烧结环冷自动卸料控制系统的设计(附件)【字数：11725】
摘 要近年来，随着科学技术的不断发展，可编程控制器已被广泛应用于各种生产机械和生产过程的自动控制中，作为目前工业自动化领域中最重要的基础设备，被称为“工业自动化三大支柱型产业之一”，本文就是采用PLC作为主控制器完成环冷小车自动卸料控制系统的设计。在深入了解了梅钢烧结厂环冷小车的运行现状的基础上，分析了实现自动放料需要克服的问题，设想问题的解决方案，并提出了采用PLC作为整个控制系统的主控制器来实现环冷小车自动卸料的设计方案。本文首先简单介绍了烧结厂环冷小车自动卸料的工艺流程，然后详细的介绍了控制系统总体的设计方案，总体方案设计分为硬件设计和软件编程两个部分，硬件设计主要介绍了控制系统的硬件组成并完成了PLC外部接线图。在进行软件设计时采用了模块化的设计思想，下位机PLC采用的是西门子专用编译软件STEP7进行梯形图程序的编写，上位机利用组态软件完成人机监控画面的设计，最后通过对系统的调试和仿真，然后进行系统梳理，纠正和完善设计的不足之处，确保系统能够平稳运行。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题研究的目的及意义 1
1.3课题研究的主要内容 2
第二章 烧结环冷自动卸料控制系统概述 3
2.1烧结厂环冷小车自动卸料流程介绍 3
2.2自动卸料控制系统技术的应用发展 4
第三章 现有控制系统存在的问题及分析 6
3.1存在的问题及造成的影响 6
3.2问题出现原因的分析 6
3.3现有控制系统问题对策 7
第四章 控制系统的自动化改造 8
4.1控制系统改造方案概述 8
4.2控制系统的硬件改进 8
4.2.1环冷小车的运动流程 8
4.2.2控制系统主要设备清单 12
4.2.3 PLC的选择 13
4.2.4 PLC接线图的设计 13
4.2.5 I/O地址分配 14
4.3控制系统软件程序的改进 15
4.3.1程序流程图设计 15
4.3.2梯形图设计 16
第五章 控制系统自动化改造的效果 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
总结 17
5.1自动卸料控制系统的调试仿真 17
5.1.1组态软件概述 17
5.1.2人机界面的设计 17
5.2运行结果及总结 18
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
附录A 23
第一章 绪论
1.1课题研究的背景
伴随着工业4.0的步伐，梅钢烧结厂对于设备自动化水平的要求越来越高，厂部要求设备工作在安全、自动、可控、高效的状态。5#烧结环冷卸料小车就是其中的一个典型案例。5#烧结自投运以来，环冷机下部24个卸灰阀及卸料小车一直工作在手动放料的模式，环冷卸料小车负责把环冷机下部 24 个卸灰阀的碎料运至卸料点，碎料由卸料点经过分料器至烧冷1b 胶带机。由两名操作人员配合作业，一人跟踪小车，一人在机旁操作箱操作小车进行正、反向运动，当小车行驶到需要放料的仓位时，跟踪小车的操作人员通过对讲机向机旁操作箱操作人员发出停车指令，小车停止后，由跟踪小车的操作人员手动将卸灰阀的下阀重锤抬起进行放料，放料完毕后，向机旁操作箱操作工发出小车开回卸料点的指令，将小车开回卸料点，24个卸灰阀依次进行放料操作。操作人员之间的交流主要是依靠对讲机来完成的，由于现场环冷风机运行时发出的噪声很大，对讲机听不清楚，所以很难保证信息传输的准确性。放料方式原始，劳动强度很大，存在很大的安全风险。因此本课题就是利用西门子公司的S7200系列PLC和WINCC组态软件对环冷卸料小车控制系统存在的问题加以解决和改善，实现烧结厂环冷小车的自动卸料控制。
1.2课题研究的目的及意义
目的：在对梅钢烧结厂环冷小车自动卸料流程以及相关设备概况有了一定了解的基础上，对梅钢烧结厂环冷小车在卸料过程出现问题的原因进行分析，设想问题的解决方案，并最终提出解决问题的措施。重新设计环冷小车自动卸料的控制系统，使之能够满足卸料小车的自动化、调整方便灵活的功能要求，从而实现烧结生产的顺产，稳产。
意义：本文由于软硬件设计的不合理，环冷小车一直不能自动卸灰。环冷小车的电气控制方式为手动定位，这种控制方式存在生产效率低，劳动强度大的缺点。所以本次设计就是为了实现5#烧结电气作业区环冷小车卸灰放料过程的自动控制。并通过使用组态软件配置的形象逼真的人机界面，使该控制系统的操作方式更加灵活、方便。这种方法对其他生产线及设备的控制都具有一定的参考价值。将可编程序控制器应用于环冷小车卸灰放料过程的自动控制，一方面它不仅降低了工人们的劳动强度，而且还改善了工人们的工作环境；另一方面不仅提高了小车卸料的工作效率，而且还降低了运行成本，提高了管理水平。PLC能够使整个系统具有连线简单，控制速度快，精度高、稳定性、可靠性和可维护性好、安装、维修和改造方便的优点，对企业提高设备的自动化水平有着积极的意义。
1.3课题研究的主要内容
针对梅钢烧结厂环冷小车在卸料过程中出现的诸多问题，设想问题的解决方案，并重新设计梅钢烧结厂环冷小车自动卸灰放料的控制系统，该控制系统的设计要求是采用西门子S7200系列PLC作为整个控制系统的核心部分，根据设备和工艺的要求设计控制的硬件系统（包括现场卸灰用的电磁阀、PLC硬件系统，PLC软件程序和仿真监控画面），最终实现生产工艺流程的需要。
在本系统设计中PLC采用的是SIMATIC S7200系列产品，输入模块接收的是24V电源信号，而在现场用的是220V电源，而且现场的卸灰阀的动力电源也是220V，这样PLC的24V输入信号和卸灰阀的220V电源在一个现场操作箱内，就容易混线。因此，将现场的电压等级由24V转变为220V，为下一步小车极限改型创造条件，具体方法是将现场的电压等级用220V，这样保持现场操作箱的电压等级相同，然后在电磁站PLC柜内做一块转换盘，把220V电压输入信号通过继电器隔离转变为24V输入计算机，这样就避免了计算机模块烧损的问题。
为了减少小车到位限位开关损坏的频率，规范了小车轨道的型号，尽量减少不同段轨道之间的偏差。将小车位置极限及卸灰阀极限引入PLC输入作为故障显示、报警及相关小车位置、阀门的控制，所有的阀门输出均由PLC控制。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究的背景 1
1.2课题研究的目的及意义 1
1.3课题研究的主要内容 2
第二章 烧结环冷自动卸料控制系统概述 3
2.1烧结厂环冷小车自动卸料流程介绍 3
2.2自动卸料控制系统技术的应用发展 4
第三章 现有控制系统存在的问题及分析 6
3.1存在的问题及造成的影响 6
3.2问题出现原因的分析 6
3.3现有控制系统问题对策 7
第四章 控制系统的自动化改造 8
4.1控制系统改造方案概述 8
4.2控制系统的硬件改进 8
4.2.1环冷小车的运动流程 8
4.2.2控制系统主要设备清单 12
4.2.3 PLC的选择 13
4.2.4 PLC接线图的设计 13
4.2.5 I/O地址分配 14
4.3控制系统软件程序的改进 15
4.3.1程序流程图设计 15
4.3.2梯形图设计 16
第五章 控制系统自动化改造的效果 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
总结 17
5.1自动卸料控制系统的调试仿真 17
5.1.1组态软件概述 17
5.1.2人机界面的设计 17
5.2运行结果及总结 18
结束语 20
致 谢 21
参考文献 22
附录A 23
第一章 绪论
1.1课题研究的背景
伴随着工业4.0的步伐，梅钢烧结厂对于设备自动化水平的要求越来越高，厂部要求设备工作在安全、自动、可控、高效的状态。5#烧结环冷卸料小车就是其中的一个典型案例。5#烧结自投运以来，环冷机下部24个卸灰阀及卸料小车一直工作在手动放料的模式，环冷卸料小车负责把环冷机下部 24 个卸灰阀的碎料运至卸料点，碎料由卸料点经过分料器至烧冷1b 胶带机。由两名操作人员配合作业，一人跟踪小车，一人在机旁操作箱操作小车进行正、反向运动，当小车行驶到需要放料的仓位时，跟踪小车的操作人员通过对讲机向机旁操作箱操作人员发出停车指令，小车停止后，由跟踪小车的操作人员手动将卸灰阀的下阀重锤抬起进行放料，放料完毕后，向机旁操作箱操作工发出小车开回卸料点的指令，将小车开回卸料点，24个卸灰阀依次进行放料操作。操作人员之间的交流主要是依靠对讲机来完成的，由于现场环冷风机运行时发出的噪声很大，对讲机听不清楚，所以很难保证信息传输的准确性。放料方式原始，劳动强度很大，存在很大的安全风险。因此本课题就是利用西门子公司的S7200系列PLC和WINCC组态软件对环冷卸料小车控制系统存在的问题加以解决和改善，实现烧结厂环冷小车的自动卸料控制。
1.2课题研究的目的及意义
目的：在对梅钢烧结厂环冷小车自动卸料流程以及相关设备概况有了一定了解的基础上，对梅钢烧结厂环冷小车在卸料过程出现问题的原因进行分析，设想问题的解决方案，并最终提出解决问题的措施。重新设计环冷小车自动卸料的控制系统，使之能够满足卸料小车的自动化、调整方便灵活的功能要求，从而实现烧结生产的顺产，稳产。
意义：本文由于软硬件设计的不合理，环冷小车一直不能自动卸灰。环冷小车的电气控制方式为手动定位，这种控制方式存在生产效率低，劳动强度大的缺点。所以本次设计就是为了实现5#烧结电气作业区环冷小车卸灰放料过程的自动控制。并通过使用组态软件配置的形象逼真的人机界面，使该控制系统的操作方式更加灵活、方便。这种方法对其他生产线及设备的控制都具有一定的参考价值。将可编程序控制器应用于环冷小车卸灰放料过程的自动控制，一方面它不仅降低了工人们的劳动强度，而且还改善了工人们的工作环境；另一方面不仅提高了小车卸料的工作效率，而且还降低了运行成本，提高了管理水平。PLC能够使整个系统具有连线简单，控制速度快，精度高、稳定性、可靠性和可维护性好、安装、维修和改造方便的优点，对企业提高设备的自动化水平有着积极的意义。
1.3课题研究的主要内容
针对梅钢烧结厂环冷小车在卸料过程中出现的诸多问题，设想问题的解决方案，并重新设计梅钢烧结厂环冷小车自动卸灰放料的控制系统，该控制系统的设计要求是采用西门子S7200系列PLC作为整个控制系统的核心部分，根据设备和工艺的要求设计控制的硬件系统（包括现场卸灰用的电磁阀、PLC硬件系统，PLC软件程序和仿真监控画面），最终实现生产工艺流程的需要。
在本系统设计中PLC采用的是SIMATIC S7200系列产品，输入模块接收的是24V电源信号，而在现场用的是220V电源，而且现场的卸灰阀的动力电源也是220V，这样PLC的24V输入信号和卸灰阀的220V电源在一个现场操作箱内，就容易混线。因此，将现场的电压等级由24V转变为220V，为下一步小车极限改型创造条件，具体方法是将现场的电压等级用220V，这样保持现场操作箱的电压等级相同，然后在电磁站PLC柜内做一块转换盘，把220V电压输入信号通过继电器隔离转变为24V输入计算机，这样就避免了计算机模块烧损的问题。
为了减少小车到位限位开关损坏的频率，规范了小车轨道的型号，尽量减少不同段轨道之间的偏差。将小车位置极限及卸灰阀极限引入PLC输入作为故障显示、报警及相关小车位置、阀门的控制，所有的阀门输出均由PLC控制。
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