、電廠、鋼鐵企業(yè)的煤炭和鐵礦石的料場增長迅速，能源、原材料行業(yè)的發(fā)展也給斗輪堆取料機的產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了十分良好的發(fā)展環(huán)境。市場需求的增加，激發(fā)了國內(nèi)制造企業(yè)對斗輪堆取料機研發(fā)和創(chuàng)新的信心，特別是一些大型堆取料機的研發(fā)，提高了國內(nèi)企

8、業(yè)自行設(shè)計制造大型設(shè)備的能力。國內(nèi)的斗輪堆取料機不論在產(chǎn)量上還是在質(zhì)量上都有非常大的提高，這五六年里新增的斗輪堆取料機的總和幾乎達(dá)到之前所制造的斗輪堆取料機設(shè)備數(shù)量的總和。在斗輪堆取料機的整體上，設(shè)備的設(shè)計和制造的細(xì)節(jié)需要改進(jìn)，尤其在產(chǎn)品的機構(gòu)設(shè)計的細(xì)節(jié)處理上，與國外先進(jìn)的公司產(chǎn)品存在較大的差距。因此提高產(chǎn)品細(xì)節(jié)方面的設(shè)計是國內(nèi)產(chǎn)品制造商需要迫切解決的問題。電氣與控制系統(tǒng)的硬件與國外公司的產(chǎn)品基本山?jīng)]什么差別，而在PLC軟件設(shè)計上存在一定的差距，其中也包括產(chǎn)品設(shè)計的可靠性，PLC程序編制的規(guī)范性，一次儀表的選型和設(shè)計的可靠性等。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，我國的斗輪堆取料機研制水平取的了較大的提高，但是

9、同發(fā)達(dá)國家相比，仍舊存在明顯差距。1.2.2 國外斗輪堆取料機發(fā)展?fàn)顩r世界上研究和開發(fā)斗輪堆取料機最早的國家是德國，研究始于19世紀(jì)30年代，第一臺于19世紀(jì)80年代問世，真正投入世紀(jì)應(yīng)用是在20世紀(jì)初期。在國外，斗輪堆取料機作為散狀物料裝卸機械的使用是從上世紀(jì)初期開始的，它是由斗輪挖掘機演變而來的。計算機技術(shù)的發(fā)展使計算速度加快，數(shù)據(jù)存儲和讀取更加方便。各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得數(shù)據(jù)傳輸更加容易，為斗輪堆取料機無人化打下了硬件基礎(chǔ)。所謂斗輪堆取料機全自動無人化，概要的講就是由操控人員在中控室選擇堆料位置、按啟動按鈕，堆取料機自動尋位進(jìn)行自動堆取料作業(yè)。國外的iSAM AG和西門子公司是從事料場設(shè)備無人

10、化集成較早的公司。無人化斗輪堆取料機的操作是操作人員在中控室通過電腦屏幕監(jiān)控堆取料機的各種運行和故障信息，必要時進(jìn)行手動干預(yù)。堆取料機完全自動運行，設(shè)備上無人操作1。目前，西方發(fā)達(dá)國家港口用的斗輪堆取料機，大部分實現(xiàn)了全自動無人化運行，其他國家也在計劃和準(zhǔn)備訂購全自動無人化的斗輪堆取料機。如韓國浦項制鐵就計劃采購該種斗輪堆取料機，印度巴西等用戶也有使用無人斗輪堆取料機的意向。1.3 斗輪堆取料機的工作過程斗輪堆取料機有堆料和取料兩種作業(yè)方式。堆料由帶式輸送機運來的散料經(jīng)尾車卸至臂架上的帶式輸送機，從臂架前端拋卸至料場。通過整機的運行，臂架的回轉(zhuǎn)、俯仰可使料堆形成梯形斷面的整齊形狀。取料是通過臂

11、架回轉(zhuǎn)和斗輪旋轉(zhuǎn)連續(xù)實現(xiàn)的。物料經(jīng)卸料板卸至反向運行的臂架帶式輸送機上，再經(jīng)機器中心處下面的漏斗卸至料場帶式輸送機運走。通過整機的運行，臂架的回轉(zhuǎn)、俯仰，可使斗輪將儲料堆的物料取盡1.3.1 斗輪堆取料機堆料過程堆料作業(yè)工藝有行走堆料、旋轉(zhuǎn)堆料、定點堆料三種基本方式。1. 行走堆料堆料分?jǐn)?shù)層、數(shù)列進(jìn)行斷續(xù)行走定點堆積。由料堆高度檢測器檢測出煤點的高度（或人工控制），發(fā)出指令，控制行走機構(gòu)進(jìn)行微動，一堆接一堆地進(jìn)行堆積，達(dá)到設(shè)定位置，進(jìn)行換列操作，反向堆積；當(dāng)堆完第一層各列后，進(jìn)行換層操作，繼續(xù)第二層堆積，繼而堆完最后一小堆。該工藝特點是，可把不同煤種進(jìn)行混堆，這樣堆放的煤堆，在采取回轉(zhuǎn)取料時，

12、入爐煤基本為混煤2。2. 旋轉(zhuǎn)堆料臂架始終固定在預(yù)定堆積高度上往返旋轉(zhuǎn)堆積，達(dá)到設(shè)定次數(shù)后（堆積到一定高度），圖1-2 旋轉(zhuǎn)堆料行走機構(gòu)微動一個設(shè)定距離，依次進(jìn)行作業(yè)。該工藝特點是，這樣堆放出的煤場形狀較好，便于碾壓，但所需存煤場地要求較大。旋轉(zhuǎn)堆料如圖1-2所示。3. 定點堆料第一堆分?jǐn)?shù)層進(jìn)行堆積，待煤堆分?jǐn)?shù)次堆積到一定高度時，臂架高度保持不變，按預(yù)先設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向和角度旋轉(zhuǎn)到第二個堆料點繼續(xù)堆，達(dá)到旋轉(zhuǎn)范圍后，即開動行走機構(gòu)微動一個設(shè)定距離，這樣一直堆積到設(shè)定的堆料長度后停止作業(yè)。該工業(yè)特點是，需要存放場地小，當(dāng)煤場存放空間小，新、舊煤分堆時適宜采用該堆料方式，但不利于煤場整形和碾壓。1.

13、3.2 斗輪堆取料機取料過程取料方法分為旋轉(zhuǎn)分層取料和定點斜坡取料。旋轉(zhuǎn)分層取料又分為分段和不分段兩種。1. 分層分段取料把斗輪置于料堆頂層作業(yè)點上，然后旋轉(zhuǎn)控制開始取料，每達(dá)到旋轉(zhuǎn)范圍時，行走機構(gòu)微動一個設(shè)定距離，按照設(shè)定的供料段長度取完第一層后，進(jìn)行換層操作。當(dāng)取完最下一層后進(jìn)行換段操作。把斗輪置于第二段最頂層的作業(yè)開始點上，重復(fù)進(jìn)行取料。該工藝特點是，有利于煤場存煤實現(xiàn)存新取舊，防止煤存放時間較長，而出現(xiàn)存煤消耗。2. 分層不分段取料把斗輪置于堆料層最頂層作業(yè)點上，然后旋轉(zhuǎn)控制開始取料，每達(dá)到旋轉(zhuǎn)范圍時，行走機構(gòu)微動一個設(shè)定距離，開始反向旋轉(zhuǎn)取料，直至取到盡頭，隨后大車返回開始作業(yè)點，同

14、時臂架下降一個吃煤深度，繼續(xù)上述過程取第二層煤。這種方式的特點是，取料后煤場煤堆形狀較好，適用于汽車進(jìn)煤的煤場，但不利于煤場存煤倒燒。3. 斜坡取料斗輪沿堆料的斜坡按照一定的進(jìn)給量由上往下逐層旋轉(zhuǎn)上煤，斗輪大臂每下降一次，大車都要后退一個距離，當(dāng)取料達(dá)到要求的取料深度后，行走機構(gòu)再向前走一個斗深，同時大臂抬起，進(jìn)行第二個斜坡取料。這種方式適用于從煤堆中部取煤。第二章 斗輪堆取料機總體設(shè)計2.1 總體設(shè)計概論總體設(shè)計是機械系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)計的主要任務(wù)之一，也是進(jìn)行系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計的依據(jù)。總體設(shè)計對機械的性能、尺寸外形、質(zhì)量及成產(chǎn)成本具有重大影響。因此，總體設(shè)計時必須在保證現(xiàn)已定方案的基礎(chǔ)上，盡可能考慮與人

15、、機、環(huán)境、加工裝配、運行管理等外部系統(tǒng)的聯(lián)系，使機械內(nèi)部系統(tǒng)與外部系統(tǒng)相協(xié)調(diào)和適應(yīng)，以求設(shè)計更加完善。機器在正常工作條件下，整機具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。機器無論在工作狀況或非工作狀況，在規(guī)定的俯仰范圍內(nèi)的各種工況下，整機都應(yīng)該處于穩(wěn)定狀態(tài)。在輸送線上，特別在取料、卸料和各轉(zhuǎn)運點、必須保證物流流暢，不發(fā)生物料溢出或堵塞現(xiàn)象。斗輪堆取料機工作機制為重型工作制，主要鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計壽命為30年。斗輪直徑與帶式輸送機參數(shù)和取煤炭與去鐵礦石的同能力的斗輪堆取料機相比，一般煤炭的要求斗輪直徑大，輸送帶寬、帶速高，斗輪驅(qū)動功率較小。司機室要求。司機是要安裝牢靠，有防震措施以防震動。且保持在垂直位置。聯(lián)鎖作

16、業(yè)。只有當(dāng)夾軌器松開時，行走機構(gòu)才工作；只有電纜卷筒制動器松閘后，行走機構(gòu)才能啟動等等。各安全保護(hù)及檢測裝備完備。電纜卷筒裝置。電纜卷筒上纏有足夠的安全圈數(shù)。漏斗、溜槽及懸掛緩沖裝置。堆取料機是一種大型的電動裝卸輸送機械，機身高大，受風(fēng)的影響較大，為了停車后固定不動，防止大風(fēng)時滑移，設(shè)有手動錨固器和重錘式電動液力推桿夾軌器。行走時，夾軌器動力缸電機得電，液力推桿提起重錘，夾軌器在彈簧力作用下打開；停車時，夾軌器動力缸電機失電，在重錘作用下，夾緊軌道。行走驅(qū)動臺車數(shù)量因機型不同，數(shù)量不一。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)對于調(diào)速要求較高，一般采用調(diào)速性能較好的直流調(diào)速或交流變頻調(diào)速，現(xiàn)以一期礦變頻調(diào)速為例進(jìn)行分析。旋轉(zhuǎn)

17、機構(gòu)是由2臺Y225-8 TH，22KW鼠籠變頻電動機通過行星減速器實現(xiàn)臂架旋轉(zhuǎn)無級調(diào)速，（分析時，僅用一臺電動機代替）。大車回轉(zhuǎn)速度為0.05250.099r/min，旋轉(zhuǎn)角度為110即旋轉(zhuǎn)范圍220，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)主回路如圖3-6所示，主電機2M通過三相自動空氣開關(guān)2ZK合閘送電，經(jīng)過交流接觸器2C1使變頻器從電網(wǎng)上獲得電能。臂架俯仰機構(gòu)主要用于調(diào)節(jié)堆料或取料時臂架的高度，配合其它機構(gòu)，以滿足生產(chǎn)要求。俯仰機構(gòu)的驅(qū)動采用機械傳動鋼絲繩滑輪組系統(tǒng)，俯仰過程要求安全、平穩(wěn)、無沖擊，在臂架機構(gòu)范圍內(nèi)，臂架可以安全地停在任何位置，并可隨時啟動。2.2 斗輪堆取料機工藝流程分析2.2.1 準(zhǔn)備過程工藝流程

18、2.2.2 自動堆料工藝流程2.2.3 自動取料工藝流程第三章 斗輪堆取料機的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計斗輪堆取料機電氣系統(tǒng)采用可編程序控制器又稱可編程邏輯控制器（PLC）進(jìn)行控制。PLC采用模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，編程語言以形象的繼電器梯形圖為基礎(chǔ)，梯形圖與繼電器原理圖相類似，用戶程序的編制清晰直觀、方便易學(xué)，調(diào)試和查錯都很容易。本設(shè)計題目為斗輪堆取料機的PLC控制設(shè)計，主要目的是，應(yīng)用PLC實現(xiàn)斗輪堆取料機的自動控制，提高斗輪堆取料機工作效率，減少勞動力。目前PLC發(fā)展迅速，國內(nèi)近些年開始研究斗輪堆取料機的無人自動控制，在國外大部分斗輪堆取料機已經(jīng)實現(xiàn)了無人自動控制。在程序優(yōu)化方面國內(nèi)還需進(jìn)一步研究，在

19、本設(shè)計中提出了簡易高效的堆取料工藝，預(yù)期能編寫出更加簡易程序。3.1 電器元件的選擇3.1.1 接觸器的選擇接觸器的選用，應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的類型和工作參數(shù)合理選用。具體分為以下步驟：1） 接觸器種類的選擇：根據(jù)接觸器控制的負(fù)載性質(zhì)來相應(yīng)選擇直流接觸器還是交流接觸器；一般場合選用電磁式接觸器，對頻繁操作的帶交流負(fù)載的場合，可選用帶直流線圈的交流接觸器。2） 接觸器適用類別的選擇：接觸器按負(fù)荷種類一般分為一類、二類、三類和四類，分別記為AC-1、AC-2、AC-3和AC-4.一類交流接觸器對應(yīng)的控制對象是無感或微感負(fù)荷，如白熾燈、電阻爐等；二類交流接觸器用于繞線式異步電動機的啟動和停止；三類交流接觸器典

20、型用途是鼠籠式異步電動機的啟動和運行中分段；四類交流接觸器用于籠型異步電動機的啟動、反接制動、反轉(zhuǎn)和電動?？筛鶕?jù)接觸器所控制負(fù)載的工作任務(wù)來選擇相應(yīng)使用類別的接觸器。對于生產(chǎn)中的廣泛使用的中、小容量鼠籠型異步電動機來說，大多數(shù)負(fù)載是一般任務(wù)，故應(yīng)選擇AC-3使用類別；對于控制機床電動機用接觸器，其負(fù)載情況較為復(fù)雜，如果負(fù)載明顯屬于重任務(wù)，則應(yīng)選擇AC-4類別，如果負(fù)載為一般任務(wù)與重任務(wù)混合時，則可根據(jù)實際情況選用AC-3或AC-4類接觸器，如選用AC-3類時，應(yīng)降級使用。3） 接觸器額定電壓的確定：接觸器主觸點的額定電壓應(yīng)根據(jù)主觸點所控制負(fù)載電路的額定電壓來確定，接觸器的額定電壓應(yīng)等于負(fù)載電路

21、的額定電壓。4） 接觸器額定電流的選擇：一般情況下，接觸器主觸點的額定電流應(yīng)大于等于負(fù)載或電動機的額定電流，當(dāng)接觸器用于電動機的頻繁起動、制動或正反轉(zhuǎn)場合，一般可將其額定電流降一個等級來選用。5） 接觸器線圈額定電壓的確定：接觸器線圈的電流種類和電壓等級應(yīng)與控制電路相同。對于交流電路，為保持安全，一般接觸器線圈選用110V、127V,并由控制變壓器供電。但如果控制電路比較簡單，所用的接觸器數(shù)量較少時，為省去控制變壓器，可選用380V、220V電壓。6） 接觸器觸點數(shù)目的確定：在三相交流系統(tǒng)中一般選用三極接觸器，即三對常開主觸點，當(dāng)需要同時控制中性線時，則選用四極交流接觸器。在單相交流和直流系統(tǒng)

22、中則常用兩極或三極并聯(lián)接觸器。交流接觸器通常有三對常開主觸點和四到六對輔助觸點，直流接觸器通常用兩對常開主觸點和四對輔助觸點。一般應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)控制要求確定所需的觸點數(shù)及種類，同時應(yīng)注意觸點的通斷能力和其他額定參數(shù)。7） 接觸器額定操作頻率：交、直流接觸器額定操作頻率一般有600次/h、1200次/h等幾種，一般說來，額定電流越大，則操作頻率越低、可根據(jù)實際需要選擇。3.1.2 繼電器的選擇1）電磁式繼電器的選用 中間繼電器、電流繼電器、電壓繼電器都屬于這一類。選用的主要依據(jù)是：被控制或被保護(hù)對象的特性、觸頭的種類、數(shù)量、控制電路的電壓、電流、負(fù)載性質(zhì)等因素。線圈電壓、電流應(yīng)滿足控制線路的要求。如

23、果控制電流超過繼電器觸頭定額電流，可將觸頭并聯(lián)使用，也可以采用觸頭串聯(lián)使用方法來提高觸頭的分?jǐn)嗄芰Α?2）時間繼電器的選用 選用時應(yīng)考慮延時方式(通電延時和斷電延時)、延時范圍、延時精度要求、外形尺寸、安裝方式、價格等因素。常用時間繼電器有氣囊式、電動式及晶體管等，在延時精度要求不高，電源電壓波動大的場合，宜選用價格較低的氣囊式、電磁式時間繼電器。當(dāng)延時范圍大，精度要求高時，可選用電動式和和晶體管式時間繼電器。 3）熱繼電器的選用 對于工作時間短，停歇時間長的電動機，如機床的刀架或工作臺的快速移動，橫梁升降、夾緊等運動，以及雖長期工作但過載的可能性很小的電動機，如排風(fēng)扇，可以不設(shè)過載保護(hù)，除此

24、以外一般電動機都應(yīng)考慮過載保護(hù)。 熱繼電器有兩相式、三相式及三相帶斷相保護(hù)等型式。對于星形接法的電動機及電源對稱性較好的可采用兩相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。對于三角形接法的電動機或電源對稱性不夠好的情況則應(yīng)選用三相結(jié)構(gòu)的熱繼電器。而在重要場合或容量較大的電動機，可選用半導(dǎo)體溫度繼電器來進(jìn)行過載保護(hù)。 熱繼電器發(fā)熱元件額定電流，原則上按被控電動機的額定電流選取，并一次去選擇發(fā)熱元件編號和一定的調(diào)節(jié)范圍。 根據(jù)要求選用NR2-36/Z型，保護(hù)整定值36A，型號CJX2-32。122.1.3 熔斷器的選擇 熔斷器的選擇主要內(nèi)容是其類型、額定電壓、熔斷器額定電流等級與溶體額定電流。根據(jù)負(fù)載保護(hù)特性、短路電流大小

25、、各類熔斷器的使用范圍來選用熔斷器的類型，額定電壓是根據(jù)被保護(hù)電路的電壓來選擇的 溶體的額定電流是選擇熔斷器的關(guān)鍵，他與負(fù)載大小、負(fù)載性質(zhì)密切相關(guān)。對于負(fù)載平穩(wěn)、無沖擊電流，如照明、信號、電熱電路可直接按負(fù)載額定電流選取。對于像電動機一類有沖擊電流負(fù)載，溶體額定電流可按下列公式計算： 單臺電動機長期工作 IR=（1.52.5）IN多臺電動機長期共用一個熔斷器保護(hù) IR（1.52.5）INmax+IN 式中INmax為容量最大的一臺電動機的額定電流；IN是除去容量最大的電動機之外，其余電動機額定電流之和。 輕載及啟動時間短時，系數(shù)取1.5，啟動負(fù)載較重及啟動時間長，啟動次數(shù)又3較多的情況，則取2

26、.5。 熔體額定電流的選擇還要照顧到上下級保護(hù)的配合，以滿足選擇性保護(hù)要求，使下一級熔斷器的分?jǐn)鄷r間較上一級熔斷器熔體的分?jǐn)鄷r間要小，否則將會發(fā)生越級動作，擴(kuò)大停電范圍。3.1.3 按鈕、開關(guān)的選擇1）按鈕 按鈕通常是用來短時接通或斷開小電流控制電路的一種主令電器。其選用依 據(jù)主要是根據(jù)需要的觸點對數(shù)、動作要求、是否需要帶指示燈，使用場合以及顏色等要求。按鈕產(chǎn)品有多種結(jié)構(gòu)形式、多種觸頭組合及多種顏色，供不同使用條件選用。例如，緊急操作一般選用蘑菇型，停止按鈕。常選用紅色等，起額定電壓有交流500v，直流440v，額定電流5A。 2）刀開關(guān) 又稱閘刀，主要用于接通和切斷長期工作設(shè)備的電源及不經(jīng)常

27、啟動及制動、容量小于7.5KW的異步電動機。刀開關(guān)選用時，主要是依據(jù)電源種類、電壓等級、斷流容量及需要極數(shù)。當(dāng)用刀開關(guān)來控制電動機時，其額定電流要大于電動機額定電流的3倍。 3）組合開關(guān) 主要用于電源的引入，所以又叫電源隔離開關(guān)。其選用依據(jù)是電源種類電壓等級、觸頭數(shù)量以及斷流容量。當(dāng)采用組合開關(guān)來控制5KW以下容量異步電動機時，其額定電流一般為（1.52.5）IN，接通次數(shù)小于（1520）次/小時。 4）限位開關(guān) 主要用于位置控制或有位置保護(hù)要求的場合。選用時主要根據(jù)機械位置對開關(guān)形式的要求和控制線路對觸頭數(shù)量的要求，以及電壓、電流來確定其型號。 5）自動開關(guān) 由于自動開關(guān)具有很好的保護(hù)作用，

28、故在電氣設(shè)計的應(yīng)用中越來越多。自動開關(guān)的種類很多，有框架式、塑料外殼式、限流式、手動操作式和電動操作式。在選用時，主要從保護(hù)特性要求（幾段保護(hù)）、分?jǐn)嗄芰?、電網(wǎng)電壓類型、電壓等級、長期工作負(fù)載的平均電流、操作頻繁程度等及方面去確定它的型號。在初步確定自動開關(guān)的類型和等級后，各級保護(hù)動作值的整定還必須和上、下級開關(guān)保護(hù)特性的協(xié)調(diào)配合，從總體上滿足系統(tǒng)對選擇性的保護(hù)的要求3。 根據(jù)要求，選取LX22-6型行程開關(guān)，其額定電壓為交流380V，額定電流為20A，允許最大速度為300m/min。根據(jù)要求萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)選取LW2-W型，額定電壓為交流220V，允許最大分段電流正常情況為30A，故障情況為40

29、A。3.2 PLC機型的選擇隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來越多。不同型號的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等也各有不同，適用的場合也各有側(cè)重。因此，合理選用PLC，對于提高PLC控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。在PLC系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是PLC工程設(shè)計選型。工藝流程的特點和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)。PLC及有關(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序

30、控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點數(shù)、所需存儲器容量、確定PLC的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的PLC和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。3.2.1 I/O點數(shù)的估算I/O點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。實際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商PLC的產(chǎn)品特點，對輸入輸出點數(shù)進(jìn)行圓整。本設(shè)計共19個輸入點16個輸出點。3.2.2 存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控

31、制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點數(shù)的1015倍，加上模擬I/O點數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。3.2.3 控制功能的選擇1)運算功能：簡單PLC的運算功能包括邏輯運算、計時和計數(shù)功能；普通PLC的運算功能還包

32、括數(shù)據(jù)移位、比較等運算功能；較復(fù)雜運算功能有代數(shù)運算、數(shù)據(jù)傳送等；型PLC中還有模擬量的PID運算和其他高級運算功能。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。設(shè)計選型時應(yīng)從實際應(yīng)用的要求出發(fā)，合理選用所需的運算功能。大多數(shù)應(yīng)用場合，只需要邏輯運算和計時計數(shù)功能，有些應(yīng)用需要數(shù)據(jù)傳送和比較，當(dāng)用于模擬量檢測和控制時，才使用代數(shù)運算，數(shù)值轉(zhuǎn)換和PID運算等。要顯示數(shù)據(jù)時需要譯碼和編碼等運算。2）控制功能：控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算等，應(yīng)根據(jù)控制

33、要求確定。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制，有時也采用專用的智能輸入輸出單元完成所需的控制功能，提高PLC的處理速度和節(jié)省存儲器容量。例如采用PID控制單元、高速計數(shù)器、帶速度補償?shù)哪M單元、ASC碼轉(zhuǎn)換單元等。3）通信功能：大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC

34、通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實際要求。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中，上級的網(wǎng)絡(luò)通信速率應(yīng)大于1Mbps，通信負(fù)荷不大于60%。PLC系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)主要形式有下列幾種形式：1）PC為主站，多臺同型號PLC為從站，組成簡易PLC網(wǎng)絡(luò)；2）1臺PLC為主站，其他同型號PLC為從站，構(gòu)成主從式PLC網(wǎng)絡(luò)；3）PLC網(wǎng)絡(luò)通過特定網(wǎng)絡(luò)接口連接到大型DCS中作為DCS的子網(wǎng)；4）專用PLC網(wǎng)絡(luò)（各廠商的專用PLC通信網(wǎng)絡(luò)）。為減輕CPU通信任務(wù)，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)組成的實際需要，應(yīng)選擇具有不同通信功能的（如點對點、現(xiàn)場總線、工業(yè)以太網(wǎng)）通信處理器。4） 編程功能

35、離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。完成編程后，編程器切換到運行模式，CPU對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制，不能進(jìn)行編程。離線編程方式可降低系統(tǒng)成本，但使用和調(diào)試不方便。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場控制，并在一個掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機，下一掃描周期，主機就根據(jù)新收到的程序運行。這種方式成本較高，但系統(tǒng)調(diào)試和操作方便，在大中型PLC中常采用。五種標(biāo)準(zhǔn)化編程語言：順序功能圖（SFC）、梯形圖（LD）、功能模塊圖（FBD）三種圖形化語言和語句表（IL）、結(jié)

36、構(gòu)文本（ST）兩種文本語言。選用的編程語言應(yīng)遵守其標(biāo)準(zhǔn)（IEC6113123），同時，還應(yīng)支持多種語言編程形式，如C，Basic等，以滿足特殊控制場合的控制要求。5)診斷功能：PLC的診斷功能包括硬件和軟件的診斷。硬件診斷通過硬件的邏輯判斷確定硬件的故障位置，軟件診斷分內(nèi)診斷和外診斷。通過軟件對PLC內(nèi)部的性能和功能進(jìn)行診斷是內(nèi)診斷，通過軟件對PLC的CPU與外部輸入輸出等部件信息交換功能進(jìn)行診斷是外診斷。PLC的診斷功能的強弱，直接影響對操作和維護(hù)人員技術(shù)能力的要求，并影響平均維修時間。3.3 斗輪堆取料機自動堆取料設(shè)計PLC軟件的編程，主要是根據(jù)堆取料工藝進(jìn)行的。下面分別介紹了自動定點堆料

37、和回轉(zhuǎn)分層取料作業(yè)工藝。3.3.1 自動堆料設(shè)計首先將斗輪堆取料機開至堆料初始位置，進(jìn)行堆料準(zhǔn)備動作，尾車運行到堆料位置如圖2-所示。然后懸臂皮帶正向降壓啟動，開始堆料。當(dāng)料位傳感器檢測到料位時（即料堆達(dá)到懸臂高度時），懸臂上升T1時間，并且計數(shù)一次。當(dāng)懸臂上升到最高時，回轉(zhuǎn)機構(gòu)右回轉(zhuǎn)T2時間，并計數(shù)一次。當(dāng)回轉(zhuǎn)機構(gòu)右回轉(zhuǎn)到設(shè)定值時，大車后退T3時間，并計數(shù)一次。大車后退T3時間后，懸臂開始左回轉(zhuǎn)，同樣當(dāng)料位檢測器檢測到料位時，懸臂左回轉(zhuǎn)T2時間，并計數(shù)一次。如上面次序往復(fù)堆料，當(dāng)大車后退次數(shù)達(dá)到指定次數(shù)后，自動堆料結(jié)束。3.3.2 自動取料設(shè)計首先將斗輪堆取料機開始取料初始位置，進(jìn)行取料準(zhǔn)備

38、動作，尾車運行到取料位置如圖2-所示。然后懸臂皮帶反向降壓啟動，斗輪降壓啟動，開始取料。懸臂開始右回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)T5時間后回轉(zhuǎn)停止，大車前行T6時間并計數(shù)一次。懸臂開始左回轉(zhuǎn)，回轉(zhuǎn)T5時間后停止。大車再前行T6時間并計數(shù)一次。當(dāng)大車前行次數(shù)到達(dá)指定次數(shù)后，大車后退到初始位置。懸臂左回轉(zhuǎn)T時間，懸臂下降T7時間并計數(shù)一次，開始第二層取料。當(dāng)取完最后一層（即懸臂下降次數(shù)到指定次數(shù)）后，取料結(jié)束。3.4 斗輪堆取料機PLC程序設(shè)計第四章 結(jié)束語為期6個星期的畢業(yè)設(shè)計即將結(jié)束了，經(jīng)過努力，我順利的完成了這次畢業(yè)設(shè)計。本次畢業(yè)設(shè)計工作是對我大學(xué)三學(xué)知識的一個總結(jié)，在這期間，無論是資料的查閱、調(diào)研、方案的論證

39、及設(shè)計校核計算都給我的業(yè)務(wù)素質(zhì)、個人能力的培養(yǎng)提供了一個難得的機會，令我回顧這些天來的設(shè)計過程，我學(xué)到許多實際問題的解決方法，為以后在工作崗位上的繼續(xù)深造打下了基礎(chǔ)。 我們從接受知道到選用知識來解決問題，必須通過反復(fù)鍛煉和實踐，設(shè)計便是學(xué)生選用自己所學(xué)課程的知識來解決實際問題的一次很好的全面的鍛煉過程。通過這次畢業(yè)設(shè)計的完成，使我的自主學(xué)習(xí)能力和解決問題的能力得到了很大的提高。第五章 致謝將近6個星期的畢業(yè)設(shè)計階段結(jié)束了，在這段時間里，我得到了許多老師和朋友的關(guān)心和幫助。 首先，我要對我的指導(dǎo)老師向老師誠摯的謝意，在整個做畢業(yè)論文期間，陳老師無微不至的關(guān)心我的學(xué)習(xí)和生活，課題遇到困難時更是關(guān)注

40、著課題的進(jìn)程。陳老師高深的學(xué)術(shù)造詣、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和勤勉的工作精神以及他平易近人的態(tài)度使我受益終身。 在我做畢業(yè)論文期間我的同學(xué)給予了我很大的幫助，在我遇到困難的時候，總是不斷給我提出許多有價值的意見，并且經(jīng)常鼓勵我。 同時感謝我的班主任，在課題的進(jìn)行階段給我提出了許多有創(chuàng)新的觀點。 最后感謝在我的課題進(jìn)行中給予我?guī)椭乃械呐笥褌儯〉诹?參考文獻(xiàn)1呂景泉.自動化生產(chǎn)線安裝與調(diào)試M.北京：中國鐵道出版社，2009.112周萬珍，高鴻賓.PLC分析與設(shè)計應(yīng)用M.北京：電子工業(yè)出版社，20043熊幸明. 電氣控制與PLC M.北京：機械工業(yè)出版社，2011.14梅麗鳳. 電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)

41、M. 北京：機械工業(yè)出版社，2011.15李方園. 西門子S7系列PLC電氣控制精解M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010.66陶權(quán)，韋瑞錄。PLC控制系統(tǒng)設(shè)計、安裝與調(diào)試M.北京：北京理工大學(xué)出版社，2009.87龔仲華.S7-200系列PLC應(yīng)用技術(shù)M.北京：人民郵電出版社，2011.88王仁祥.現(xiàn)代電氣控制與PLC應(yīng)用教程M.北京：機械工業(yè)出版社，2012.4附錄開始按鈕I0.1停止按鈕I0.2開始條件M1.0選擇自動按鈕I0.3自動堆取料檔位M1.1選擇手動按鈕I0.4手動堆取料檔位M1.2堆料按鈕I0.5自動堆料結(jié)束I0.6選擇自動堆料M1.3堆料指示燈Q1.0取料按鈕I0.7自動取料結(jié)

42、束I1.0選擇自動取料M1.4取料指示燈Q1.1尾車堆料到位I1.1尾車向前M1.5尾車上升M1.6尾車堆料到位指示燈M1.7尾車取料到位I1.2尾車后退M2.0尾車下降M2.1尾車取料到位指示燈M2.2堆取料準(zhǔn)備I1.3料位信號I1.4懸臂下降M2.3懸臂皮帶正向運行M2.4懸臂皮帶降壓啟動M2.5懸臂上升M2.6俯仰上升定時T37俯仰計數(shù)C1右回轉(zhuǎn)計時T38右回轉(zhuǎn)計數(shù)C2左回轉(zhuǎn)計時T39左回轉(zhuǎn)計數(shù)C3回轉(zhuǎn)機構(gòu)右回轉(zhuǎn)M2.7復(fù)位按鈕I1.6大車后退M3.0大車后退計時T40大車后退計數(shù)C4大車后退輸出M3.6回轉(zhuǎn)機構(gòu)左回轉(zhuǎn)M3.1堆料結(jié)束M3.2斗輪降壓啟動M3.3懸臂皮帶反向運行M3.4大車再前行計時T41大車前行計時T42大車前行計數(shù)C5懸臂右回轉(zhuǎn)計時T44大車前行M3.5大車后退到原位T45左回轉(zhuǎn)一定時間T46懸臂下降一點T43懸臂下降計數(shù)C6取料結(jié)束M3.7