plc課程設(shè)計(jì)--斗輪堆取料機(jī)的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p>　　《機(jī)電系統(tǒng)及PLC》綜合設(shè)計(jì)</p><p>　　題目：斗輪堆取料機(jī)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　院 系： 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： 機(jī)械1111 </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　2014年11月

2、 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　目 錄I</b></p><p>　　第一章 課程設(shè)計(jì)任務(wù)1</p><p>　　第二章 總體方案分析2</p><p>　　2.1 分析控制要求2</p><p&g

3、t;　　2.2 選擇PLC型號(hào)2</p><p>　　2.3 分配I/O點(diǎn)2</p><p>　　第三章 PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1 輸入/輸出電路設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.2 控制程序設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2.1 梯形圖設(shè)計(jì)6</p><p>

4、　　3.2.2 指令表14</p><p>　　3.3 控制程序分析14</p><p>　　第四章 課程設(shè)計(jì)小結(jié)17</p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)18</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，很多地方需要對(duì)一些散料進(jìn)行裝卸，隨著科技

5、的發(fā)展，自動(dòng)化程度越來越高。以往的人工操作已經(jīng)無法滿足社會(huì)的需求。斗輪堆取料機(jī)是連續(xù)輸送機(jī)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(diǎn)以恒定的或變化的速度進(jìn)行輸送。應(yīng)用堆取料機(jī)還可以形成連續(xù)的物流或脈動(dòng)的物流。在現(xiàn)代化的港口散貨裝卸作業(yè)中，斗輪堆取料機(jī)是生產(chǎn)過程中組成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線所不可缺少的組成部分。使用堆取料機(jī)，可以與其他連續(xù)輸送設(shè)備組成不同的工藝流程，以滿足不同泊位、不同堆場、不同作業(yè)點(diǎn)的生產(chǎn)要求。堆取料機(jī)不僅對(duì)

6、港口內(nèi)部散貨裝卸起重要作用，又對(duì)港口外部運(yùn)輸起重要作用。</p><p>　　收集斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，根據(jù)斗輪堆取料機(jī)工作原理制定一套斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)，使其能實(shí)現(xiàn)堆取料的工作，大大提高了其運(yùn)行效率、具有安全可靠、一次性投入低、動(dòng)力消耗小、操作簡單、便于維護(hù)、工作人員少和運(yùn)送效率高等特點(diǎn)。</p><p>　　通過對(duì)斗輪堆取料機(jī)控制要求分析，提出以PLC控制來實(shí)現(xiàn)這系統(tǒng)

7、的控制方案，進(jìn)而設(shè)計(jì)出控制系統(tǒng)的外部接線圖和控制程序。</p><p><b>　　總體方案分析</b></p><p>　　2.1 分析控制要求</p><p>　　斗輪堆取料機(jī)有堆料和取料兩種工作方式。堆料由帶式輸送機(jī)運(yùn)來的散料經(jīng)尾車卸至臂架上的帶式輸送機(jī)，從臂架前端拋卸至料場。通過整機(jī)的運(yùn)行，臂架的回轉(zhuǎn)、俯仰可使料堆形成梯形斷面的整齊形狀

8、。取料是通過臂架回轉(zhuǎn)和斗輪旋轉(zhuǎn)連續(xù)實(shí)現(xiàn)的。物料經(jīng)卸料板卸至反向運(yùn)行的臂架帶式輸送機(jī)上，再經(jīng)機(jī)器中心處下面的漏斗卸至料場帶式輸送機(jī)運(yùn)走。通過整機(jī)的運(yùn)行，臂架的回轉(zhuǎn)、俯仰，可使斗輪將儲(chǔ)料堆的物料取盡，如圖1-1。</p><p>　　圖1-1斗輪堆取料機(jī)料場作業(yè)</p><p>　　2.2 選擇PLC型號(hào)</p><p>　　隨著PLC技術(shù)的發(fā)展，PLC產(chǎn)品的種類也越來

9、越多。不同型號(hào)的PLC，其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價(jià)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(duì)于提高PLC控制系統(tǒng)的要求有很深的影響。</p><p>　　根據(jù)本設(shè)計(jì)內(nèi)容，首先選定歐姆龍PLC CPM2A系列機(jī)。它由CPU單元（主機(jī)）、擴(kuò)展單元（選用）、特殊單元（選用）和外部設(shè)備組成。根據(jù)I/O點(diǎn)數(shù)需求選定型號(hào)為CPM2AH-60CDR-A。該型號(hào)是60點(diǎn)CPU單元 AC10

10、0-220V 36點(diǎn)入24點(diǎn)繼電器輸出，自帶RS232。由于輸出點(diǎn)數(shù)不夠用，故采用增加一個(gè).CPM1A-8ER拓展模塊，該擴(kuò)展輸出單元8點(diǎn)，繼電器輸出。</p><p>　　2.3 分配I/O點(diǎn)</p><p>　　I/O點(diǎn)數(shù)在估算時(shí)要考慮留有適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常依?jù)已有的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算的依據(jù)。本設(shè)計(jì)共28個(gè)輸入點(diǎn)32個(gè)輸出點(diǎn)。如表2-1

11、和表2-2所示</p><p>　　表2-1PLC輸入點(diǎn)分配</p><p>　　表2-2 PLC輸出點(diǎn)分配</p><p><b>　　PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　3.1 輸入/輸出電路設(shè)計(jì)</p><p>　　3.2 控制程序設(shè)計(jì)</p><p>　

12、　3.2.1 梯形圖設(shè)計(jì)</p><p><b>　　程序圖如下所示：</b></p><p><b>　　3.2.2 指令表</b></p><p>　　表3-1 指令語句表</p><p>　　3.3 控制程序分析</p><p>　　斗輪堆取料機(jī)堆料過程</p&g

13、t;<p>　　堆料方式有行走堆料、旋轉(zhuǎn)堆料、定點(diǎn)堆料三種基本方式。</p><p>　　1.行走堆料 堆料分?jǐn)?shù)層、數(shù)列進(jìn)行斷續(xù)行走定點(diǎn)堆積。由料堆高度檢測器檢測出煤點(diǎn)的高度（或人工控制），發(fā)出指令，控制行走機(jī)構(gòu)進(jìn)行微動(dòng)，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(diǎn)是，可把不同煤種進(jìn)行混堆，這樣堆放的煤堆

14、，在采取回轉(zhuǎn)取料時(shí)，入爐煤基本為混煤。</p><p>　　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），</p><p><b>　　圖3-2 旋轉(zhuǎn)堆料</b></p><p>　　行走機(jī)構(gòu)微動(dòng)一個(gè)設(shè)定距離，依次進(jìn)行作業(yè)。該工藝特點(diǎn)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)

15、堆料如圖3-2所示。</p><p>　　3.定點(diǎn)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(shí)，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(gè)堆料點(diǎn)繼續(xù)堆，達(dá)到旋轉(zhuǎn)范圍后，即開動(dòng)行走機(jī)構(gòu)微動(dòng)一個(gè)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(diǎn)是，需要存放場地小，當(dāng)煤場存放空間小，新、舊煤分堆時(shí)適宜采用該堆料方式，但不利于煤場整形和碾壓。</p><p>　

16、　斗輪堆取料機(jī)取料過程</p><p>　　取料方法分為旋轉(zhuǎn)分層取料和定點(diǎn)斜坡取料。旋轉(zhuǎn)分層取料又分為分段和不分段兩種。</p><p>　　分層分段取料 把斗輪置于料堆頂層作業(yè)點(diǎn)上，然后旋轉(zhuǎn)控制開始取料，每達(dá)到旋轉(zhuǎn)范圍時(shí)，行走機(jī)構(gòu)微動(dòng)一個(gè)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(diǎn)上，重復(fù)進(jìn)行取料。該工藝特點(diǎn)是

17、，有利于煤場存煤實(shí)現(xiàn)存新取舊，防止煤存放時(shí)間較長，而出現(xiàn)存煤消耗。</p><p>　　分層不分段取料 把斗輪置于堆料層最頂層作業(yè)點(diǎn)上，然后旋轉(zhuǎn)控制開始取料，每達(dá)到旋轉(zhuǎn)范圍時(shí)，行走機(jī)構(gòu)微動(dòng)一個(gè)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(diǎn)，同時(shí)臂架下降一個(gè)吃煤深度，繼續(xù)上述過程取第二層煤。這種方式的特點(diǎn)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。</p>

18、<p>　　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(gè)距離，當(dāng)取料達(dá)到要求的取料深度后，行走機(jī)構(gòu)再向前走一個(gè)斗深，同時(shí)大臂抬起，進(jìn)行第二個(gè)斜坡取料。這種方式適用于從煤堆中部取煤。</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)小結(jié)</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)順利完成，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)用PLC對(duì)斗輪堆取料機(jī)的

19、自動(dòng)控制運(yùn)行。在整個(gè)設(shè)計(jì)過程當(dāng)中我也遇到了很多困難，查閱了很多資料，完成了本次設(shè)計(jì)。國內(nèi)在斗輪堆取料機(jī)自動(dòng)控制方面的研究日漸成熟，許多大公司開始投入研究與開發(fā)，在不久的將來定能普及無人操作自動(dòng)控制系統(tǒng)。首先，本設(shè)計(jì)斗輪堆取料機(jī)的堆取料工藝流程更加簡單，PLC運(yùn)行程序也設(shè)計(jì)簡練，符合現(xiàn)場運(yùn)行要求。在俯仰機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)行控制方面做了細(xì)致的設(shè)計(jì)，利用設(shè)定時(shí)間實(shí)現(xiàn)堆取料工藝，更加準(zhǔn)確，程序更加簡易。本著保護(hù)到位，安全第一的設(shè)計(jì)理念，本設(shè)計(jì)更加

20、完美，在程序當(dāng)中設(shè)計(jì)了多處互鎖，以及故障保護(hù)。</p><p>　　整個(gè)設(shè)計(jì)過程中，我不僅學(xué)到了更多的知識(shí)，更重要的是學(xué)到了一種自學(xué)的能力，學(xué)到了怎么處理在前進(jìn)過程當(dāng)中遇到的困難。我不會(huì)忘記這次的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，從準(zhǔn)備設(shè)計(jì)資料，到PLC的程序設(shè)計(jì)，我付出了辛勤的汗水，最后完成設(shè)計(jì)，有一種說不出的收獲的喜悅。通過本次設(shè)計(jì)，鞏固了我以前學(xué)過的知識(shí)，同時(shí)也學(xué)習(xí)到了新知識(shí)，在今后的日子里，一定要加倍努力不斷充實(shí)自己，讓自己在此

21、領(lǐng)域有更多的成績。</p><p>　　腳踏實(shí)地，認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，實(shí)事求是的學(xué)習(xí)態(tài)度，不怕困難、堅(jiān)持不懈、吃苦耐勞的精神是我在這次設(shè)計(jì)中最大的收益。我想這是一次意志的磨練，也是對(duì)我實(shí)際能力的一次提升，會(huì)對(duì)我未來的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。</p><p><b>　　參 考 文 獻(xiàn)</b></p><p>　　呂明薈，李毅民. 斗輪堆取料機(jī)發(fā)展趨勢[M

22、]. 港口裝卸，2008.</p><p>　　大唐國際發(fā)電股份有限公司. 火力發(fā)電廠輔控運(yùn)行[M]. 北京：中國電力出版社，2009.</p><p>　　劉燕平，劉巍. 物料設(shè)備自動(dòng)控制[M]. 華北電力大學(xué)，2002.</p><p>　　高萬林.電器控制技術(shù)與歐姆龍PLC[M]. 北京：中國電力出版社，2010.</p><p>　　

23、趙永成，王豐，李明穎. 機(jī)電傳動(dòng)控制[M]. 北京：中國計(jì)量出版社，2003.</p><p>　　馮濱. 斗輪堆取料機(jī)控制系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)[D]. 遼寧：大連理工大學(xué)，2009.</p><p>　　周萬珍，高鴻賓. PLC分析與設(shè)計(jì)應(yīng)用[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2004.</p><p>　　胡大勇，姚振強(qiáng).斗輪堆取料機(jī)調(diào)度作業(yè)[J].先進(jìn)智能計(jì)算第三次研討會(huì)

24、，2010 ，(9) :34~39.</p><p>　　王慶濤.Rock Well PLC在斗輪堆取料機(jī)中的應(yīng)用[J].自動(dòng)化應(yīng)用，2010，(9):15~20.</p><p>　　斗輪堆取料機(jī)的電氣改造[J].中國科技縱橫，2010 ，(22) :55~58.</p><p>　　歐姆龍自動(dòng)化（中國）統(tǒng)轄集團(tuán). 歐姆龍PLC選型手冊[s].</p>