1、攀枝花学院毕业设计（论文） 摘要摘 要自动布料控制系统主要包括矿仓料位检测与控制；布料小车位置检测与控制；以及对相关设备实施逻辑连锁与保护控制，确保整个系统安全、稳定、高效的运行。在焦化配料过程中，配煤仓出现混煤对产品质量有着直接的影响。目前大多数焦化厂配煤布料系统中布料方式都是布料工人实现布料，极易造成混煤和堵料斗等质量事故。针对传统的布料形式的弊端，设计出高效稳定的自动布料控制系统显得尤为的重要。本自动布料控制系统以炼焦厂煤的自动布料为主体工艺，采用 PLC 为核心处理器，结合电气控制技术、检测技术将现场所有控制设备构建为分布式系统，通过软件编程和软硬件组态技术实现自动布料的现代化监控与管
2、理。开发出性能优良的、适用于各型焦炉的 PLC 控制系统；控制系统包括布料小车位置检测系统、料仓料位检测系统、信号的处理及传输和布料小车连锁控制系统。关键字 料位检测，可逆皮带，PLC，电气控制 攀枝花学院毕业设计（论文） ABSTRACT IABSTRACTAutomatic distributing control system mainly includes the material level in ore bins detection and control; Cloth car position detection and control; And the related equi
3、pment implementation logic chain control and protection, to ensure the system safe, stable and efficient operation. Appeared in the process of coking ingredients, with coal blended coal has a direct affect the quality of product. Currently most coking plant blending cloth fabric information in the s
4、ystem are workers achieve cloth, cloth is easily mixed coal and quality accidents such as wall hopper. Aimed at the disadvantages of traditional forms of material, design of efficient and stable automatic distributing control system is particularly important. This automatic control system to coking
5、plant coal automatic fabric cloth as the main body craft, USES the PLC as the core processor, combined with electric control technology, detection technology will build field all control equipment for the distributed system, through the software programming and hardware and software configuration te
6、chnology to realize the modernization of the automatic cloth monitoring and management. Develop excellent performance, suitable for various types of coke oven of PLC control system; Control system including cloth car position detection system, bin material level detection system, signal processing a
7、nd transmission and cloth car chain control system.Keywords Material position detection, reversible belt, PLC, electric control攀枝花学院毕业设计（论文） 目录0目 录摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论 .31.1 课题背景 .31.2 课题综述 .31.2.1 本课题研究的意义 .31.2.2 自动布料控制系统的发展现状 .42 自动布料控制系统的工艺流程 .53 自动布料控制系统的选择 .73.1 继电器-接触器控制 .73.2 PLC 控制 .73.2.1
8、 PLC 的发展历程 .73.2.2 PLC 的特点 .73.2.3 PLC 的主要构成和各主要部分的功能 .83.2.4 PLC 控制系统的设计基本原则 .93.3 继电器-接触器控制与 PLC 控制结合 .93.4 控制方案的比较和选择 .104 自动布料原理的设计 .115 设备的选择 .125.1 检测及电气设备的选择 .125.2 PLC 的选型 .125.2.1 选型分析 .125.2.2 系统的安装 .135.2.3 PLC 选型的确定 .135.2.4 输入/输出模块的选择 .145.2.5 抗干扰措施 .146 控制系统的设计 .156.1 控制系统工作原理 .156.1.1
9、 运料小车的运动流程 .156.1.2 设备控制要求 .156.1.3 控制系统图 .166.1.4 PLC 框架配置图 .17攀枝花学院毕业设计（论文） 目录16.2 系统资源分配 .176.2.1 IO 地址分配 .176.2.2 数字量输入部分 .186.2.3 数字量输出部分 .186.2.4 内部继电器部分 .186.3 电气原理图 .196.4 PLC 程序 .217 总结与展望 .277.1 本文主要完成的工作及总结 .277.2 工作展望 .27参 考 文 献 .28致 谢 .29攀枝花学院毕业设计（论文） 1 绪论21 绪论1.1 课题背景自动布料控制系统通过对矿仓料位的检测
10、，实现矿仓的优先布料和均匀布料，以达到煤料合理分布的目的。自动布料控制系统主要包括：矿仓料位检测与控制；布料小车检测与控制；以及对相关设备实施逻辑连锁与保护控制，确保整个系统安全、稳定、高效的运行。目前先进的自动布料控制系统特点：采用了先进的控制系统；自动、手动的切换功能使控制系统更加方便管理；高可靠的仪表配置使系统运行更持久；优秀的控制软件使系统更具智能化；高效的控制使操作更简单方便也节约了生产成本。在我国国民经济中钢铁行业是占有十分重要地位的基础性行业，国民经济的整体发展离不开钢铁行业的生产发展。就现在钢铁行业而言，钢铁行业发展的主要矛盾已经不是钢铁产品数量，目前钢铁行业面临的紧迫任务是加
11、速结构调整、转变增长方式、提高综合竞争力。由近年来世界经济的影响，钢铁行业发展受到了很大影响，行业内的设备技术更新已经成为制约钢铁行业发展的瓶颈。在冶炼钢铁的过程中，钢铁冶炼的原料焦炭是不可缺少的。冶炼的效率与焦炭质量的高低有着密不可分的联系。而在焦炭的生成过程中，导致燃煤燃烧不充分的原因很多，比如，煤层高低不平，分配不均等问题。这极大的影响了焦炭燃烧的效率，也增加了能源损耗。在焦化配煤布料的过程中，如果配煤仓出现了混煤的事故，这会对产品的质量有直接的影响。目前大多数焦化厂配煤布料系统中布料方式都是布料工人实现布料，极易造成混煤和堵料斗等质量事故。针对传统的布料形式的弊端，设计出高效稳定的自动
12、布料控制系统显得尤为的重要。1.2 课题综述1.2.1 本课题研究的意义在炼焦厂生产过程中，设备出现故障导致的生产停产会造成巨大的经济损失，因此，有一套操作维修方便、布料高效均匀、自动化程度高、性能稳定、故障率低的布料控制系统就尤为重要。自动布料控制系统的研究，是过程控制与现代先进科学技术的有机结合，使得现代新技术在传统布料控制系统中得到推广和应用。极大的提高了布料的生产自动化程度和可靠性，是自动布料控制系统革命性的进步，此系统还可用于混泥土布料，石灰窑布料等场合，具有很大的实用价值和推广意义。攀枝花学院毕业设计（论文） 1 绪论31.2.2 自动布料控制系统的发展现状目前大多数焦化厂配煤工艺
13、中煤的自动布料都是由操作工来完成。在布料的过程中，布料车的控制都是有操作工手动完成，缺乏有效的自动布料控制系统。其现场的环境恶劣，粉尘噪音也很污染严重，对工人的身体健康有极坏的影响，工作人员作业时的情绪和心态很容易受到影响，同时工人的专业素质和技术水平高低，与其同时工作的堆取料机的工人的配合默契度等都会影响配煤中煤的布料操作，这样就容易操作混煤错仓的严重事故。传统的布料方式故障率较高，操作界面和程度复杂，现场需人值守操作，自动化程度不高，也增加了生产成本，维修也不方便。当今世界正进入一个新的发展时期，在国际竞争中，我国钢铁企业的生产规棋、成本、质、环保和效益等方面与发达国家相差太大，这让我们面
14、临着极大危机，因此采用高新技术改造传统工业，降低成本，稳定优化生产，提高市场竞争力将成为我国切铁企业追求的目标。随着自动化技术的发展，应用的工厂的自动化技术日趋成熟，工厂自动化程度也越来越高，全自动化控制煤的布料定会取代传统的布料方式。同时改善企业生产、经营环境，将成为刚铁企业未来发展的趋势。攀枝花学院毕业设计（论文） 2 自动布料控制系统的工艺流程42 自动布料控制系统的工艺流程本自动布料控制系统以炼焦厂煤的自动布料为主体工艺，采用 PLC 为核心处理器，结合电气控制技术、检测技术将现场所有控制设备构建为分布式系统，通过软件编程和软硬件组态技术实现自动布料的现代化监控与管理。开发出性能优良的
15、、适用于各型焦炉的 PLC 控制系统；控制系统包括布料小车位置检测系统、料仓料位检测系统、信号的处理及传输和布料小车连锁控制系统。料仓料位传感器通过线路将信号传给 PLC，PLC 经过运算处理将行动指令通过线路传给小车，小车通过可逆皮带电机运动到达指定位置并将料放到指定斗槽中。集控室通过设定相应的参数，实现了整个布料系统设备的自动连锁和料仓上的可逆小车的自动行走控制，杜绝了人为因素造成的混料、错仓等质量事故的发生。有效的实现了自动布料控制，焦炭的质量也得到了提高，降低了能源损耗，提高了生产效率和经济效益。通过编程，小车会自动判断当前所处仓位和具体位置坐标，选定目标料仓可让小车自动运行到指定位置
16、进行布料。布料小车皮带布料小车1#斗槽 2#斗槽 3#斗槽 4#斗槽 7#斗槽6#斗槽5#斗槽俯视图攀枝花学院毕业设计（论文） 2 自动布料控制系统的工艺流程5图 2.1 自动布料控制系统流程图图 2.2 某工厂现场生产的示意图攀枝花学院毕业设计（论文） 2 自动布料控制系统的工艺流程6根据现场工艺流程，我们可实现：1. 布料小车的位置检测2. 布料小车连锁控制3. 布料小车的自动控制系统是集成计算机技术、网络通讯技术、PLC 控制技术和感应无线技术为一体的自动化生产控制及管理系统，布料小车控制管理系统由三大部分构成：中央控制部分、料车定位控制部分、布料小车连锁控制部分。采用无线编码电缆技术进
17、行料车的走行精确定位，实时监控料车走行、料车卸料过程，实现移动机车的无人作业，降低现场作业人员的劳动强度，提高工作效率，实现安全高效、自动化生产。攀枝花学院毕业设计（论文） 3 自动布料控制系统的选择73 自动布料控制系统的选择3.1 继电器-接触器控制该系统由接触器、继电器、主令电器和保护电器等元件组成，按照一定的控制逻辑接线组成的控制系统。它包含控制线路、主电路、照明电路及辅助电路组成。其工作原理就是采用硬接线逻辑，利用继电器触点的串联或并联，及延时继电器的滞后动作等组成控制逻辑，从而实现对电动机、皮带机机械设备的起动、停止、反向、调速的顺序控制和自动保护功能。采用继电器接触器控制系统实现
18、煤的自动布料控制，线路成本低廉，控制方式直观、操作简单、维护调整方便，现场人员容易掌握，但它体积较大，控制速度慢，改变控制功能必须通过改变接线来完成，适合简单控制的部分。3.2 PLC 控制3.2.1 PLC 的发展历程从 1969 年到现在，PLC 的发展过程可分为四个阶段：第一阶段 PLC 功能简单，机种单一，只有逻辑控制功能，采用的是磁芯存储器存储，没有形成系列。第二阶段 PLC 增加了数字运算、传递、比较等功能，产品也替换成了 8 位的微处理器和半导体存储器，能完成模拟量控制，初步形成系列。第三阶段 PLC 的功能和处理速度大大增加，向多微处理器方向发展，增加了多种特殊功能，如浮点数运
19、算、平方、三角函数等自诊断功能，容错技术迅速发展。第四阶段该阶段 PLC 能完成对整个车间（或整个工厂）的监控，可在 CRT 上显示多种多样的现场图像，CRT 的画面可代替仪表盘的控制，可做各种控制和管理工作，十分灵活方便；可以将多台 PLC 连接起来与大系统连成一体，网络资源也能共享；除了有传统的梯形图、流程图、语句表编程语言，还有用于机床控制的数控语言等。虽然 PLC 发展至今只有四十多年的历史，但随着微处理器技术的发展，可编程序逻辑控制器也得到了迅猛发展，并以其良好的性能满足了生产的需要。PLC 正由整体结构向小型模块化结构发展。小型的 PLC 配置更加灵活，功能不断增强，并将以前大、中型 PLC 才有的功能部分移植到其上，如模拟量处理等。为了满足大规模控制系统的需要，PLC 的 I/O 点数、微处理器的位数都将增加，也将采取多 CPU 并行工作和增加存储器容量来提升 PLC 的功能。PLC 控制系统将与智能控制系统进一步相互渗透和结合，近年来出现了很多智能模块，如通信模块、快速响应模块、模拟量 I/O 模块、高速计数模块等，这些带 CPU 和存储器的智能模块扩展了 PLC 功能，提高了 PLC 的适应性和可靠性，扩大了 PLC
