高爐上料系統(tǒng)的plc控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　第1章 緒論2</b></p><p><b>　　1.1 概述2</b></p><p>　　1.2高爐上料系統(tǒng)的PLC自動(dòng)控制研究的目的、意義2</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外PLC研究和發(fā)展

2、的現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3.1國(guó)外PLC發(fā)展及典型應(yīng)用概況3</p><p>　　1.3.2國(guó)內(nèi)PLC的發(fā)展和應(yīng)用4</p><p>　　1.4 PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)5</p><p>　　1.5 設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)5</p><p>　　1.5.1主要研究?jī)?nèi)容5</p>&l

3、t;p>　　1.5.2主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)6</p><p>　　第 2章 高爐上料系統(tǒng)的供配電設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.1 相關(guān)概念6</p><p>　　2.2 負(fù)荷計(jì)算方法8</p><p>　　2.3 系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)及控制要求10</p><p>　　2.4 高爐上料系統(tǒng)裝置的相關(guān)控制11<

4、;/p><p>　　第3章 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.1 確定I/O設(shè)備11</p><p>　　3.2 PLC的選型11</p><p>　　3.3 I/O點(diǎn)的分配與接線圖13</p><p>　　3.3.1 PLC輸入和輸出I/O點(diǎn)分配如下表：13</p>&

5、lt;p>　　3.3.2繪制I/0接線圖：（見附圖）17</p><p>　　第4章 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)17</p><p>　　4.1程序說明17</p><p>　　4.3安全保護(hù)及其措施18</p><p>　　第5章 結(jié)論與展望19</p><p>　　5.1 結(jié)論19</p&

6、gt;<p>　　5.2 展望19</p><p><b>　　致謝20</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)20</b></p><p><b>　　第1章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 概述</b>&l

7、t;/p><p>　　可編程控制器（PLC）是近二十年發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，其最初是為了取代繼電器控制系統(tǒng)而發(fā)明，多用順序邏輯控制中，如：高爐上料、電梯控制、貨物存取等；隨著PLC技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)已能實(shí)現(xiàn)對(duì)模擬量的控制，應(yīng)用于各種閉環(huán)過程控制中及構(gòu)成DCS  。德國(guó)西門子公司是一家世界領(lǐng)先的PLC制造廠家，生產(chǎn)s7-200.s7-300,s7-400等多種型號(hào)、不同檔次的產(chǎn)品，A系列可編程控制器是

8、其生產(chǎn)的一個(gè)不斷完善的中小型可編程控制器系列，具有功能強(qiáng)大、處理快速的處理器，較大的存儲(chǔ)容量和豐富的指令集，能實(shí)現(xiàn)多種控制任務(wù)。</p><p>　　1.2高爐上料系統(tǒng)的PLC自動(dòng)控制研究的目的、意義</p><p>　　高爐上料是整個(gè)高爐冶煉生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，擔(dān)負(fù)著為煉鐵高爐提供原料的功能，其將來自料倉(cāng)的各種原料按一定的配料比送到高爐內(nèi)進(jìn)行冶煉。整個(gè)上料過程大部分是順序邏輯控制，涉及到一些

9、模擬量控制，但沒有反饋，不構(gòu)成閉環(huán)過程控制，故而多采用可編程控制器（PLC）進(jìn)行控制。主要作用是將煉鐵所需的各種原料源源不斷地送到高爐內(nèi)，保證高爐煉鐵的正常需要，而整個(gè)高爐上料卷揚(yáng)系統(tǒng)的核心就是料車的主提升設(shè)備。早期的傳動(dòng)調(diào)速控制方法多采用串極、直流或轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制方式，設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低，維護(hù)方便等特點(diǎn)。高爐自動(dòng)上料應(yīng)用非常普遍，長(zhǎng)度是有限的，為把物料從槽下料倉(cāng)搬運(yùn)到爐頂上，采用料車升降機(jī)，以提高生產(chǎn)效率。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐表明，該設(shè)計(jì)思路

10、正確，運(yùn)行可靠，能達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的要求。中小型高爐上料主要是卷揚(yáng)料車上料，由于料車上料占地面積小，在中小高爐中得到廣泛的應(yīng)用，如中型高爐卷揚(yáng)系統(tǒng)采用雙電機(jī)控制，小高爐采用單電機(jī)控制。卷揚(yáng)上料系統(tǒng)的主要過程是：各種原料經(jīng)過槽下配料后放入中間料斗，料車到料坑后，料斗把料放入料車，料斗閘門關(guān)到位后，料車啟動(dòng)，到達(dá)爐頂。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外PLC研究和發(fā)展的現(xiàn)狀</p><p>

11、　　多年來，可編程控制器（以下簡(jiǎn)稱PLC）從其產(chǎn)生到現(xiàn)在，實(shí)現(xiàn)了接線邏輯到存儲(chǔ)邏輯的飛躍；其功能從弱到強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進(jìn)步；其應(yīng)用領(lǐng)域從小到大，實(shí)現(xiàn)了單體設(shè)備簡(jiǎn)單控制到勝任運(yùn)動(dòng)控制、過程控制及集散控制等各種任務(wù)的跨越。今天的PLC在處理模擬量、數(shù)字運(yùn)算、人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)的各方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用。</p><p>　　1.3.1國(guó)外PLC發(fā)

12、展及典型應(yīng)用概況</p><p>　　自從1969年美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司(DEC)研制出世界上第一臺(tái)PLC(PDP-14型),并在通用汽車公司自動(dòng)裝配線上的試用，獲得成功，從而開創(chuàng)了工業(yè)控制新時(shí)期。1971年,日本從美國(guó)引進(jìn)了這項(xiàng)新技術(shù),很快研制成功日本的第一臺(tái)PLC(DSC)；1973年,西歐國(guó)家也研制出他們的第一臺(tái)PLC。到80年代初，PLC在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。這個(gè)時(shí)期可編程控制器發(fā)展的特點(diǎn)是大規(guī)模、

13、高速度、高性能、產(chǎn)品系列化。這個(gè)階段的另一個(gè)特點(diǎn)是世界上生產(chǎn)可編程控制器的國(guó)家日益增多，產(chǎn)量日益上升。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。</p><p>　　目前,世界上幾個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家,如美國(guó)、德國(guó)、日本、英國(guó)、法國(guó)等都有幾十家企業(yè)能夠生產(chǎn)上千種各類PLC產(chǎn)品,其能夠?qū)崿F(xiàn)的功能也越來越多。PLC作為一種很有特色和發(fā)展前途的新型工業(yè)控制裝置，在各行各業(yè)中得到了非常廣泛的應(yīng)用。例如在電力工業(yè)中,用于發(fā)電機(jī)和變壓器

14、監(jiān)控系統(tǒng)；在冶金工業(yè)中,用于軋鋼機(jī)運(yùn)行的控制；在機(jī)械工業(yè)中,用于數(shù)控機(jī)床的控制；在食品工業(yè)中,用于飲料灌裝生產(chǎn)線的控制；在公共事業(yè)中,用于電梯控制,城市交通控制等。使用情況主要分為如下幾類：</p><p>　　① 開關(guān)量邏輯控制：取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實(shí)現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺(tái)設(shè)備的控制，也可用于多機(jī)群控及自動(dòng)化流水線。如注塑機(jī)、印刷機(jī)、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 </

15、p><p>　?、?工業(yè)過程控制：在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中，存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量（即模擬量），PLC采用相應(yīng)的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場(chǎng)合有非常廣泛的應(yīng)用。 </p><p>　　③ 運(yùn)動(dòng)控制：PLC可以用于圓周運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)

16、的控制。一般使用專用的運(yùn)動(dòng)控制模塊，如可驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，廣泛用于各種機(jī)械、機(jī)床、機(jī)器人、電梯等場(chǎng)合。 </p><p>　?、?數(shù)據(jù)處理：PLC具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 </p><p>　?、?通

17、信及聯(lián)網(wǎng)：PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，現(xiàn)在的PLC都具有通信接口，通信非常方便。 </p><p>　　為了適應(yīng)大中小型企業(yè)的不同需求,進(jìn)一步擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,PLC正朝著以下方向發(fā)展:</p><p>　　① 低檔PLC向小型,簡(jiǎn)易,廉價(jià)方向發(fā)展,使之能更加廣泛地取代繼電器控制,日本三菱公司的FX系列具有邏輯運(yùn)算,計(jì)時(shí),計(jì)數(shù),加減運(yùn)算

18、等各種功能。</p><p>　?、?中高檔PLC向大型，高速，多功能方向發(fā)展，使之能取代工業(yè)控制微機(jī)的部分功能，對(duì)大規(guī)模，復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行綜合自動(dòng)控制。開發(fā)滿足不同需要的特殊功能模塊，方便用戶構(gòu)建的控制系統(tǒng)。</p><p>　?、?工廠綜合自動(dòng)化，消滅自動(dòng)化孤島，方便自動(dòng)化系統(tǒng)集成是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的需要，增強(qiáng)PLC的聯(lián)網(wǎng)通信能力。包括PLC與計(jì)算機(jī)之間，不同PLC之間，PLC與現(xiàn)場(chǎng)總線之間通

19、信能力的增強(qiáng)是PLC近年來發(fā)展的一個(gè)重要方向。</p><p>　　④ 編程語言不斷豐富。許多公司的PLC編程語言除了原有的梯形圖語言，指令表語言，順序功能圖之外還推出多種高級(jí)語言編程，以適應(yīng)更廣泛的需求，編程工具也在向小型化，通用化和多功能方向發(fā)展。</p><p>　　1.3.2國(guó)內(nèi)PLC的發(fā)展和應(yīng)用</p><p>　　我國(guó)可編程控制器的引進(jìn)、應(yīng)用、研制、生產(chǎn)

20、是伴隨著改革開放開始的。最初是在引進(jìn)設(shè)備中大量使用了可編程控制器。1977年我國(guó)研制成功了以一位微處理器MC14500為核心的可編程序控制器,并開始應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域?？赡菚r(shí)候國(guó)外可編程控制器在機(jī)械制造、石油化工、冶金鋼鐵、汽車、輕工業(yè)等領(lǐng)域的應(yīng)用都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。盡管接下來PLC在我國(guó)各種企業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備及產(chǎn)品中不斷擴(kuò)大了應(yīng)用。但我國(guó)在這個(gè)方面與發(fā)達(dá)國(guó)家有著明顯的差距。</p><p>　　多年來的實(shí)踐證明,PLC

21、的應(yīng)用,使我國(guó)工業(yè)自動(dòng)化水平有了很大的提高,經(jīng)濟(jì)效益顯著,但是,目前我國(guó)自行研制,開發(fā)或仿制的PLC還只限于小型PLC,中檔以上的國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品還是空白。國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品不論是數(shù)量還是功能上都不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。</p><p>　　目前，我國(guó)自己可以生產(chǎn)中小型可編程控制器的企業(yè)也有許多。如上海東屋電氣有限公司、杭州機(jī)床電器廠、大連組合機(jī)床研究所、蘇州電子計(jì)算機(jī)廠等，而且它們的多種產(chǎn)品已具備了一定的規(guī)模并在工業(yè)產(chǎn)品中獲得了應(yīng)

22、用。如北京和利公司推出的G3型小型PLC有符合IEC61131-3的五種編程語言，編程軟件具有超強(qiáng)的計(jì)算功能，它有極強(qiáng)的通信功能，有集于CPU模塊的標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議，專有協(xié)議和自由協(xié)議的通信接口。通過該接口可方便地接到Profibus等總線上去。還有深圳德維森公司開發(fā)的基于PC的軟PLC TOMC系列。其特點(diǎn)是符合IEC61131-3國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的編程語言，允許梯形圖，順序功能圖和功能模塊圖混合編程，用戶可以開發(fā)基于內(nèi)置PC資源的C語言

23、和定義功能塊，通過以太網(wǎng)，TCP/IP與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)。</p><p>　　在90%的國(guó)內(nèi)PLC市場(chǎng)由國(guó)外PLC產(chǎn)品占領(lǐng)的今天，國(guó)產(chǎn)PLC能脫穎而出，并具有和國(guó)外同類產(chǎn)品進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)的能力，相信不久的將來，國(guó)產(chǎn)PLC將占領(lǐng)市場(chǎng)更大份額。國(guó)產(chǎn)化PLC的品種和性能將再上一個(gè)新的臺(tái)階。</p><p>　　1.4 PLC控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)</p><p>　?、?可靠性高，抗干擾

24、能力強(qiáng) </p><p>　　高可靠性是電氣控制設(shè)備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性。使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點(diǎn)已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測(cè)功能，出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)發(fā)出警報(bào)信息。在應(yīng)用軟件中，應(yīng)用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程

25、序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設(shè)備也獲得故障自診斷保護(hù)。這樣，整個(gè)系統(tǒng)將極高的可靠性。 </p><p>　　② 配套齊全，功能完善，適用性強(qiáng) </p><p>　　PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合。除了邏輯處理功能以外，PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運(yùn)算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。多種多樣的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制

26、、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強(qiáng)及人機(jī)界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 </p><p>　　③ 易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 </p><p>　　PLC是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。它接口容易，編程語言易于為工程技術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號(hào)與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，為不熟悉電子電路、不懂計(jì)算機(jī)原理和匯編語言的人從事工業(yè)控制打開了方便

27、之門。 </p><p>　?、?系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，工作量小，維護(hù)方便，容易改造 </p><p>　　PLC用存儲(chǔ)邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及建造的周期大為縮短，同時(shí)日常維護(hù)也變得容易起來，更重要的是使同一設(shè)備經(jīng)過改變程序而改變生產(chǎn)過程成為可能。這特別適合多品種、小批量的生產(chǎn)場(chǎng)合。</p><p>　　1.5 設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)&

28、lt;/p><p>　　1.5.1主要研究?jī)?nèi)容</p><p>　　課題主要研究PLC控制的基本原理；PLC控制的工藝過程, PLC控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)；以及PLC的編程方法。</p><p>　　1.5.2主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)</p><p>　　卷揚(yáng)控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)了高爐生產(chǎn)全過程自動(dòng)控制的基礎(chǔ)，通過采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)以及穩(wěn)定的PLC控制技術(shù)大大提

29、高了這個(gè)高爐生產(chǎn)最重要環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。系統(tǒng)自投入運(yùn)行以來一直穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)高爐穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，降低成本，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度起著重要作用，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。</p><p>　　第 2章 高爐上料系統(tǒng)的供配電設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.1 相關(guān)概念</b></p><p>　　電力系統(tǒng)中直接與用戶相連并向用戶分配電能的環(huán)節(jié)

30、。配電系統(tǒng)由配電變電所（通常是將電網(wǎng)的輸電電壓降為配電電壓）、高壓配電線路（即1千伏以上電壓）、配電變壓器、低壓配電線路（1千伏以下電壓）以及相應(yīng)的控制保護(hù)設(shè)備組成。配電電壓通常有35～60千伏和3～10千伏等。</p><p>　　配電系統(tǒng)中常用的交流供電方式有：</p><p>　　（1）三相三線制。分為三角形接線（用于高壓配電，三相220伏電動(dòng)機(jī)機(jī)和照明）和星形接線（用于高壓配電、三

31、相380伏電動(dòng)機(jī)）。</p><p>　　（2）三相四線制。用于380／220伏低壓動(dòng)力與照明混合配電。</p><p>　?。?）三相二線一地制。多用于農(nóng)村配電。</p><p>　?。?）三相單線制。常用于電氣鐵路牽引供電。</p><p><b>　?。?）單相二線制。</b></p><p&g

32、t;　　主要供應(yīng)居民用電。配電系統(tǒng)的直流供電方式有：</p><p>　?。?）二線制。用于城市無軌電車、地鐵機(jī)車、礦山牽引機(jī)車等的供電。</p><p>　?。?）三線制。供應(yīng)發(fā)電廠、變電所、配電所自用電和二次設(shè)備用電，電解和電鍍用電。 一次配電網(wǎng)絡(luò)是從配電變電所引出線到配電變電所（或配電所）入口之間的網(wǎng)絡(luò)。在中國(guó)又稱高壓配電網(wǎng)絡(luò)。電壓通常為6～10千伏 ，城市多使用1

33、0千伏配電。隨著城市負(fù)荷密度加大，已開始采用20千伏配電方案。由配電變電所引出的一次配電線路的主干部分稱為干線。由干線分出的部分稱為支線。支線上接有配電變壓器。一次配電網(wǎng)絡(luò)的接線方式有放射式與環(huán)式兩種。 二次配電網(wǎng)絡(luò)是由配電變壓器次級(jí)引出線到用戶入戶線之間的線路、元件所組成的系統(tǒng)，又稱低壓配電網(wǎng)絡(luò)。接線方式除放射式和環(huán)式外，城市的重要用戶可用雙回線接線。用電負(fù)荷密度高的市區(qū)則采用網(wǎng)格式接線。這種網(wǎng)絡(luò)由多條一次配電干線供電，通過配

34、電變壓器降壓后，經(jīng)低壓熔斷器與二次配電網(wǎng)相連。由于二次系統(tǒng)中相鄰的配電變電器初級(jí)接到不同的一次配電干線，可避免因一次配電線故障而導(dǎo)致市中心區(qū)停電。</p><p>　　電力系統(tǒng)中，發(fā)電廠、變電所和電力用戶之間的連接方式，是由它們之間的地理位置、負(fù)荷大小及用戶的重要性決定的。通常把電力網(wǎng)絡(luò)的接線方式分成3種：放射性接線、樹干式接線、環(huán)網(wǎng)式接線。</p><p>　　（1）放射式：又稱輻射式。

35、每條線路只向一個(gè)用戶變電所供電，中間不接任何其用戶。其優(yōu)點(diǎn)是線路設(shè)計(jì)和敷設(shè)都較簡(jiǎn)單，便于管理，故障、檢修互不影響，當(dāng)線路發(fā)生故障時(shí)，負(fù)荷將會(huì)停電。此種接線方式供電線路長(zhǎng)、投資大，適于負(fù)荷性質(zhì)特殊，對(duì)供電可靠性要求不高的用戶。</p><p><b>　　放射式</b></p><p>　?。?）樹干式：又稱干線式。其特點(diǎn)是多個(gè)用戶共用一條輸電線路，可節(jié)約輸電線路投資，

36、但由于輸電線路分布廣，故障率高，一旦輸電線路故障或檢修，整條輸電線路用戶都將停電，故可靠性較低，僅適用于要求不高的一般用戶或農(nóng)村電網(wǎng)。</p><p><b>　　樹干式</b></p><p>　　（3）環(huán)網(wǎng)式：又稱環(huán)式。環(huán)網(wǎng)式又分閉路環(huán)和開路環(huán)兩種，為簡(jiǎn)化保護(hù)，一般采用開路環(huán)，其特點(diǎn)是供電可靠性高，支行比較靈活，當(dāng)輸電線路故障或檢修時(shí)，可通過倒閘操作，縮小停電范圍

37、和時(shí)間，但切換操作比較麻煩。</p><p><b>　　鏈?zhǔn)?lt;/b></p><p><b>　　(1)計(jì)算負(fù)荷</b></p><p>　　計(jì)算負(fù)荷是指用統(tǒng)計(jì)計(jì)算求出的，用來選擇和校驗(yàn)變壓器容量及開關(guān)設(shè)備、連接該負(fù)荷的電力線路的負(fù)荷值。</p><p>　　----負(fù)荷的有功計(jì)算負(fù)荷</p

38、><p>　　----負(fù)荷的無功計(jì)算負(fù)荷</p><p>　　---負(fù)荷的視在計(jì)算負(fù)荷</p><p>　　----負(fù)荷的計(jì)算電流</p><p><b>　　(2) 負(fù)荷計(jì)算</b></p><p>　　負(fù)荷計(jì)算是指對(duì)某一線路中的實(shí)際用電負(fù)荷的運(yùn)行規(guī)律進(jìn)行分析，從而求出該線路的計(jì)算負(fù)荷的過程。<

39、;/p><p>　　2.2 負(fù)荷計(jì)算方法</p><p>　　負(fù)荷計(jì)算通常具有兩種方法，一種是需要系數(shù)法，一種是二項(xiàng)式系數(shù)法。兩種方法各有各的適用范圍。需要系數(shù)是按照車間以上的負(fù)荷情況來確定的，適用于變、配電所的負(fù)荷計(jì)算。二項(xiàng)式系數(shù)法考慮了用電設(shè)備中幾臺(tái)功率較大的設(shè)備工作時(shí)對(duì)負(fù)荷影響的附加功率，一般適用于低壓配電支干線和配電箱的負(fù)荷計(jì)算。</p><p>　　根據(jù)本槽下

40、系統(tǒng)的特點(diǎn)，采用需要系數(shù)法計(jì)算供電負(fù)荷。</p><p>　　(1) 振動(dòng)篩的計(jì)算負(fù)荷</p><p>　　查表取需要系數(shù)和功率因數(shù)為：</p><p>　　=0.8 =0.8 =0.75</p><p>　　=1.14=4.4Kw</p><p>　　==3.52 Kw </p><

41、p><b>　　==2.64 Kw</b></p><p><b>　　==4.4 Kw</b></p><p>　　(2) 電機(jī)的計(jì)算負(fù)荷</p><p><b>　　==7.8Kw</b></p><p><b>　　==6.86Kw</b>&l

42、t;/p><p>　　(3) 卷揚(yáng)機(jī)的負(fù)荷計(jì)算</p><p><b>　　=55Kw</b></p><p><b>　　==5.5Kw</b></p><p><b>　　==9.52Kw</b></p><p>　　(4) 布料機(jī)的計(jì)算負(fù)荷<

43、/p><p><b>　　==3Kw</b></p><p><b>　　==2.64Kw</b></p><p>　　(5) 總的計(jì)算負(fù)荷</p><p><b>　　取同時(shí)系數(shù) </b></p><p>　　2.3 供配電設(shè)備選型</p>

44、<p>　　控制電器用于控制線路的通斷，即控制該線路上的用電設(shè)備是否工作。保護(hù)電器用于保護(hù)線路或設(shè)備避免發(fā)生過載、短路、漏電等事故。線路或設(shè)備過載時(shí)，因?qū)w發(fā)熱而溫度升高，加速絕緣老化，縮短使用壽命；短路時(shí)電流會(huì)迅速增大，溫度會(huì)增高許多倍，絕緣會(huì)迅速損壞，以至產(chǎn)生火災(zāi)事故和人身事故；漏電會(huì)使用電器金屬外殼帶電，發(fā)生人身傷亡等事故。可見，在建筑電氣供配電系統(tǒng)中控制和保護(hù)設(shè)備是相當(dāng)重要的，在供配電系統(tǒng)中起保護(hù)、控制、調(diào)節(jié)、轉(zhuǎn)換和通

45、斷作用。一般低壓控制和保護(hù)設(shè)備是合二為一的。</p><p>　　控制和保護(hù)設(shè)備是根據(jù)一定的技術(shù)條件制造的，使用中應(yīng)根據(jù)周圍環(huán)境特征、電流種類、電壓大小、保護(hù)要求（過負(fù)荷、短路和失壓保護(hù)）等條件進(jìn)行選擇。但保護(hù)線PE上不裝設(shè)控制和保護(hù)設(shè)備，中性線N一般也不裝設(shè)控制和保護(hù)設(shè)備，當(dāng)中線能與相線同步通斷時(shí)，可以裝設(shè)控制和保護(hù)設(shè)備，若中性線與保護(hù)線共用時(shí)也不能裝設(shè)控制和保護(hù)設(shè)備。</p><p>

46、　?。?）根據(jù)周圍環(huán)境特征選擇</p><p>　　按照控制和保護(hù)設(shè)備外殼結(jié)構(gòu)形式分類，它們有開啟式、保護(hù)式、封閉式、密閉式和防爆式等數(shù)種，其具體選型根據(jù)周圍環(huán)境參照表2.10選用。一般低壓電器所適用的環(huán)境為海撥高度不超過2500m，空氣溫度在+40～-40ºC范圍內(nèi)，相對(duì)濕度為<90%，無明顯搖動(dòng)和振動(dòng)的地方；無爆炸危險(xiǎn)，無腐蝕金屬和破壞絕緣的氣體和塵埃，沒有雨雪侵襲的環(huán)境。在選用低壓電器時(shí)，要

47、注意安裝環(huán)境是否符合上述環(huán)境條件，若不符合則應(yīng)選用能適合特殊環(huán)境的低壓電器。</p><p>　　（2）根據(jù)電流、電壓選擇</p><p>　　控制和保護(hù)設(shè)備按適用于一定的電流和電壓范圍進(jìn)行設(shè)計(jì)的，稱之為額定電壓和額定工作電流，在選擇時(shí)必須按照實(shí)際工作的電流、電壓值來選擇，不應(yīng)超過或低于其額定電壓與額定電流，否則會(huì)發(fā)生事故或縮短設(shè)備的使用壽命。</p><p>　　

48、（3）根據(jù)保護(hù)條件選擇</p><p>　　電力變壓器低壓側(cè)一般選用帶過電流保護(hù)的自動(dòng)開關(guān)，并盡量帶有短延時(shí)和長(zhǎng)延時(shí)脫扣器，且短延時(shí)脫扣器的時(shí)限一般比低壓出線時(shí)限大一級(jí)。對(duì)于需要自動(dòng)切換的，還應(yīng)帶有低電壓保護(hù)。</p><p>　　低壓配電線路一般只作短路保護(hù)，但在有過負(fù)荷可能以及火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的低壓配電線路，需要有過負(fù)荷保護(hù)。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)除裝設(shè)

49、短路保護(hù)裝置外，還應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷和失壓保護(hù)裝置。電動(dòng)機(jī)的過負(fù)荷保護(hù)，一般采用熱繼電器。</p><p>　　在進(jìn)戶線或總電源處一般設(shè)置刀開關(guān)或隔離開關(guān)，便于檢修。若需要自動(dòng)切換時(shí)，還可裝設(shè)自動(dòng)空氣開關(guān)。在所有的配電線路中都應(yīng)裝設(shè)有短路保護(hù)裝置和過載保護(hù)裝置。在住宅的每戶供電線路上應(yīng)裝設(shè)保護(hù)裝置，最好是把照明線路與插座線路的保護(hù)裝置分開，這樣當(dāng)插座回路出現(xiàn)故障時(shí)，不會(huì)影響到照明回路；酒店的每套客房應(yīng)裝設(shè)一個(gè)保護(hù)裝置；

50、在易潮濕、易觸電、易燃場(chǎng)所及移動(dòng)式用電設(shè)備供電的回路，應(yīng)裝設(shè)漏電保護(hù)裝置</p><p>　　1．開關(guān)：在選擇刀開關(guān)時(shí)，要根據(jù)用途、環(huán)境來確定適當(dāng)?shù)男吞?hào)，滿足額定電壓和額定電流的要求，并按線路短路時(shí)的電動(dòng)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定進(jìn)行校驗(yàn)。</p><p>　　刀開關(guān)安裝在額定電壓不超過500V的線路上，為保護(hù)刀開關(guān)能安全可靠運(yùn)行，通過刀開關(guān)的計(jì)算電流不應(yīng)大于刀開關(guān)的額定電流，即：</p>

51、<p>　　≥ （2.10）</p><p>　　式中 ——刀開關(guān)的額定電流；</p><p>　　——線路的計(jì)算電流。</p><p>　　在正常情況下，刀開關(guān)可以接通和斷開額定電流，對(duì)于普通的負(fù)荷來說，可以根據(jù)負(fù)載的額定電流來選擇相應(yīng)的刀開關(guān)，若刀開關(guān)控制電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流很大，所以選擇刀開關(guān)的額定電流要

52、比電動(dòng)機(jī)的額定電流大一些。在選擇開關(guān)時(shí)還要選擇合適的操作機(jī)構(gòu)，以便操作和維護(hù)方便</p><p>　　HD系列開關(guān)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，有手柄操作、直接操作或杠桿操作，可單極、雙極、三極，其中額定電流為100~400A的刀開關(guān)采用單刀操作。</p><p>　　選用開關(guān)型號(hào)及參數(shù)：HD13-400/21 額定電壓380V 額定電流400A </p><p>　　權(quán)數(shù) 2

53、 外形尺寸 210*220*275mm 質(zhì)量 4.78Kg</p><p>　　采用中央正面杠桿操作結(jié)構(gòu)式。</p><p>　　2． 熔斷器：熔斷器是最簡(jiǎn)便的而且有效的保護(hù)電器。熔斷器一般是指熔體底座和熔體的組合，在選用熔斷器時(shí)，熔體的熔斷電流絕不能大于其底座的額定電流，而熔體的額定熔斷電流應(yīng)根據(jù)不同用電設(shè)備來選取。</p><p>　　在照明用電線路

54、中，一般熔體的額定電流大于或等于負(fù)載的計(jì)算電流，即：</p><p><b>　　≥ </b></p><p>　　若負(fù)荷是氣體放電燈時(shí)，在其啟動(dòng)瞬間電流很大，因此，熔體額定電流應(yīng)選取大一些。</p><p>　　≥（1.1～1.7） （2.11）</p><p>　　式中 ——刀開關(guān)的

55、額定電流；</p><p>　　——線路的計(jì)算電流。</p><p>　　RT11系列高分辨能力熔斷器，改系列可用于交流50Hz、60Hz，額定電壓500V以下，額定電流400A以下的電氣配電裝備中。</p><p>　　選用型號(hào)及參數(shù)：RT11-80M 熔絲額定電流80A 質(zhì)量0.43Kg。</p><p>　　3．交流接觸器：自動(dòng)

56、控制系統(tǒng)中最常用、最普遍的一中電器，可以頻繁接通和分?jǐn)鄮в胸?fù)載的電路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的自動(dòng)控制。接觸器的工作原理是利用電磁吸力來使觸頭動(dòng)作的開關(guān)，它可以用于需要頻繁通斷操作的場(chǎng)合。接觸器按電流類型不同可分為直流接觸器和交流接觸器。在建筑工程中常用的是交流接觸器。</p><p>　　接觸器的結(jié)構(gòu)原理如圖2-1所示。當(dāng)線圈通電后，鐵芯被磁化為電磁鐵，產(chǎn)生吸力，當(dāng)吸力大于彈簧反彈力時(shí)銜鐵吸合，帶動(dòng)拉桿移動(dòng)將所有常開觸頭閉

57、合、常閉觸頭打開。線圈失電后，銜鐵隨即釋放并利用彈簧的拉力將拉桿和動(dòng)觸頭恢復(fù)至初始狀態(tài)。接觸器的觸頭分兩類，一類用于通斷主電路的，稱主觸頭，有滅弧罩，可以通過較大電流。另一類用于控制回路中，可以通過小電流，稱輔助觸頭。輔助觸頭主要有常開和常閉兩類。目前常見的交流接觸器型號(hào)有CJ12、 CJ20、B、LC1-D 等系列。</p><p>　　圖2-1 接觸器的結(jié)構(gòu)原理</p><p>　　1

58、號(hào)2號(hào)11號(hào)12號(hào)電機(jī)選用型號(hào)：JT4-20S 額定電壓380V 額定電流20A</p><p>　　3號(hào)到10號(hào)電機(jī)選用型號(hào)：JT4-10S 額定電壓380V 額定電流10A</p><p>　　4．熱繼電器：起到保護(hù)電路作用。為了使熔斷器及斷路器等保護(hù)裝置在配電線路短路或過載時(shí)，能可靠地保護(hù)電線及電纜，必須考慮保護(hù)器動(dòng)作電流與導(dǎo)線允許載流量的關(guān)系。</p><

59、;p>　　斷路器：用于頻繁接通和分?jǐn)嚯娐?，?dāng)電路發(fā)生短路、過負(fù)載等故障時(shí)，能自動(dòng)分?jǐn)嚯娐?。一般可按?-2選取。</p><p>　　表2-2 保護(hù)裝置整定值與配電線路允許持續(xù)電流配合</p><p>　　熱繼電器選型：1號(hào)2號(hào)11號(hào)12號(hào)電機(jī)選用型號(hào)：JR20-63 額定電流63A </p><p>　　3號(hào)到10號(hào)電機(jī)選用型號(hào)：JR20-16 額定

60、電流16A</p><p>　　斷路器選用型號(hào)：DZ20Y-100 額定電壓380V。</p><p>　　為了使故障限制在一定的范圍內(nèi)，各級(jí)保護(hù)裝置之間必須能夠配合。</p><p>　　熔斷器與熔斷器間的配合關(guān)系為：一般要求上一級(jí)熔斷器的熔斷電流比下一級(jí)熔斷器的熔斷電流大2～3倍，這樣才能保證熔斷器動(dòng)作的選擇性。</p><p>　

61、　斷路器與斷路器間的配合關(guān)系為：上一級(jí)斷路器脫扣器的整定電流一定要大于下一級(jí)斷路器脫扣器的整定電流，對(duì)于瞬時(shí)脫扣器整定電流也是同樣的。</p><p>　　熔斷器與斷路器之間的配合關(guān)系為：當(dāng)上一級(jí)為斷路器，下一級(jí)為熔斷器時(shí)，熔斷器的熔斷時(shí)間一定要小于斷路器脫扣器動(dòng)作所要求的時(shí)間。若上一級(jí)為熔斷器，下一級(jí)為斷路器時(shí)，斷路器脫扣器動(dòng)作時(shí)間一定要小于熔斷器的最小熔斷時(shí)間。</p><p>　　根

62、據(jù)以上原則進(jìn)行元件選型，供配電系統(tǒng)電路及元件型號(hào)見附圖（供水系統(tǒng)中三用一備水泵供配電系統(tǒng)圖）</p><p>　　6. 按鈕：一種專門發(fā)號(hào)施令的電器，用以接通或斷開控制回路中的電流。</p><p>　　選用型號(hào)：LA18-2K 額定電壓380V(交流)、220V(直流) 額定電流（5）</p><p>　　啟動(dòng)黑色、停止紅色 觸頭4個(gè)（2開、2閉）。&l

63、t;/p><p>　　7. 電流繼電器：根據(jù)電流信號(hào)而動(dòng)作.</p><p>　　選用型號(hào)：JT17-11Z 適用于交流380V以下，直流110、220V</p><p><b>　　額定電流 300A</b></p><p>　　(7) 供配電圖（見附圖）</p><p>　　2.3 系統(tǒng)技術(shù)指

64、標(biāo)及控制要求</p><p>　　高爐上料卷揚(yáng)系統(tǒng)的特點(diǎn)是主卷電動(dòng)機(jī)工作頻繁，負(fù)荷重，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求高,要求有足夠的提升、運(yùn)載能力，上料量及上料速度要滿足高爐強(qiáng)化生產(chǎn)的要求。</p><p>　　主卷揚(yáng)系統(tǒng)主要由一個(gè)卷筒帶南北兩個(gè)料車。主卷揚(yáng)55KW電機(jī)，主線路由兩個(gè)CJ20-160交流接觸器正反轉(zhuǎn)控制。定子線圈串接電阻器由三個(gè)CJ20-160交流接觸器分段控制，實(shí)現(xiàn)料車加減速。抱閘的推桿電

65、機(jī)與主卷揚(yáng)電機(jī)同步，接線受同一個(gè)接觸器控制。電機(jī)得電，抱閘打開；電機(jī)失電，抱閘抱緊。凸輪控制器是這一電控系統(tǒng)的重要元件，通過鏈條與主卷筒相連，隨著卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)（起先一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)角達(dá)到相當(dāng)于行程的一半時(shí)，該滾筒即停止轉(zhuǎn)動(dòng)，而另一半行程由另一個(gè)滾筒來完成）在其殼體內(nèi)裝有兩個(gè)滾筒，隨著接點(diǎn)的位置不同而發(fā)出相應(yīng)的連鎖信號(hào)。松繩斷電開關(guān)動(dòng)作，卷揚(yáng)機(jī)停車?？樟宪噺臓t頂頃翻狀態(tài)返回，重料車開始上升；實(shí)際上在料車提升一次所需的時(shí)間中，啟動(dòng)和停止時(shí)間占了近

66、一半。卷揚(yáng)機(jī)是高爐上料系統(tǒng)的主要設(shè)備。其實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制相關(guān)設(shè)備還有：旋轉(zhuǎn)布料器，電機(jī)都帶抱閘制動(dòng)；大小料鐘，通過液壓裝置由電磁閥控制。</p><p>　　2.4 高爐上料系統(tǒng)裝置的相關(guān)控制</p><p>　　大料鐘和小料鐘動(dòng)作是由液壓站通過電磁閥控制液壓缸來實(shí)現(xiàn)的，電磁閥和電液換向閥只有通電、斷電兩種狀態(tài)，其動(dòng)作快慢通過調(diào)整油量實(shí)現(xiàn)，和電氣無關(guān)。上料操作通常有大鐘不關(guān)，小鐘不開；小鐘不

67、關(guān)，大鐘不開的規(guī)定。所以，在自動(dòng)控制時(shí)，只有在計(jì)算機(jī)接收到其中一個(gè)鐘關(guān)的信號(hào)時(shí)，程序才能輸出另一個(gè)鐘的開信號(hào)。</p><p>　　第3章 PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　可編程序控制器實(shí)施控制，其實(shí)質(zhì)就是按一定算法進(jìn)行輸入輸出變換，并將這個(gè)變換與以物理實(shí)現(xiàn)。輸入輸出變換、物理實(shí)現(xiàn)可以說是PLC實(shí)施控制的兩個(gè)基本點(diǎn)，同時(shí)物理實(shí)現(xiàn)也是PLC與普通微機(jī)相區(qū)別之處，其需要考慮實(shí)際

68、控制的需要，應(yīng)能排除干擾信號(hào)適應(yīng)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，輸出應(yīng)放大到工業(yè)控制的水平，能為實(shí)際控制系統(tǒng)方便使用，所以PLC采用了典型的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)，主要是由微處理器（CPU）、存儲(chǔ)器（RAM/ROM）、輸入輸出接口（I/O）電路、通信接口及電源組成。PLC的基本結(jié)構(gòu)如 圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 PLC基本結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　PLC的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)最重要的內(nèi)容就是PLC的選型和I

69、/O配置，設(shè)計(jì)出合理的PLC外部接線圖也很重要。對(duì)PLC的輸入，輸出進(jìn)行合理的地址編號(hào)，會(huì)給PLC系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)帶來很多方便輸入輸出地址編號(hào)確定后，硬件設(shè)計(jì)才可能很好完成。具體來說，PLC控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)可分為：確定I/O設(shè)備；PLC的選型；分配I/O點(diǎn)，繪制I/O接線圖。</p><p>　　3.1 確定I/O設(shè)備</p><p>　　根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程和控制要求，確定系統(tǒng)所

70、需要的輸入設(shè)備和輸出設(shè)備。該系統(tǒng)用到的輸入設(shè)備包括，按鈕，位移傳感器，光電傳感器，光電開關(guān)，限位開關(guān)，測(cè)速機(jī)等；輸出設(shè)備有繼電器，變頻器，電磁閥指示燈等。傳感器主要是將采集到的模擬信號(hào)通過A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備變成數(shù)字量或開關(guān)信號(hào)輸入PLC，用來實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的工作；指示燈用來指示電機(jī)，閥等的工作狀態(tài)。</p><p>　　3.2 PLC的選型 </p><p>　　眾多的PLC產(chǎn)品既給用戶提供了

71、廣闊的選擇余地，也給用戶規(guī)定了一些使用環(huán)境和要求，這樣就給用戶使用PLC產(chǎn)品帶來了一定困難。PLC的選型與繼電器控制系統(tǒng)元件的選用不同，繼電器接觸器系統(tǒng)元件的選用，必須要在設(shè)計(jì)結(jié)束之后才能定出各種元件的型號(hào)，規(guī)格和數(shù)量以及確定控制臺(tái)，控制柜的大小等，而PLC選用則在應(yīng)用設(shè)計(jì)的開始即可根據(jù)工藝提供的資料及控制要求等預(yù)先進(jìn)行。在選擇了所需功能的PLC主機(jī)，還要根據(jù)需要選擇相應(yīng)的模塊。因此，PLC的選擇包括主機(jī)型的選擇，容量的選擇，I/O模塊

72、的選擇，電源模塊的選擇等幾個(gè)方面。</p><p>　　（1）機(jī)型的選擇：通過對(duì)這個(gè)系統(tǒng)的分析和系統(tǒng)控制的要求，準(zhǔn)確地統(tǒng)計(jì)</p><p>　　出被控設(shè)備的輸入輸出點(diǎn)數(shù)為：83個(gè)開關(guān)輸入，25個(gè)開關(guān)輸出。因此對(duì)于這樣一個(gè)系統(tǒng)來說采用模塊式小型的PLC就可以滿足它控制要求。此外還考慮到它使用和維修的方便性以及最佳的性價(jià)比。</p><p>　?。?）容量的選擇：PLC

73、的容量包括用戶儲(chǔ)存容量（字?jǐn)?shù)）和I/O點(diǎn)數(shù)兩方面的含義。PLC容量的選擇除滿足控制要求外，還應(yīng)留有適當(dāng)?shù)脑Ａ浚琁/O點(diǎn)數(shù)一般按需要的15%左右考慮，容量按實(shí)際需要的25%考慮。</p><p>　?。?）I/O模塊的選擇：I/O部分的價(jià)格占PLC價(jià)格的一半以上。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況的需要進(jìn)行合理的選擇，主要考慮的是I/O信號(hào)的性質(zhì)和參數(shù)，例如。輸入信號(hào)電壓的類型等級(jí)和變化率；信號(hào)源是電壓輸出型還是電流輸出型，是PNP輸

74、出型還是NPN輸出型；輸出信號(hào)的負(fù)載性質(zhì)是交流的，還是直流的，以及它的大小，以便選擇確定選用晶體管，雙向晶體管還是繼電器輸出。</p><p>　?。?）電源模塊的選擇：電源模塊的選擇要需考慮輸出電流，電源模塊的額定輸出電流必須大于CPU模塊，I/O模塊，專用模塊等消耗電流的總和，并留有一定裕量。此外還要考慮電壓模塊的輸入電壓，輸出功率以及擴(kuò)展單元中的電源模塊等。</p><p>　　本次

75、設(shè)計(jì)采用CPU 226，本機(jī)集成24輸入/16輸出共40個(gè)數(shù)字量I/O點(diǎn)。可連接7個(gè)擴(kuò)展模塊， 最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O點(diǎn)或35路模擬量I/O點(diǎn)。。26K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。6個(gè)獨(dú)立的30kHz高速計(jì)數(shù)器，2路獨(dú)立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器能力。I/O端子排可很容易的整體卸載，用于較高要求的 控制系統(tǒng)，具有更多的I/O點(diǎn)，更強(qiáng)的 模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的 內(nèi)部集成特殊功能?？赏耆m用于一些4復(fù)雜

76、的中小型控制系統(tǒng)。</p><p>　　西門子公司S7200系列PLC適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價(jià)格比。</p><p>　　S7-200系列出色表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：極高的可靠性，極其豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的內(nèi)置集成功能，實(shí)時(shí)特

77、性，強(qiáng)勁的通訊能力，豐富的擴(kuò)展模塊。</p><p>　　S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中充分發(fā)揮其強(qiáng)大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡(jiǎn)單控制到更復(fù)雜的自動(dòng)化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動(dòng) 檢測(cè)，自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如： 沖壓機(jī)床 磨床 印刷機(jī)械 橡膠化工機(jī)械 中央空調(diào) 電梯控制 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。</p><p>

78、;　　3.3 I/O點(diǎn)的分配與接線圖</p><p>　　一般情況下，輸入點(diǎn)數(shù)與控制對(duì)象的輸入信號(hào)數(shù)是相對(duì)應(yīng)的（留有適當(dāng)裕量），輸出點(diǎn)數(shù)與輸出的控制回路數(shù)也是相對(duì)應(yīng)的。故I/O點(diǎn)的分配，實(shí)際上把PLC的I/O分配給實(shí)際的I/O電路，給實(shí)際的輸入和輸出設(shè)定一個(gè)PLC地址，列出一張I/O分配表，這個(gè)工作很重要，只有正確的分配I/O點(diǎn)才能繪制I/O接線圖，也是后面的軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，這為編寫梯形圖程序提供了很大的方便。

79、下面分別介紹了I/O點(diǎn)的分配表和I/O的接線圖。</p><p>　　該系統(tǒng)共使用了83輸入點(diǎn),25輸出點(diǎn), 涉及到順序邏輯控制，還有對(duì)數(shù)據(jù)處理和故障處理，整個(gè)系統(tǒng)的編程量較大, 除主程序外，還包括：主卷揚(yáng)、大小鐘閥、布料器、故障報(bào)警等子程序塊。主程序控制整個(gè)上料流程，子程序則控制相應(yīng)及相關(guān)的設(shè)備或完成相關(guān)的數(shù)據(jù)處理功能。</p><p>　　3.3.1 PLC輸入和輸出I/O點(diǎn)分配如下表

80、：</p><p><b>　　表1 輸入信號(hào)</b></p><p><b>　　表2 輸出信號(hào)</b></p><p>　　3.3.2繪制I/0接線圖：（見附圖）</p><p>　　第4章 PLC控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　4.1程序說明 &

81、lt;/b></p><p>　?。?）主卷揚(yáng)控制系統(tǒng)具有自動(dòng)、手動(dòng)和點(diǎn)動(dòng)2種操作方式。自動(dòng)操作方式主要通過總控PLC自動(dòng)控制上料。手動(dòng)操作方式主要用于設(shè)備調(diào)試、自動(dòng)系統(tǒng)故障，為檢修、極限調(diào)試和緊鋼繩時(shí)使用。 </p><p>　　（2）運(yùn)行簡(jiǎn)介，當(dāng)系統(tǒng)的所有設(shè)備工作在集中自動(dòng)方式時(shí)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)上料系統(tǒng)的順序自動(dòng)控制。程序正常運(yùn)行時(shí)，在人機(jī)畫面上點(diǎn)擊“裝料”按鈕，振動(dòng)篩啟動(dòng)向料稱裝料，

82、達(dá)到設(shè)定值后自動(dòng)停止；再點(diǎn)擊“下料”按鈕，料稱向皮帶上下料；其后程序?qū)㈨樞蜃詣?dòng)控制設(shè)備：</p><p>　　料車在料坑底部(另一料車在頂部)，備料裝好后，地坑閘門關(guān)閉，爐頂受料斗料空，申請(qǐng)上料，由主PLC發(fā)出命令給主接觸器，建立在抱閘狀態(tài)下的轉(zhuǎn)矩限幅給出的啟車力矩電流后，使抱閘打開，實(shí)現(xiàn)料車的平穩(wěn)啟動(dòng)。</p><p>　　當(dāng)料車啟動(dòng)運(yùn)行后，料車過小鐘檢查點(diǎn)小鐘開、小鐘關(guān)、大鐘開、大鐘關(guān)

83、，。啟車后，料車上行。待爐頂另一料車退出分歧軌后，當(dāng)上行料車運(yùn)行35秒至接近爐頂，主令控制器發(fā)出停車命令，由PLC控制主接觸器完成停車，抱閘閉合，此時(shí)料車的停車位置應(yīng)是工藝要求的角度，即能將車內(nèi)的爐料倒凈。系統(tǒng)同時(shí)對(duì)所有的電器設(shè)備進(jìn)行了必要的電氣聯(lián)鎖，保證設(shè)備正常運(yùn)行和生產(chǎn)安全。如：只有在對(duì)應(yīng)的中間倉(cāng)滿過又空且倉(cāng)門關(guān)上料車才能上行以防止空車上行導(dǎo)致飛車；大（?。╃娭挥性谛。ù螅╃姾仙系那闆r下才能打開；并且小鐘在裝載4次料后大鐘才打開一次

84、，在大鐘合上后才能再次放下等。設(shè)備的電氣聯(lián)鎖確保了控制時(shí)的安全，防止各種不當(dāng)操作損壞設(shè)備甚至產(chǎn)生安全事故。程序方框圖見下圖4-1</p><p>　　4.2程序梯形圖（見附圖）</p><p>　　4.3安全保護(hù)及其措施</p><p>　　（1）高爐卷揚(yáng)料車的傳統(tǒng)定位方式是機(jī)械式的主令控制器，目前來看，使用起來有很多問題，定位精度差，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，機(jī)械觸點(diǎn)容易氧化

85、，位置發(fā)生變化后，必須休風(fēng)，跑幾次空車，調(diào)整料車位置。我們現(xiàn)在采用的方案是智能主令控制器與編碼器（PLC）結(jié)合對(duì)料車進(jìn)行定位，通過數(shù)字面板來調(diào)整料車位置，如料車位置發(fā)生變化，只需在數(shù)字面板上改變料車位置的數(shù)值即可完成對(duì)料車的定位。同時(shí)，主令控制器所檢測(cè)到的數(shù)據(jù)與主PLC中的數(shù)據(jù)相比較，誤差小于允許值時(shí)認(rèn)為定位準(zhǔn)確。用主令控制器實(shí)現(xiàn)主卷揚(yáng)料車行程極限控制，主卷揚(yáng)料車行程極限分上極限、下極限，極限分左右料車。</p><

86、p>　?。?）所有使用卷揚(yáng)上料的廠家，最擔(dān)心的就是料車失控，產(chǎn)生飛車事故，一旦出現(xiàn)此類事故，那么所造成的停產(chǎn)時(shí)間和損失都無法估算，為避免這樣的事故發(fā)生，。系統(tǒng)設(shè)有過流、過載、等多種保護(hù)功能，一旦系統(tǒng)保護(hù)，同時(shí)抱閘電機(jī)失電緊急抱閘。有松繩現(xiàn)象出現(xiàn)時(shí)，松繩開關(guān)會(huì)立刻給PLC發(fā)出信號(hào)，PLC收到松繩信號(hào)以后，立刻給供電裝置發(fā)出停車命令，并同時(shí)給抱閘發(fā)出停車的命令。作為卷揚(yáng)上料無論是直流裝置還是交流裝置，都是用速度閉環(huán)的方式，在工藝要求低

87、速的地方增加主令控制信號(hào)，該信號(hào)觸發(fā)變頻器的速度比較功能，一旦出現(xiàn)飛車失控的現(xiàn)象，比較值大于設(shè)定值測(cè)速裝置就會(huì)向供電裝置發(fā)出真實(shí)的速度信號(hào)，裝置通過對(duì)速度信號(hào)鑒別，發(fā)現(xiàn)本給定所需要的反饋信號(hào)不符，那么裝置就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，并同時(shí)向控制它的PLC發(fā)出故障信號(hào)，接到信號(hào)以后，PLC馬上發(fā)出停車抱閘的指令，并按程序設(shè)定進(jìn)行斷電等其它保護(hù)措施。系統(tǒng)分了兩大類控制方式：手動(dòng)控制和自動(dòng)控制；通過新安裝的轉(zhuǎn)換開關(guān)實(shí)現(xiàn)。在單機(jī)調(diào)試、維修、PLC硬件或程序出

88、現(xiàn)故障時(shí)，使用手動(dòng)控制在原有的操作臺(tái)上對(duì)設(shè)備進(jìn)行控制，從而防止因PLC硬軟件出現(xiàn)故障而導(dǎo)致高爐停產(chǎn);設(shè)備和PLC皆正常工作時(shí)，使用自動(dòng)</p><p>　　（3）對(duì)雙料車卷揚(yáng)上料系統(tǒng)，上料運(yùn)行時(shí)主接觸器均工作在第1象限，但在料車定位停車時(shí)，采用機(jī)械抱閘制動(dòng)。經(jīng)驗(yàn)表明雖然通常情況下制動(dòng)能量不大，但最好還要按照重載頻繁運(yùn)行工況選配制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻，因?yàn)樵趯?shí)際操作中或設(shè)備調(diào)試時(shí)很有可能會(huì)出現(xiàn)操作失誤，出現(xiàn)重料車或單料

89、車向下運(yùn)行的情況，一般的速度反饋監(jiān)測(cè)及預(yù)防飛車措施并不能防止此情況發(fā)生，此時(shí)主接觸器工作在第2象限，很大的回饋能量須由制動(dòng)電阻消耗掉。在1#高爐卷揚(yáng)設(shè)備調(diào)試時(shí)曾出現(xiàn)單料車高速向下運(yùn)行的情況，所幸變頻在受控狀態(tài)下運(yùn)行，未出現(xiàn)失控飛車的事故。采用速度閉環(huán)控制方式，速度反饋采用旋轉(zhuǎn)編碼器，脈沖信號(hào)送給自動(dòng)，通過總線與PLC聯(lián)網(wǎng)，一旦出現(xiàn)飛車失控的現(xiàn)象測(cè)速裝置就會(huì)向系統(tǒng)發(fā)出真實(shí)的速度信號(hào)，PLC馬上發(fā)出停車抱閘的指令。</p>&

90、lt;p>　　針對(duì)以上問題，本工程變頻控制系統(tǒng)采用了回饋電流檢測(cè)的方法預(yù)防飛車事故，，電流變送器PTA檢測(cè)變頻制動(dòng)回路中的回饋電流，并將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成0~10VDC信號(hào)送PLC。在正常上料狀態(tài)，無回饋電流，只有在定位停機(jī)時(shí)才有回饋電流，而且該回饋電流較小且時(shí)間短，電流變送器PTA檢測(cè)到異常信號(hào)時(shí)便輸出信號(hào)停機(jī)，并機(jī)械抱閘停車并報(bào)警。制動(dòng)電阻進(jìn)行調(diào)速控制，系統(tǒng)控制精度高，料車停車位置準(zhǔn)確，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 </p>&l

91、t;p>　　第5章 結(jié)論與展望</p><p><b>　　5.1 結(jié)論</b></p><p>　　經(jīng)過這次設(shè)計(jì)使我了解了PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本步驟和方法：PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有三個(gè)重要的環(huán)節(jié)，一是通過對(duì)控制任務(wù)的分析，確定控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案；二是根據(jù)控制系統(tǒng)的要求確定系統(tǒng)的硬件構(gòu)成；三是設(shè)計(jì)出滿足要求的應(yīng)用程序。具體的說就是了解工藝過程，分析控制

92、要求；確定系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案；選擇PLC；分配PLC的I/O點(diǎn)，設(shè)計(jì)I/O連線圖；最后就是進(jìn)行PLC程序設(shè)計(jì)，同時(shí)可進(jìn)行控制柜的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。通過這樣一次設(shè)計(jì)使我對(duì)以前所學(xué)過的知識(shí)有了一次系統(tǒng)性的運(yùn)用，是對(duì)我四年來所學(xué)知識(shí)一個(gè)溫習(xí)和回顧。不僅鞏固了以前所學(xué)過的基礎(chǔ)知識(shí)，同時(shí)鍛煉了理論聯(lián)系實(shí)際的能力，拓寬了我的知識(shí)面</p><p>　　在這次設(shè)計(jì)中我使我體會(huì)到，對(duì)于貌似復(fù)雜難解的控制要求，只要經(jīng)過深入地分析后，都

93、能化繁為簡(jiǎn)，變難為易。在編程過程中適當(dāng)?shù)倪x用以前編出來的能夠滿足要求的功能塊，將大大地提高設(shè)計(jì)的效率；對(duì)所有可能出現(xiàn)的因素，無論其實(shí)際出現(xiàn)的概率多大，均要仔細(xì)地編程，這樣的程序才能邏輯嚴(yán)密，完整無缺。</p><p>　　本文的所述的控制要求是通過西門子系列的可編程控制器實(shí)現(xiàn)的，其實(shí)也可以通過其他品牌PLC來完成控制程序，由于自己的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，專業(yè)知識(shí)不夠全面，設(shè)計(jì)中難免有錯(cuò)誤，懇請(qǐng)老師和讀者批評(píng)指正。<

94、/p><p><b>　　5.2 展望</b></p><p>　　采用PLC的控制系統(tǒng)，其工作可靠，控制精確，工作穩(wěn)定，大大提高了這個(gè)行業(yè)的效率，可以說這是目前這個(gè)行業(yè)最先進(jìn)的設(shè)備。</p><p>　　隨著PLC發(fā)展和其功能的不完善，PLC將應(yīng)用于更多的領(lǐng)域，到時(shí)不僅薄刀分切壓痕機(jī)的控制系統(tǒng)性能得到提高，所有相關(guān)的行業(yè)的控制系統(tǒng)都將有一個(gè)跨越

95、的發(fā)展，因此PLC的應(yīng)用市場(chǎng)將有很廣闊的前景。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 熊葵容.電器邏輯控制技術(shù)?？茖W(xué)出版社，1998</p><p>　　[2] 謝克明.《MELSEC-AIS使用說明書》，機(jī)電部上海工業(yè)自動(dòng)化儀表研究所 上海三菱可編程序控制器技術(shù)服務(wù)站</p><p&g

96、t;　　[3] 徐世芳.《5＃高爐上料系統(tǒng)電控原理圖》淄博張店鋼廠。山東冶金科學(xué)院設(shè)計(jì)。</p><p>　　[4] 趙敏.《PLC編程及應(yīng)用 S7-200》，機(jī)械工業(yè)出版社。2005－5</p><p>　　[5] 王也仿，可控制程序控制器應(yīng)用技術(shù)。機(jī)械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[6] 劉敏.可控制程序控制器原理。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2002&

97、lt;/p><p>　　[7]　趙海.現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與領(lǐng)域自動(dòng)化.微計(jì)算機(jī)信息，1996；15(1)</p><p>　　[8]　李瑜詳.微機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù).上海：上海科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社，1992</p><p>　　[9] 王為兵. 《上料系統(tǒng)電氣原理圖》唐山銀豐鋼鐵公司煉鐵廠。鞍山設(shè)計(jì)院。</p><p>　　[10] 西門子公司.SIM

98、ATIC S7-200可編程控制器系統(tǒng)手冊(cè)，2000</p><p>　　[11] 單象福.設(shè)備控制電路。工業(yè)出版社，1989</p><p>　　[12] 廖常初.PLC基礎(chǔ)及其應(yīng)用.機(jī)械工業(yè)出版社，2003</p><p>　　[13] 廖常初.S7-200PLC應(yīng)用技術(shù).機(jī)械工業(yè)出版社2005</p><p>　　[14] 西門子有限公

99、司 .自動(dòng)化于驅(qū)動(dòng)集團(tuán) 2006-12</p><p>　　[15] 王曉文.供用電系統(tǒng)。北京：中國(guó)電力出版社，2005</p><p>　　[16] 劉介才.供電工程師技術(shù)手冊(cè)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1998</p><p>　　[17] T. Garstka, R. Dobrakowski, B. Koczurkiewicz and H. Dyja．The s

100、ystem of automation for controlled cooling of the shapes[J]． Faculty of Materials Processing Technology and Applied Physics．26 July 2004</p><p>　　[18] S. Vitturi． PC-based automation systems: an example of

101、application for the real-time control of blowing machines[J]． National Research Council, IEIIT-CNR, Dipartimento di Ingegneria dell'Informazione, Università di Padova, Via Gradenigo 6/B, 35131, Padua, 11 April 2

102、003</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經(jīng)過兩個(gè)多月時(shí)間，我在畢業(yè)設(shè)計(jì)指導(dǎo)老師xxxx山的細(xì)心指導(dǎo)下和別的同學(xué)的幫助下完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。在大學(xué)的學(xué)習(xí)過程中，我的每一點(diǎn)進(jìn)步都無不凝聚著導(dǎo)師的辛勤汗水。無論在學(xué)業(yè)上還是在做人方面，我的導(dǎo)師都以其嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、踏實(shí)的作風(fēng)給了我巨大的幫助和潛移默化的影響。在生活方面導(dǎo)師同樣給予了我無微