基于PLC自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)電氣自動(dòng)化專業(yè)

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1、題目：基于PLC自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要：本設(shè)計(jì)方案是一種自動(dòng)上底料系統(tǒng)，主要用于解決當(dāng)前熱電廠所采用的人工上底料的方式帶來(lái)的各種問(wèn)題。設(shè)備投入運(yùn)行之后，可以直接解決熱電廠需要人工上底料的問(wèn)題，減少了底料運(yùn)輸過(guò)程中物料所產(chǎn)生的飛塵，在提高工作效率的同時(shí)，對(duì)于保護(hù)周圍環(huán)境和工人的身體健康都是十分有利的。本文在對(duì)需求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了輸送設(shè)備的選型，結(jié)合可編程控制器與繼電器技術(shù)實(shí)現(xiàn)了上料過(guò)程的全自動(dòng)控制，并對(duì)可編程控制系統(tǒng)的原理進(jìn)行了介紹和分析。 關(guān)鍵詞：熱電廠 循環(huán)流化床鍋爐 自動(dòng)化 PLC 變頻器

2、 目錄 1、引言 2 1、自動(dòng)化控制概述 3 1.1、自動(dòng)化控制的研究?jī)?nèi)容 3 1.2、自動(dòng)化控制的研究現(xiàn)狀 3 1.3、自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢(shì) 4 2、自動(dòng)上底料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 4 2.1、需求分析 4 2.2、系統(tǒng)機(jī)械本體設(shè)計(jì)方案 4 2.3、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 6 3、底料輸送設(shè)備選型 8 3.1、MS250埋式刮板上料機(jī) 9 3.2、TH250斗式提升機(jī) 10 3.3、LS250螺旋給料機(jī) 11 4、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 12 4.1、PLC 選型 12 4.2、變頻器選型 13 4.3、I/O 分配 13 4.4、外部接線圖 14 4

3、.5、設(shè)備順序啟停程序設(shè)計(jì) 15 4.5.1、順序控制過(guò)程 15 4.5.2、流程圖設(shè)計(jì) 16 4.5.3、梯形圖設(shè)計(jì) 17 結(jié)論 22 致謝 22 參考文獻(xiàn) 23 附 錄 24 1 引言 循環(huán)流化床鍋爐是燃煤型鍋爐的一種，它具備其他老式的燃煤型鍋爐所沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)?；诠呐荽卜序v鍋爐的原理，逐漸開(kāi)發(fā)了循環(huán)流化床鍋爐。這種爐子在國(guó)外發(fā)展很快。單爐蒸發(fā)速率從65T / h提高到550T / h以上。目前我國(guó)有很多可以生產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐的廠家，這些鍋爐的蒸發(fā)量在35T/h至220T/h之間，其中已經(jīng)投入運(yùn)行的是高壓中溫鍋爐，這種鍋爐的單臺(tái)蒸發(fā)量超過(guò)了75t/h。 在每

4、次點(diǎn)火之前，鍋爐必須在爐內(nèi)均勻地覆蓋0至13毫米的底部材料。 底部材料主要是鍋爐爐渣過(guò)濾后的篩材。自循環(huán)流化床鍋爐開(kāi)始投入運(yùn)行以來(lái)，發(fā)電廠一直采用人工裝載基料的方式進(jìn)行手工包裝，然后由人將袋裝物料運(yùn)輸?shù)礁呒s3.5米的鍋爐中。這種方式導(dǎo)致工作效率很低，在整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中，底料也會(huì)不可避免的產(chǎn)生飛塵污染環(huán)境，危害工人的身體健康[1]。為了解決上述問(wèn)題，本文設(shè)計(jì)了循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)給料系統(tǒng)，根據(jù)系統(tǒng)的技術(shù)需求，進(jìn)行了設(shè)備的選型，并且有機(jī)的結(jié)合了可編程控制器和繼電器技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化控制。 本章主要介紹了自動(dòng)上底料系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究背景和意義，在分析了目前所使用的國(guó)產(chǎn)75T / h循環(huán)流化床鍋爐自

5、動(dòng)上底料系統(tǒng)的技術(shù)需求的基礎(chǔ)上，提出了當(dāng)前課題的研究?jī)?nèi)容。 1自動(dòng)化控制概述 1.1自動(dòng)化控制的研究?jī)?nèi)容 自動(dòng)化控制可以直接實(shí)現(xiàn)預(yù)期的目標(biāo)，在整個(gè)工作過(guò)程中不需要人工操作或者只需要少數(shù)人參與進(jìn)來(lái)。整個(gè)控制過(guò)程由機(jī)械設(shè)備或系統(tǒng)直接完成，從而可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)或管理的目標(biāo)。隨著社會(huì)的進(jìn)步和科技的發(fā)展，自動(dòng)化已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，逐漸滲透在了生活的方方面面。而這些自動(dòng)化技術(shù)的逐步完善也很好的提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善了工人的工作環(huán)境，減少了生產(chǎn)過(guò)程對(duì)于環(huán)境的污染。 機(jī)械設(shè)備、系統(tǒng)和生產(chǎn)管理過(guò)程中，自動(dòng)化控制直接根據(jù)人們的需求進(jìn)行信息檢測(cè)，自動(dòng)化處理，分析，判斷和運(yùn)行控制，而不需要人工或者只需要幾

6、個(gè)人直接參與來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。自動(dòng)化技術(shù)廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，主要包括工農(nóng)商業(yè)，軍事保護(hù)，醫(yī)學(xué)研究，交通運(yùn)輸，生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展在很大程度上擴(kuò)大了人體各個(gè)器官的功能，并且逐步使人們擺脫沉重的體力勞動(dòng)或者復(fù)雜的腦力勞動(dòng)，改善了過(guò)去人們工作的惡劣環(huán)境[2]。自動(dòng)化在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用改善了人們的思維方式，提高了人們認(rèn)識(shí)世界改造世界的能力。因此可以說(shuō)，自動(dòng)化是現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)步的重要標(biāo)志，也是科技、國(guó)防、工業(yè)、國(guó)家發(fā)展的重要標(biāo)準(zhǔn)。從一個(gè)國(guó)家自動(dòng)化程度的發(fā)展就可以看出國(guó)家的發(fā)展。 1.2 自動(dòng)化控制的研究現(xiàn)狀 自動(dòng)化控制的發(fā)展是一個(gè)漫長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程，他并非一直是靜止不前的。過(guò)去人們所理解的自動(dòng)化

7、，只是通過(guò)機(jī)械的動(dòng)作而不是人為的勞動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化目標(biāo)或綜合特定的自動(dòng)化任務(wù)，而實(shí)質(zhì)上這只是手工勞動(dòng)，并不是代替人類勞動(dòng)的想法。隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展，計(jì)算機(jī)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，信息技術(shù)也得到了突飛猛躍的發(fā)展，現(xiàn)代的自動(dòng)化技術(shù)已經(jīng)不僅僅是可以代替簡(jiǎn)單的人類勞動(dòng)。結(jié)合與計(jì)算機(jī)技術(shù)，現(xiàn)在的自動(dòng)化已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)使用機(jī)器，或者特定的計(jì)算機(jī)指令來(lái)代替或者協(xié)助人類腦力的勞動(dòng)，從而真正的實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。 1.3自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢(shì) 自動(dòng)化控制目前正朝著更先進(jìn)、更穩(wěn)定、更可靠的方向發(fā)展，同時(shí)自動(dòng)化生產(chǎn)線所面對(duì)的工藝也具有更高強(qiáng)度，更具有設(shè)計(jì)性的特點(diǎn)。在機(jī)械制造業(yè)，自動(dòng)化鑄造、沖壓、熱處理、焊接、切割、裝配

8、都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，并且可以實(shí)現(xiàn)綜合的自動(dòng)化生產(chǎn)線，包括鋼坯制造、加工、裝配、檢驗(yàn)、包裝等各種工藝。自動(dòng)化生產(chǎn)線的發(fā)展可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品的質(zhì)量、提高整個(gè)生產(chǎn)工藝過(guò)程的穩(wěn)定性，同時(shí)也有助于改善生產(chǎn)環(huán)境，保護(hù)員工的身體健康和防止周圍的環(huán)境污染。 2 自動(dòng)上底料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 2.1 需求分析 某煤礦火電廠共裝備有兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐。在生產(chǎn)過(guò)程中，兩臺(tái)鍋爐均采用刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸。通過(guò)分析，循環(huán)流化床自動(dòng)裝卸系統(tǒng)可以充分利用刮板輸送機(jī)作為將底部物料放置到鍋爐底部的設(shè)備。因此，只要底部材料可以從地面?zhèn)魉偷焦伟遢斔蜋C(jī)，自動(dòng)上底料系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)裝載過(guò)程。 要求設(shè)計(jì)一臺(tái)鍋爐自動(dòng)上底料系統(tǒng)，

9、主要的設(shè)備有刮板運(yùn)輸機(jī)，斗式提升機(jī)，螺旋給料機(jī)，料倉(cāng)四部分[5]。所有的操作和控制都在主控室進(jìn)行，每一個(gè)設(shè)備上都有啟動(dòng)和停止按鈕，以及一個(gè)為PLC提供輸入信號(hào)的開(kāi)關(guān)。 上底料系統(tǒng)的的控制方式采用自動(dòng)連鎖和手動(dòng)獨(dú)立兩種方式。在煤炭開(kāi)始或停止供應(yīng)時(shí)，每臺(tái)設(shè)備都遵循一定的順序進(jìn)行啟動(dòng)或者停止，同時(shí)在設(shè)備啟動(dòng)停止過(guò)程中設(shè)置合理的時(shí)間間隔。啟動(dòng)時(shí)間隔時(shí)間設(shè)置為十二秒，停止時(shí)的要求根據(jù)不同的設(shè)備確定，分為十秒，二十秒，三十秒三種。這樣就可以確定停車之后各種設(shè)備中沒(méi)有剩余的煤炭。 在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)有一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障的時(shí)候也要及時(shí)的報(bào)警并且停車，停車順序從前往后，進(jìn)給方向也就是前方的設(shè)備立即停止，后面

10、的設(shè)備按照一定的延遲順序連鎖停車。停車之后可以選擇啟用備用設(shè)備，特殊情況下也可以選擇兩臺(tái)設(shè)備交叉供電這個(gè)時(shí)候也要能顯示每個(gè)設(shè)備的運(yùn)行及裝載情況，出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)及時(shí)報(bào)警并停車。 2.2 系統(tǒng)機(jī)械本體設(shè)計(jì)方案 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，鍋爐刮板運(yùn)輸機(jī)要安裝在離地面高度7米的工作平臺(tái)上。因此，自動(dòng)化的上底料系統(tǒng)需要提升裝置將底部材料輸送到工作平臺(tái)，然后通過(guò)相應(yīng)的設(shè)備將底部材料從提升器位置輸送。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有運(yùn)輸設(shè)備的研究，考慮物料運(yùn)輸過(guò)程中存在的粉塵污染，可使用斗式提升機(jī)將底部物料從地面提升至工作平臺(tái)，然后將底部材料通過(guò)埋式刮板輸送機(jī)運(yùn)輸。在整個(gè)運(yùn)輸過(guò)程中，底部物料在密閉空間輸送，因此大大降低了運(yùn)輸過(guò)程中的揚(yáng)塵污染

11、。 在地面上設(shè)計(jì)安裝一個(gè)底料倉(cāng)，然后將經(jīng)過(guò)粉碎篩選后的底料通過(guò)叉車等存儲(chǔ)在底料倉(cāng)中。為了實(shí)現(xiàn)斗式提升機(jī)的自動(dòng)裝載，結(jié)合底部物料的特點(diǎn)，螺旋給料機(jī)可以用來(lái)將底部料倉(cāng)出口排出的底部物料輸送到斗式提升機(jī)。 通過(guò)以上分析可以確定，火電廠所使用的循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)上底料系統(tǒng)主要有四部分組成，包括埋式刮板機(jī)、斗式提升機(jī)、螺旋給料機(jī)和料倉(cāng)。最終的底料通過(guò)埋式刮板輸送機(jī)分配到爐前刮板機(jī)上進(jìn)行自動(dòng)加料，每臺(tái)設(shè)備都采用埋式或箱式密封，這樣可以很大的減少運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染，也可以保護(hù)工人的身體健康，提高周圍的環(huán)境質(zhì)量。 設(shè)計(jì)方案如圖2-1所示。 1. 進(jìn)料平臺(tái) 2.料斗棚 3.斗式提升機(jī) 4.平臺(tái)

12、 5.防雨棚 6.爬梯 7.埋式刮板機(jī) 8.三角支架 9.手動(dòng)頂絲閘門 10.下料漏槽 11.螺旋給料機(jī) 圖2-1 自動(dòng)化上底料系統(tǒng)設(shè)備方案  埋式刮板機(jī):通過(guò)輸送帶用于在封閉的料斗中輸送散裝物料，輸送帶連接到牽引鏈上。輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)奈锪现新裰鵂恳満凸伟?刮刀只占槽的橫截面的一部分,材料占大多數(shù)的通道截面，可以水平,傾斜和垂直輸送物料,在水平刮板輸送中使用扁條的刮刀,松散材料可以隨著刮板一起向前移動(dòng)是由于，埋入材料中的鏈條和刮板的松散材料層之間存在著切割力，而這個(gè)切割力又大于凹槽壁松散材料阻力[6]。此時(shí)的材料層高度和凹槽寬度的比值在一定范圍內(nèi)，因此材料也可以穩(wěn)定地流動(dòng)。 斗式提升

13、機(jī):通常用于各種物料的垂直輸送。斗提機(jī)可按牽引式分為帶式、環(huán)型和板式?？紤]到國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)水平、技術(shù)能力水平，以及結(jié)合自身使用習(xí)慣，國(guó)內(nèi)的用戶大多使用環(huán)鏈和帶斗式提升機(jī)。隨著使用用戶數(shù)量的增加，這兩種斗提機(jī)的技術(shù)發(fā)展受到越來(lái)越高的重視。高品質(zhì)合金鋼高圓鏈用于牽引組件，鏈輪具有可更換輪輞總成結(jié)構(gòu)，使用壽命長(zhǎng)，易更換[13]。為了避免出現(xiàn)滑移或者脫落現(xiàn)象，提升機(jī)的下部安裝有重力裝置，這個(gè)裝置能夠保持一定的張力，使斗提機(jī)可以自動(dòng)張緊。為了避免意外情況發(fā)生時(shí)對(duì)于斗提機(jī)的影響，料斗設(shè)計(jì)的具有一定的耐受性，發(fā)生故障時(shí)可以有效地保護(hù)零部件。斗式升降機(jī)適用于輸送粉狀、粒狀、小塊狀、體積密度小于1.5噸/立方米的粉類

14、研磨材料，如煤、礫石、水泥、砂粒、顆粒、肥料等。TH型斗式提升機(jī)適用于各種材料的垂直傳送,適合各種粉末、顆粒狀和小塊狀材料,材料溫度低于250°C在同一時(shí)間。 螺旋給料機(jī):俗稱“蛟龍”，是一種廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)、飼料、糧食、石油、建筑等行業(yè)的運(yùn)輸設(shè)備，適用于垂直、水平、傾斜輸送各種顆粒狀、粉末狀、小批量的物料。運(yùn)輸?shù)木嚯x為兩米至七十米不等，具體的尺寸可以根據(jù)要求進(jìn)行定制。螺旋給料機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單新穎，維修保養(yǎng)方便，密封性能好，各種操作指標(biāo)也非常先進(jìn)，因此非常適用于各種工藝設(shè)備。外部還配有防塵罩裝置，在工作的過(guò)程中也能有效的保護(hù)環(huán)境和工人的身體健康。 2.3 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 隨著現(xiàn)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科

15、學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)工業(yè)自動(dòng)化的要求也越來(lái)越高，傳統(tǒng)的燃煤系統(tǒng)只能通過(guò)控制操作面板來(lái)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，這種燃煤系統(tǒng)是手動(dòng)的，并且基于繼電器。繼電器的數(shù)量非常多，種類頻繁，設(shè)備也非常陳舊，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的故障率非常高[7]。當(dāng)有事故發(fā)生時(shí)不利于控制，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)[14]。而使用鍋爐自動(dòng)上底料系統(tǒng)時(shí)，以可編程控制器為系統(tǒng)核心，可以保證煤炭及時(shí)有序的運(yùn)輸，也可以保證鍋爐的正常運(yùn)行，在出現(xiàn)故障時(shí)能夠自動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)并處理。隨著現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展和自動(dòng)化技術(shù)的提高，工業(yè)鍋爐的規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，傳動(dòng)的送煤技術(shù)已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)代發(fā)展的需求，因此，研究鍋爐的自動(dòng)上底料系統(tǒng)是一個(gè)非常嚴(yán)重，并且極具現(xiàn)實(shí)意義的問(wèn)題。 根據(jù)需要達(dá)到的

16、系統(tǒng)自動(dòng)化要求，以及埋式刮板機(jī)，斗式提升機(jī)，螺旋給料機(jī)的技術(shù)參數(shù)，工作過(guò)程中可以采用繼電器控制系統(tǒng)或可編程控制器。繼電器控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格低廉，電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，同時(shí)繼電器的缺點(diǎn)也十分明顯，繼電器設(shè)備容易受外界的影響，使用壽命短，并且繼電器的控制系統(tǒng)非常不易于維護(hù)，主要應(yīng)用于早期的設(shè)備。 相比于繼電器控制系統(tǒng)，可編程控制器具有更多的優(yōu)點(diǎn)?？删幊炭刂破鞯沫h(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，具有更好的性能指標(biāo)，可以適應(yīng)惡劣的環(huán)境?？删幊炭刂破饕晕⑻幚砥鳛橄到y(tǒng)核心，有機(jī)的結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，微電子技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)等。另外，可編程控制器的使用壽命也很長(zhǎng)，便于維護(hù)保養(yǎng)，可以適用于多種自動(dòng)化控制，比傳統(tǒng)的繼電器技術(shù)具有更好的兼容

17、性，也區(qū)別于一般的微電腦控制系統(tǒng)，因此，目前工業(yè)中應(yīng)用的大多數(shù)是可編程控制器系統(tǒng)。 除去以上介紹的優(yōu)點(diǎn)外，可編程控制器在控制中還具有重要的作用，主要包括以下幾方面： （1） 可編程控制器具有靈活的結(jié)構(gòu)，不容易受環(huán)境的影響。只要在有電的情況下就可以進(jìn)行可編程控制器的安裝和設(shè)計(jì)。在安裝完成之后可以隨機(jī)的改變接口的數(shù)目。在這些因素的影響下，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)很高的工作效率，有效地防止了資源的浪費(fèi)。 （2） 在傳輸時(shí)可編程控制器的帶寬是穩(wěn)定的，具有很高的傳輸速度，可以很流暢的在線觀看DVD電影，可編程控制器能夠?yàn)楹芏鄳?yīng)用平臺(tái)提供速度保證，主要原因在于可編程控制器可以提供高達(dá)14MPS的帶寬。 （3）

18、可編程控制器的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是電力線網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在是廣泛并且無(wú)處不在的，對(duì)于高層建筑，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)可以在不破墻的情況下實(shí)施，但是這種操作非常復(fù)雜，并且需要部署較多的AP來(lái)滿足需求。就算可以部署很多的AP滿足系統(tǒng)的需求，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中也難免會(huì)產(chǎn)生一些信號(hào)盲區(qū)。電力線的規(guī)模巨大，相比于其他的網(wǎng)絡(luò)，電力線的應(yīng)用更廣泛，在生產(chǎn)生活中起著最基礎(chǔ)的作用。在實(shí)際運(yùn)行中，可以很直接的把PLC技術(shù)接入電力線系統(tǒng)中，這種技術(shù)可以給互聯(lián)網(wǎng)帶來(lái)的發(fā)展空間是巨大的，一旦該技術(shù)全面的進(jìn)入商業(yè)化，互聯(lián)網(wǎng)的普及也將開(kāi)始突飛猛進(jìn)的發(fā)展。最終的實(shí)現(xiàn)只需要用戶插入電源貓，可以直接完成互聯(lián)網(wǎng)接入，接收電視節(jié)目，撥打電話或者視頻通話等功能。 （

19、4）可編程控制器具有較低的成本。在應(yīng)用可編程控制器的時(shí)候不需要布線，可以直接利用現(xiàn)有的低壓配電設(shè)施，有效地節(jié)省了資源。使用可編程控制器不需要挖溝渠或者在墻上打洞，不會(huì)損壞公共設(shè)施或者地面，有效地節(jié)省了人力[8]。和傳統(tǒng)的控制器技術(shù)相比，可編程控制器大大降低了使用成本，并且可編程控制器的工期較短易于管理。在帶來(lái)便利性的同時(shí)也沒(méi)有提高經(jīng)濟(jì)成本，目前接入寬帶互聯(lián)網(wǎng)的用戶每月花費(fèi)大約在七十元左右，這與很多地方的非對(duì)稱數(shù)字用戶線路也是相同的。 （5）可編程控制器的應(yīng)用十分廣泛?？删幊炭刂破饕噪娏€作為通訊載體，為寬帶用戶提供最后一公里解決方案，廣泛的應(yīng)用于居民區(qū)，辦公區(qū)，生活區(qū)等各種區(qū)域，能夠?yàn)橛脩魩?/p>

20、來(lái)很多便利，只要房間有電源，就可以實(shí)現(xiàn)45MBPS高速上網(wǎng)沖浪，可以進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)瀏覽，在線觀看電影，視頻撥號(hào)通話等各種功能。實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)，語(yǔ)音，視頻，電源的融合。 可編程控制器技術(shù)目前已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于電力電子技術(shù)和自動(dòng)控制設(shè)備，這些新技術(shù)的應(yīng)用提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕了人工的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的提高也有很大幫助。而隨著社會(huì)的發(fā)展及自動(dòng)化控制的發(fā)展，代表現(xiàn)代電氣技術(shù)的變頻器也開(kāi)始了廣泛的應(yīng)用[15]。變頻機(jī)具有優(yōu)良的控制特性，在實(shí)現(xiàn)功能的同時(shí)還能節(jié)省成本，因此變頻器正起著越來(lái)越重要的作用。變頻器技術(shù)結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，相比于傳統(tǒng)的技術(shù)，變頻器技術(shù)能夠更好地改進(jìn)工藝流程，提高生產(chǎn)的自動(dòng)化水平，實(shí)現(xiàn)綠色生

21、產(chǎn)。在實(shí)際的加工過(guò)程中，變頻器技術(shù)的運(yùn)行十分流暢，可以實(shí)現(xiàn)很快的運(yùn)行速度，在結(jié)合了計(jì)算機(jī)技術(shù)的基礎(chǔ)上，變頻器技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)越來(lái)越快。 通過(guò)上述的比較分析可以確定，在循環(huán)流化床鍋爐的設(shè)計(jì)過(guò)程中，選擇可編程控制器為核心部件，從而實(shí)現(xiàn)控制三臺(tái)變頻器實(shí)現(xiàn)順序啟動(dòng)，逆序停止。同時(shí)也符合上底料系統(tǒng)自動(dòng)化的要求。根據(jù)自動(dòng)化系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝流程可以確定，啟動(dòng)順序?yàn)楣伟暹\(yùn)輸機(jī)、斗式提升機(jī)、螺旋給料機(jī)，停止順序和啟動(dòng)順序相反，控制系統(tǒng)原理圖如圖2-2所示。 圖2-2 自動(dòng)化上底料系統(tǒng)控制原理 3 底料輸送設(shè)備選型 經(jīng)過(guò)以下分析可以確定，循環(huán)流化床的三臺(tái)輸送設(shè)備的選型結(jié)果。 在整個(gè)進(jìn)料過(guò)程中，

22、首先需要考慮的是一次進(jìn)料需要的數(shù)量。只有計(jì)算出總量，才能確定每次進(jìn)料過(guò)程中三臺(tái)設(shè)備的總量，進(jìn)而推算出所需設(shè)備的型號(hào)。綜合考慮各種因素可以知道，所需要的總量比上螺旋給料機(jī)上料需要的時(shí)間可以得到螺旋給料機(jī)的輸送能力，確定好螺旋給料機(jī)的輸送能力之后可以確定其他兩臺(tái)設(shè)備的型號(hào)。為了使系統(tǒng)安全進(jìn)行，其他兩臺(tái)設(shè)備的輸送能力需要大于螺旋給料機(jī)的運(yùn)輸能力，這樣才不會(huì)造成物料在其他機(jī)器上卡住，同時(shí)埋式刮板機(jī)的運(yùn)輸能力也要大于斗式提升機(jī)，料倉(cāng)的容量要大于埋式刮板機(jī)的給料量。 其次需要考慮的是充分利用時(shí)間，盡量不要讓系統(tǒng)有多余的工作時(shí)間，這樣會(huì)造成資源的浪費(fèi)，勞動(dòng)生產(chǎn)率的降低。根據(jù)實(shí)際情況，將設(shè)備的啟動(dòng)時(shí)間進(jìn)行優(yōu)

23、化，從而可以充分地利用每臺(tái)設(shè)備。 考慮到料斗倉(cāng)結(jié)構(gòu)的問(wèn)題，每次送料可能會(huì)不均勻，因此設(shè)備的運(yùn)輸能力要大于基數(shù)[9]。通過(guò)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算可以知道，循環(huán)流化床鍋爐在每次點(diǎn)火之前需要鋪設(shè)材料，鋪設(shè)材料大約需要三個(gè)小時(shí)，共鋪設(shè)8.64立方米的材料[16]。因此底料裝載時(shí)間設(shè)置為半個(gè)小時(shí)，其中每臺(tái)輸送設(shè)備的運(yùn)輸能力都應(yīng)該在20立方米/每小時(shí)之上。在考慮了以上這些指標(biāo)和每臺(tái)機(jī)械設(shè)備的型號(hào)尺寸之后可以確定。運(yùn)輸過(guò)程中需要的三臺(tái)設(shè)備型號(hào)分別為MS250、TH250、LS250。這些設(shè)備的具體參數(shù)可以通過(guò)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)得到。三臺(tái)設(shè)備的外部都有外殼，可以有效的減少底料運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)于環(huán)境造成的污染，減少了粉塵的揮發(fā)。同時(shí)

24、還可以很好地保護(hù)工人的身體健康。 3.1 MS250埋式刮板上料機(jī) 埋式刮板機(jī)的運(yùn)輸過(guò)程十分靈活，根據(jù)不同輸送工藝的要求，他可以單機(jī)運(yùn)輸，也可以和其他機(jī)器組合運(yùn)輸，埋式刮板機(jī)在運(yùn)輸時(shí)可以水平或者傾斜，它通過(guò)在矩形的外殼內(nèi)移動(dòng)刮板鏈實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸。水平運(yùn)輸?shù)那闆r下，刮板鏈條給一個(gè)壓力，材料自身也有重力，這兩種力的影響可以使材料在運(yùn)動(dòng)方向上產(chǎn)生一種摩擦力，摩擦力作用于刮板機(jī)的內(nèi)部，從而可以保證材料各層之間的穩(wěn)定性。這種摩擦力可以克服機(jī)械運(yùn)動(dòng)過(guò)程中外部產(chǎn)生的摩擦阻力，保證了材料形成整體流，這個(gè)整體流就可以在刮板機(jī)內(nèi)部進(jìn)行運(yùn)輸。 本設(shè)計(jì)所選用的為MS250埋式刮板上料機(jī)，基本介紹如表3-1所示，MS

25、250埋式刮板上料機(jī)的二維模型如圖3-1所示，其中刮板機(jī)的長(zhǎng)度為35米。 表3-1 MS250埋式刮板上料機(jī)設(shè)備參數(shù) 名稱 設(shè)備參數(shù) 型號(hào) MS250 設(shè)計(jì)長(zhǎng)度 m 35 輸送量m3/h 36-72 輸送距離m < 80 刮板形式 T、U 輸送角度 < 150 鏈速m/s 0.2 圖3-1 刮板機(jī)示意圖 3.2 TH250斗式提升機(jī) 斗式提升機(jī)安裝在料斗之上，當(dāng)料斗里出現(xiàn)底料時(shí)，斗式提升機(jī)將它提升到一定的高度。主要是通過(guò)鏈條和頂輪實(shí)現(xiàn)，鏈條用于將底料傳送到頂部，頂輪用于翻轉(zhuǎn)，使提升機(jī)可以將底料倒入接收倉(cāng)內(nèi)部，從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸[10]。斗式

26、提升機(jī)內(nèi)部一般有兩條平行的傳送鏈，上邊有一對(duì)傳送鏈輪，下邊有一對(duì)反向鏈輪，或上邊有一對(duì)反向鏈輪，下邊有一對(duì)傳送鏈輪。斗式提升機(jī)的外部一般有機(jī)殼，可以防止底料運(yùn)輸過(guò)程中粉塵的飛揚(yáng)，從而減少對(duì)環(huán)境的污染。 本設(shè)計(jì)所選用的為TH250斗式提升機(jī)，基本介紹如表3-2所示。TH250斗式提升機(jī)的二維模型如圖3-2所示，其中提升機(jī)的高度為14米。 表3-2 TH250斗式提升機(jī)設(shè)備參數(shù) 名稱 設(shè)備參數(shù) 型 號(hào) TH250 輸送量 m3/h 31 48 料斗容量(l) 3.0 4.6 料斗型式 ZH SH 斗距(mm) 500 鏈條圓鋼直徑×節(jié)距（mm) 14

27、×50 鏈條環(huán)數(shù) 9 斗寬mm 250 主鏈輪節(jié)圓直徑（mm） 520 料斗運(yùn)行速度 (m/s) 1.2 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 44.11 物料上限塊度（mm） 30 圖3-2 斗提機(jī)示意圖 3.3 LS250螺旋給料機(jī) 螺旋給料機(jī)的輸送物料主要是飛塵狀、粒裝、小塊狀物料，在輸送時(shí)可選用水平、傾斜、豎直三種運(yùn)輸方案，一般運(yùn)輸距離在兩米到七十米之間。螺旋給料機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)新穎，操作維修也十分方便，因此廣泛地應(yīng)用于各種工業(yè)自動(dòng)化。 本設(shè)計(jì)選用LS250螺旋給料機(jī)，基本介紹見(jiàn)表3-3。LS250螺旋給料機(jī)的二維模型如圖3-3所示，其中螺旋機(jī)的長(zhǎng)度

28、為3米。 表3-3 LS250螺旋給料機(jī)設(shè)備參數(shù) 名稱 設(shè)備參數(shù) 規(guī)格型號(hào) 250 螺距 250 螺旋直徑 250 n-轉(zhuǎn)速r/min 90 Q-輸送量m3/h 22 n 71 Q 18 n 56 Q 14 n 45 Q 11 圖3-3 螺旋機(jī)示意圖 4 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 4.1 PLC 選型 隨著現(xiàn)代社會(huì)科技和自動(dòng)化水平的發(fā)展，市場(chǎng)上出現(xiàn)了越來(lái)越多PLC產(chǎn)品，可編程控制可以實(shí)現(xiàn)的功能也越來(lái)越完善。在進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，合理的選擇PLC產(chǎn)品的型號(hào)也是非常重要的，選擇合理可以提高整個(gè)控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)，既可以滿足當(dāng)前控制系統(tǒng)的需

29、求，同時(shí)還可以滿足未來(lái)發(fā)展的需要。在選擇PLC產(chǎn)品時(shí)，如果能夠合理的考慮到以上情況，一旦未來(lái)需要來(lái)擴(kuò)展內(nèi)存就只需要簡(jiǎn)單的更改一個(gè)模塊，想要滿足增加外圍的情況也只需要一個(gè)可用的通信接口。相反的，如果不能全面的考慮當(dāng)前和未來(lái)的目標(biāo)，所選用的PLC系統(tǒng)可能很快就會(huì)被時(shí)代淘汰。 在考慮到自動(dòng)上底料系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)的功能之后，選擇了德國(guó)西門子公司的S7-200型PLC，他在使用時(shí)可靠性較高，可以方便的擴(kuò)展，具有較靈活的使用特性，完全可以適用于一些復(fù)雜的小中型控制系統(tǒng)?；镜腃PU單元選用CPI226，集成24輸入/16輸出，總共有四十個(gè)IO點(diǎn)。在連接過(guò)程中可以擴(kuò)展到七個(gè)模塊，最大可以擴(kuò)展到248個(gè)IO點(diǎn)。

30、 4.2變頻器選型 作為當(dāng)前社會(huì)發(fā)展最快的技術(shù)之一，變頻器技術(shù)結(jié)合了電子信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)以及自動(dòng)控制原理等相關(guān)知識(shí)。發(fā)展的趨勢(shì)已經(jīng)逐步變成交流調(diào)速取代直流調(diào)速，這對(duì)于電氣技術(shù)來(lái)說(shuō)是一場(chǎng)新的歷史革命。變頻器的使用可以很好地改善工藝產(chǎn)品的質(zhì)量，推動(dòng)技術(shù)的進(jìn)步。通過(guò)合理的選擇變頻器的型號(hào)，最終可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。該系統(tǒng) 3臺(tái)變頻器的選型如表4-1所示。 表4-1 變頻器選型 電動(dòng)機(jī)容量/KW 變頻器型號(hào) 設(shè)備 11 Omron sysdrive inverter 400 V MS250埋式刮板機(jī) 5.5 Omron sysdrive 3G3M V A 4055

31、 Inverter 400 V TH250斗式提升機(jī) 2.2 Omron sysdrive 3G3M V A 4022 Inverter 400 V LS250螺旋給料機(jī) 4.3 I/O 分配 下表所示為輸入輸出的接口分配。 表4-2 輸入接口分配 名稱 代碼 總啟動(dòng)按鈕 SB1 I0.0 手動(dòng)運(yùn)行開(kāi)關(guān) SA1 I0.1 自動(dòng)運(yùn)行開(kāi)關(guān) SA2 I0.2 刮板運(yùn)輸機(jī)開(kāi)啟按鈕 SB2 I0.3 刮板運(yùn)輸機(jī)停車按鈕 SB3 I0.4 斗式提升機(jī)開(kāi)啟按鈕 SB4 I0.5 斗式提升機(jī)停車按鈕 SB5 I0.6 螺旋給料機(jī)開(kāi)啟按鈕

32、SB6 I0.7 螺旋給料機(jī)停車按鈕 SB7 I1.0 總停止按鈕 SB10 I1.3 刮板運(yùn)輸機(jī)行程開(kāi)關(guān) SQ1 I1.4 斗式提升機(jī)行程開(kāi)關(guān) SQ2 I1.5 螺旋給料機(jī)行程開(kāi)關(guān) SQ3 I1.6 表4-2 輸出接口分配 名稱 代碼 運(yùn)輸電動(dòng)機(jī) KM1 Q0.0 提升電動(dòng)機(jī) KM2 Q0.1 給料電動(dòng)機(jī) KM3 Q0.2 報(bào)警電動(dòng)機(jī) KM5 Q0.4 4.4 外部接線圖 下圖所示為PLC外部接線圖，輸入輸出口分別對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的按鈕或開(kāi)關(guān)、電動(dòng)機(jī)等，外部電壓為220V。 圖4-1 電動(dòng)機(jī)外部接線圖 圖4-

33、2 PLC外部接線圖 4.5 設(shè)備順序啟停程序設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)設(shè)備的分析以及需要實(shí)現(xiàn)的功能，確定了如下的程序設(shè)計(jì)，其中包括順序控制過(guò)程以及梯形圖程序。 4.5.1 順序控制過(guò)程 本節(jié)主要介紹了自動(dòng)上底料系統(tǒng)目標(biāo)動(dòng)作需要進(jìn)行的過(guò)程，分為自動(dòng)和手動(dòng)兩條線路，可以分開(kāi)運(yùn)行也可以同時(shí)運(yùn)行。如圖4-3所示。 圖4-3 順序控制過(guò)程圖 4.5.2 流程圖設(shè)計(jì) 本節(jié)主要是根據(jù)4.5.1所設(shè)計(jì)的流程圖，將各個(gè)元器件的代碼代入，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)順序啟停過(guò)程。如圖4-4所示。 圖4-4 流程圖 4.5.3 梯形圖設(shè)計(jì) 根據(jù)PLC各端口接線和系統(tǒng)預(yù)定功能，借助于PLC編

34、程軟件可對(duì)PLC進(jìn)行編程。相應(yīng)的PLC控制程序如下： 27 NETWORK 1 LD SM0.1 OR M0.1 ANI M0.2 ANI I1.7 ANI I2.0 ANI M1.4 OUT M0.1 NETWORK 2 LD M0.1 OR I0.2 OR M0.2 AND I1.7 ANI M0.3 OUT M0.2 NETWORK 3 LD M0.2 OR I0.

35、3 OR M0.3 AND I2.1 ANI M0.4 OUT M0.3 NETWORK 4 LD M0.3 AND I1.4 AND I2.5 OR I0.4 OR M0.4 ANI T37 ANI M0.5 OUT M0.4 NETWORK 5 LD M0.4 OR I0.5 OR M0.5 AND T37 ANI M0.6 OUT M0.5 NETWORK 6 LD M0.5 OR I0.6 OR M0.6 AND I1.5 AND I2.6 ANI

36、 T38 ANI M0.7 OUT M0.6 NETWORK 7 LD M0.6 AND T38 OR I0.7 OR M0.7 ANI M1.0 OUT M0.7 NETWORK 8 LD M0.7 AND I1.6 AND I2.7 OR I1.0 OR M1.0 ANI T39 ANI M1.1 OUT M1.0 NETWORK 9 LD M1.0 AND I2.2 OR M1.3 ANI M1.0 OUT M1.3 NETWORK 10 LD I2.5

37、 OR I2.6 OR I2.7 OUT M0.4 NETWORK 11 LD M0.1 AND I2.0 AND I1.7 OR I0.1 OR M1.4 ANI M1.5 ANI I2.0 ANI M2.3 ANI M2.6 OUT M1.4 NETWORK 12 LD M1.4 AND I2.4 OR I0.3 OR M1.5 ANI M1.6 OUT M1.5 NETWORK 13 LD M1.5 AND I1.3 AND I2.5 OR M1.6 ANI T37

38、 ANI M1.7 OUT M1.6 NETWORK 14 LD M1.6 AND T37 OR T4 OR M1.7 ANI M0.1 ANI T41 OUT M1.7 NETWORK 15 LD M1.4 AND I2.4 OR I0.5 OR M2.0 ANI M2.1 OUT M2.0 NETWORK 16 LD M2.0 AND I1.4 AND I2.6 OR M2.1 ANI T38 ANI M2.2 OUT M2.1 NETWORK 17 LD M2

39、.1 AND T38 OR I0.6 OR M2.2 ANI T42 ANI M0.1 OUT M2.2 NETWORK 18 LD M1.4 AND I2.4 OR I0.7 OR M2.3 ANI M2.4 OUT M2.3 NETWORK 19 LD M2.3 AND I1.5 AND I2.7 OR M2.4 ANI T39 ANI M2.5 OUT M2.4 NETWORK 20 LD M2.4 AND T39 OR I1.0 OR M

40、2.5 ANI M0.1 ANI T43 OUT M2.5 NETWORK 21 LD I2.5 OR I2.6 OR I2.7 OUT M0.4 END 結(jié)論 鍋爐自動(dòng)上底料系統(tǒng)在實(shí)際的工業(yè)自動(dòng)化控制中具有很高的實(shí)用價(jià)值，目前只是采用可編程控制器和繼電器技術(shù)對(duì)于控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造，隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，單機(jī)和整機(jī)容量的擴(kuò)大，自動(dòng)化上底料系統(tǒng)也在不斷優(yōu)化，主要體現(xiàn)在規(guī)模的逐步擴(kuò)大、自動(dòng)化程度的提高，控制器技術(shù)的發(fā)展等幾方面[12]。目前該系統(tǒng)可以達(dá)到的優(yōu)點(diǎn)如下所示： （1）結(jié)合現(xiàn)代自動(dòng)化技術(shù)，很好的實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)上底料，解決了工人勞動(dòng)強(qiáng)度大的問(wèn)題，

41、并且提高了生產(chǎn)的效率，為企業(yè)可以帶來(lái)很高的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于自動(dòng)化控制的發(fā)展也具有很高的紀(jì)念意義。 （2）在系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化方面，融合了PLC技術(shù)和變頻器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)系統(tǒng)的全自動(dòng)控制。 （3）系統(tǒng)中每臺(tái)設(shè)備均采用埋式或箱式密封，減少了底料運(yùn)輸過(guò)程中對(duì)于外部環(huán)境的污染，有效地防止了粉塵的揮發(fā)，同時(shí)也減少了粉塵對(duì)于工人身體健康的危害，真正實(shí)現(xiàn)了清潔能源的要求。 致謝 時(shí)光飛逝，大學(xué)的生活即將結(jié)束，當(dāng)寫(xiě)完論文的最后一部分也意味著即將與我所熱愛(ài)的校園揮手告別。校園生活教給了我很多，知識(shí)、成長(zhǎng)還有友情，也正是他們幫助我完成了這篇論文。 在此，我要特別感謝XX老師，因?yàn)樵诼L(zhǎng)的論文寫(xiě)作期，X

42、老師以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)術(shù)態(tài)度以及豐富的專業(yè)知識(shí)給了我大量的幫助和指導(dǎo)，為我整理了設(shè)計(jì)思路和研究框架，并對(duì)我所做的課題提出了有效的改進(jìn)方案，甚至犧牲自己的休息時(shí)間來(lái)我答疑解惑。正是因?yàn)橛心笇?dǎo)，我才能完成該篇文章，為此，再一次向X老師表示由衷的感謝。 其次，我要感謝大學(xué)四年里所有的任課老師和輔導(dǎo)員，是你們的辛苦工作才有了我的今天，學(xué)習(xí)上對(duì)我的嚴(yán)格要求，生活上對(duì)我們無(wú)微不至的關(guān)懷，感謝他們對(duì)我學(xué)習(xí)上和生活上的幫助。我要感謝四年陪我一起走過(guò)的同學(xué)、朋友，與他們一起學(xué)習(xí)、生活，是大學(xué)期間最快樂(lè)的時(shí)光，也讓我大學(xué)生活很充實(shí)。 最后我要感謝我的父母，正是因?yàn)樗麄?0多年的養(yǎng)育，才會(huì)有我現(xiàn)在的成績(jī)。雖然我還不能

43、為父母做太多，但我會(huì)用成績(jī)回報(bào)父母，將來(lái)用自己的能力報(bào)答父母。 參考文獻(xiàn) 1 陳克紅.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計(jì)、調(diào)試、運(yùn)行與檢修維護(hù)技術(shù)實(shí)用手冊(cè)[ M] .北京:當(dāng)代中國(guó)音像出版社,2004. 2 廖常初. P LC 編程及應(yīng)用[ M] .北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2002. 3 劉德昌.流化床燃燒技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用[ M] . 北京:中國(guó)電力出版社,1998 . 4 中國(guó)動(dòng)力工程 學(xué)會(huì). 火力 發(fā)電設(shè)備 技術(shù)手 冊(cè)[ M] .北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2000. 5 遼寧省電力工業(yè)局. 鍋爐運(yùn)行[ M] .北京: 中國(guó)電力出版社,1995 . 6 謝建軍,鐘 秦.循環(huán)流化床煙氣脫硫?qū)嶒?yàn)

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