【正文】 不同的配置都可以得到的很高的性能價(jià)格比。這樣，既達(dá)到了 配置靈活的目的，又可使體積小巧。其 強(qiáng)大的功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能，主要表現(xiàn)在： 極高的可靠性 極豐富的指令集 易于掌握 操作便捷 豐富的內(nèi)置功能 實(shí)時(shí)特性 豐富的擴(kuò)展模塊 S7200 系列小型 PLC 應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋了所有與自動檢測、自動化控制有關(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。現(xiàn)在我國市場上從美國、日本、德國等國引進(jìn)的 PLC 產(chǎn)品及國內(nèi)廠家組裝或自行開發(fā)的產(chǎn)品已經(jīng)有幾十個(gè)系列、上百種型號 ,它們的結(jié)構(gòu)型式、性能、內(nèi)存容量、 I/O 點(diǎn)數(shù)、指令系統(tǒng)、編程方法、價(jià)格等內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 各不相同 ,適用的工業(yè)場合也各有側(cè)重。箱體盤面上安裝有信號指示燈與各操作按鈕 。儀表箱的硬件配備包括：現(xiàn)場 儀表 箱 箱體 、各閥門操作按鈕、 低料位綠色信號燈 、 高料位綠色信號燈、紅色電源燈。膜盒組件中內(nèi)置的特性修正存貯器存貯傳感器的環(huán)境溫度、靜壓及輸入 /輸出特性修正數(shù)據(jù)，經(jīng) CPU運(yùn)算，可使變送器獲得優(yōu)良的溫度特性和靜壓特性及輸入 /輸出特性。 2. TV502系列射頻導(dǎo)納物位開關(guān)特點(diǎn)： 防掛料，徹底排除了傳感探桿因掛料而引起的誤動作； 穩(wěn)定性高，不受環(huán)境溫度變化的影響； 試簡單方便，安裝后免維護(hù)。屏蔽層與容器壁之間盡管存在 電勢差，兩者之間因此有電流流過，但該電流不被測量，不影響測量結(jié)果。為解決傳感器上的掛料問題，采用一種新的五層同心結(jié)構(gòu)。這里的同相放大器是一個(gè)增益為 “1”，即輸出信號與輸入信號等電位、同相位、同頻率但互相隔離的一種放大器。 1. 工作原理 TV502系列射頻導(dǎo)納物位開關(guān)采用了射頻導(dǎo)納技術(shù)，是從電容測量技術(shù)發(fā)展起來的一種新的物位檢測手段。當(dāng)物位達(dá)到預(yù)先設(shè)置的位置時(shí)，傳感探桿產(chǎn)生信號，經(jīng)電子測控單元處理后的輸出信號可提供繼電器輸出，其標(biāo)準(zhǔn)的雙刀雙擲繼電器接點(diǎn)可控制警鈴、 電磁閥或其它低功率設(shè)備動作，實(shí)現(xiàn)對液體、固體物位的報(bào)警和控制。本濃相輸送系統(tǒng)操作設(shè)有現(xiàn)場就地手動控制箱和控制室控制臺。在現(xiàn)場手動工作方式情況下，操作人員可通過現(xiàn)場操作的方式來完成對各個(gè)設(shè)備的檢修或者調(diào)試。物位測量與生產(chǎn)安全的關(guān)系十分密切。 物位測量在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)自動化中具有重要的地位。還包括壓力罐和管道壓力的檢測和控制，及壓力罐中料位的檢測和控制。采樣的模擬量有壓縮空氣總管壓力、壓力罐壓力、輸送管壓力信號。 該設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用基于 PLC 控制 氧化鋁粉末的濃相輸送 ， PLC 控制使其工作可靠，運(yùn)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 行速度快，組合靈活、良好的兼容性、程序編制及生成簡單、豐富、網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)而且成本低。冗余功能 ,DCS 更容易實(shí)現(xiàn)。 DCS 要作復(fù)雜的運(yùn)算 ,內(nèi)存較大 。 DCS 系統(tǒng)所有 I/O 模塊都帶有 CPU,可以實(shí)現(xiàn)對采集及輸出信號品質(zhì)的判斷與標(biāo)量變換 ,故障帶電插拔 ,隨機(jī)更換。下裝過程是由系統(tǒng)自動完成的 ,不影響原控制方案運(yùn)行。 PLC 所搭接的系統(tǒng)基本沒有冗余的 概念 ,更談不上冗余控制策略。原來單用 PLC 互相連接構(gòu)成的系統(tǒng) ,其站與站 (PLC 與 PLC)之間的聯(lián)系是一種松散的連接方式 ,做不出協(xié)調(diào)控制的功能。操作員站都具備工程師站的功能 ,站與站之間在運(yùn)行方案程序下裝后是一種緊密聯(lián)合的關(guān)系 ,任何站、任何功能、任何被控裝置之間都是相互連鎖控制 ,協(xié)調(diào)控制的。它是安全可靠雙冗余的高速通訊網(wǎng)絡(luò) ,系統(tǒng)的拓展性與開放性更好。模塊式 PLC 包括 CPU模塊、 I/O 模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架 ,這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。管理級主要是指工廠管理信息系統(tǒng) (MIS 系統(tǒng) ),作為 DCS 更高層次的應(yīng)用 ,目國內(nèi)應(yīng)用這一系統(tǒng)的行業(yè)較少。 1. DCS 是計(jì)算機(jī)技術(shù) 、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物。在DCS 系統(tǒng)中 ,測量變送 ,執(zhí)行器一般由模擬儀表來完成 ,它們與控制室的監(jiān)控計(jì)算機(jī)共同構(gòu)成控制系統(tǒng) ,是模擬和數(shù)字混合系統(tǒng) ,可實(shí)現(xiàn)高級復(fù)雜規(guī)律的控制。 PLC 與 DCS無疑是目前自動控制系統(tǒng)中最為流行的兩大工具。隔一段時(shí)間后，當(dāng)確認(rèn)管道中的物料全部輸送到雙層氧化鋁供料倉時(shí)，關(guān)閉輸送閥。壓力罐內(nèi)物料開始下降。 加壓流化階段 當(dāng)關(guān)閉充料錐閥后，控制器檢測壓縮空氣總管壓力是否高于出料設(shè)定值（低則報(bào)警），雙層氧化鋁儲料倉的料位是否低于上限。打開充料錐 閥，卸料站的氧化鋁粉料在重力的作用下落入罐內(nèi)，下料供風(fēng)閥打開，使裝料過程順利進(jìn)行。 濃相輸送系統(tǒng)的工藝流程 氧 化 鋁 倉 庫1 壓 力 罐 2 壓 力 罐雙 層 氧 化 鋁儲 料 倉濃相雙管輸送 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 圖 氧化鋁濃相輸送工藝簡圖 本設(shè)計(jì)采用無壓進(jìn)料，正壓出料的輸送方式。 濃相輸送系統(tǒng)工作原理 濃相輸送系統(tǒng) 的工作原理是：物料進(jìn)入壓力罐中后經(jīng)壓縮空氣加壓呈沸騰狀態(tài) ， 并維持這一狀態(tài) ， 確保物料進(jìn)入特制的濃相管中就被壓縮空氣分割 成一段一段的料栓向前流動 ， 將電解生產(chǎn)所需的氧化鋁料輸送到凈化儲倉中 。壓力容器的選材應(yīng)根據(jù)壓力容器的使用條件、材料的焊接性能 ,容器的制造工藝以及經(jīng)濟(jì)合理性來選擇。當(dāng)壓力罐里的物料達(dá)到要求的高度時(shí) ,壓力罐上的料位計(jì)發(fā)出信號 ,氣缸桿縮回 ,錐閥向上運(yùn)動 ,關(guān)閉錐閥 ,停止 加料。 壓力罐系統(tǒng) 壓力罐系統(tǒng)是濃相輸送的重要設(shè)備 ,它是由壓力罐、出料裝置、噴射裝置、排氣裝置和控制閥門等共同組成。就目前國內(nèi) 中小型鋁廠 的輸送技術(shù)水平而言 ,是一種較為先進(jìn)的、可靠的、經(jīng)濟(jì)合理的輸送方案。 本章小節(jié) 比較 多種物料的輸送方式，結(jié)合 鋁廠中輸送 氧化鋁粉末的 要求 ，本設(shè)計(jì)采用濃相氣力輸送方式。本設(shè)計(jì)采用氣力輸送方式中的濃相輸送技術(shù)，雙倉交替供料方式；控制方式采用 PLC 控制方法，并設(shè)計(jì)手動控制箱。但與濃相輸送相比 ,在配置上有較大的制約 ,不像濃相輸送那樣能夠做到因地制宜。 濃相輸送系統(tǒng)的主要設(shè)備就是風(fēng)動溜槽和離心風(fēng)機(jī)。當(dāng)氣腔中外加 Pf 的壓力時(shí) ,氣體就通過多孔板進(jìn)入上部粉狀物料層 ,填充粉料層的空隙 ,當(dāng)氣流達(dá)到一定速度時(shí) ,粉狀粒子之間原有的平衡被打破 ,同時(shí)其體積增大 ,假比重減小 ,粒子之間的內(nèi)摩擦角及壁摩擦 角都接近零 ,這樣粉狀物料就成了流體。所謂流態(tài)化是一種使固體顆粒通過與氣體或流體接觸轉(zhuǎn)變成類似流體狀態(tài)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 的操作。作為一種新型的輸送方法 ,它比較適用于卸料站至儲倉或是儲倉對儲倉的兩點(diǎn)輸送方式 ,這樣處理工藝配置機(jī)動靈活 ,又便于實(shí)現(xiàn)自動化控制。壓力容器的主要作用是將所需要輸送的物料壓送到濃相輸送管道中 ,壓力容器由壓力容器體、進(jìn)料閥、進(jìn) /排氣閥、錐形出口閥及控制盤等組成 ,壓力容器通過進(jìn)料管道與貯料倉相聯(lián) ,其出料口與濃相輸送管道相接。當(dāng)氣體流速降 低 到某一臨界值時(shí) ,流動阻力陡然增大 ,固態(tài)物質(zhì)停滯在管底 ,管道內(nèi)氣流的有效通道減少 ,氣速在該段增大 ,將停滯的物料由表及里地吹走 ,隨著管道有效截面積空間的增大 ,氣流 速度又將降低 ,固體物料又會停滯 ,如此循環(huán)往復(fù) ,物料像沙丘移動式的流態(tài)化狀態(tài)向前移動 ,即所內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 謂的濃輸送。由于固氣比高 ,提高了固態(tài)物質(zhì)濃度 ,因此相對減少了壓縮空氣用量 ,降低了能耗。以顆粒較粗、比表面積較大的砂狀氧化鋁為最佳原料 ,若再采用稀相氣力輸送 ,會使原料的優(yōu)越性遭到破壞 ,不能滿足電解工藝的要求 ,需要采用新的輸送方式。同時(shí)物料在輸送管道中流速很快 ,能達(dá)到 30m/s 左右 ,使得對管道的磨損嚴(yán)重 ,物料的破損率很高。越到后段就越接近疏密流 ,物料在水平管中呈疏密不均的流動狀態(tài) ,部分顆粒在管底滑動 ,但沒有停滯。 稀相輸送 可分為以下兩個(gè)部分 : ,氣流阻力與物料顆粒群的重力處于同一直線上 ,兩者只在輸送流方向上對物料發(fā)生作用 ,但由于實(shí)際垂直輸送管中顆粒群運(yùn)動的復(fù)雜性 ,還會受到垂直運(yùn)動方向的力 ,因此 ,物料就會形 成不規(guī)則的相互交錯(cuò)的蛇形運(yùn)動 ,使物料在輸送管內(nèi)的運(yùn)動狀態(tài)形成了均勻分布的定常流。 在我國的各鋁廠中，主要采用 的 氣力輸送氧化鋁粉末方式有 ： 稀相輸送、濃相輸送和超濃相輸送三種方式。 氣力輸送 工藝配置比機(jī)械式輸送靈活 ,容易實(shí)現(xiàn)氧化鋁的長距離輸送 ,并且設(shè)備 的投資、運(yùn)行、維修費(fèi)用與機(jī)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 械式輸送相比較更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用 ,同時(shí)便于實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)自動化控制 ,更加適用于大型預(yù)焙槽生產(chǎn)。我國目前眾多的中小鋁廠粉狀物料輸送問題均未妥善解決。 已經(jīng)被國外 大型 鋁廠廣泛采用 。輸送設(shè)備投資大 ,運(yùn)行、維修費(fèi)用高 ,運(yùn)輸過程中氧化鋁的飛揚(yáng)損失較大 ,而且在很大程度上對設(shè)備的工藝配置也有較高的要求 ,從而影響到 設(shè)備的靈活配置 ,同時(shí)輸送設(shè)備的基建投資費(fèi)用也比較高。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 研究的目的和意義 物料的輸送從其動力來源可以分為機(jī)械式輸送和氣力式輸送兩大類。因此 ,輸送形式的優(yōu)劣主要取決于輸送過程中對氧化鋁料的物理性能的影響。氧化鋁輸送的順利與否將直接影響到正常生產(chǎn)。 在 鋁電解的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng) ,主要由氧化鋁輸送及電解槽的控制兩大部分組成 。 本設(shè)計(jì)采用氧化鋁濃相輸送技術(shù)，雙壓力罐交替運(yùn)行方式，完成從氧化鋁卸料站倉庫到雙層氧化鋁日用儲倉的自動控制輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì)。內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 基于 PLC 的氧化鋁粉末自動輸送系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘要 金屬鋁是工業(yè)生產(chǎn)中的重要原材料，鋁及其鋁合金被廣泛的用于工業(yè)生產(chǎn)的諸多方面。氧化鋁的輸送自動控制系統(tǒng)一般包括由卸料站倉庫到車間雙層氧化鋁儲倉和由雙層儲料倉到各電解槽上料儲倉兩部分。氧化鋁主要是供 給 電解鋁使用，通過電解氧化鋁 來 制 取金屬鋁。 氧化鋁粉末的輸送是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。在干法凈化中要求它具有較好的活性及足夠的比表面積 ,從而能夠有效地吸收 HF 氣體 ,這些物理性能取決于氧化鋁晶體的晶型、粒度和形狀。因此 ， 為了解決這些缺陷 ，必須設(shè)計(jì)出一種 先進(jìn)的自動控制方法， 使其實(shí)現(xiàn) 氧化鋁粉末的 自動輸送 。但機(jī)械式輸送也有其難以克服的缺點(diǎn)。 濃相輸送 氧化鋁粉末技術(shù)具有輸送距離長、能耗低、物料在輸送過程中破碎細(xì)化低、物料飛揚(yáng)損失小、運(yùn)行穩(wěn)定可靠且高度自動化等優(yōu)點(diǎn) 。因此 ,對于新建大型鋁廠的設(shè)計(jì)宜采用濃相輸送技術(shù) ,且不必再引進(jìn)國外技術(shù)與設(shè)備 ,可由國內(nèi)解決 ,以節(jié)省外匯 ,降低投資。 氣力輸送 形式 是以壓縮空氣為載體，與粉狀物料在一定混合比的情況下，在密閉管道內(nèi)通過氣力由一處送往另一處的輸送方式。極大的方便了粉料的處理，因此各氣力輸送系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于諸多行業(yè)并已產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。稀相輸送是用 ～ 的壓縮空氣作為動力源 ,通過倉式泵直接從儲倉將氧化鋁物料壓送到凈化系統(tǒng)的高位倉內(nèi) ,壓縮空氣作為 原 動力直接作用于原料的單一顆粒上驅(qū)動氧化鋁 。在輸送管的起始段是按管底流大致均勻地輸送 ,物料 越 接近管底 ,分布 越 密 ,但沒有出現(xiàn)停滯 ,一面作不規(guī)則的滾動、碰撞 ,一面被輸送。/t。 濃相輸送 隨著鋁電解技術(shù)的發(fā)展 ,電解工藝對氧化鋁的質(zhì)量在粒度、比表面積 等方面提出了更高的要求。其輸送氣流速度一般為 15～ 20m/s,物料 流速在 10～15m/s 左右 ,氧化鋁的破損率低于 20%。而濃相輸送是由壓力容器產(chǎn)生的靜壓力移動物料輸送 ,氣流速度相對較低。 濃相輸送技術(shù)的主要設(shè)備包括內(nèi)套管 ,壓力容器 ,帶冷凍除濕的壓縮空氣網(wǎng)絡(luò) ,各種閥件 ,電控元件和自動控制設(shè)備等。 濃相輸送雖然具 有稀相輸送無法比擬的優(yōu)越性 ,但也有一些不足之處。超濃相輸送是基于物料具有的潛在流化特性來輸送。當(dāng)氣腔中沒有外壓時(shí) ,氣體是常壓 ,物料粒子呈靜止?fàn)顟B(tài) 。輸送過程中固氣比極高 ,有資料報(bào)道可以達(dá)到 500∶ 1,空氣壓力只需 100Pa 左右 ,所以采用一般的離心風(fēng)機(jī)即可 。輸送壓力低 ,普通風(fēng)機(jī)就能滿足輸送要求 ,可以完全實(shí)現(xiàn)自動化操作 ,而且控制無件很少 ,控 制操作過程也較為簡單。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo) 鋁廠的卸料站距離雙層氧化鋁儲料倉較遠(yuǎn)，氣力輸送系統(tǒng)要完成氧化鋁粉末從卸料站到雙層氧化鋁儲料倉的遠(yuǎn)距離輸送。能夠滿足中小型鋁廠的正內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 常的供料需要。本設(shè)計(jì)方案工藝配置靈活 ,基建投資少 ,自動化程度高 ,操作控制程序簡單。 屬 于 氣力輸送中的靜壓輸 送技術(shù) ,其采用煉制的內(nèi)管與外管相配合 。物料從壓力罐的頂部下料口進(jìn)入 ,當(dāng)需要向壓力罐加料時(shí) ,氣缸工作 ,錐閥打開 ,物料進(jìn)入壓力罐。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè) 計(jì) 說明書（畢業(yè) 論文 ） 壓縮空氣進(jìn)氣口針 形閥壓 力 平 衡 閥助 吹 閥輸 送 閥壓 力 罐 本 體高 料 位 計(jì)低 料 位 計(jì)排氣管道排 氣 閥充 料 錐 閥進(jìn)料口物 料 出 口物 料 出 口 閥加 壓 管 道助 吹 管 道吹 送 管 道 圖 壓力罐工藝圖 設(shè)計(jì)壓力 最高工作壓力 試驗(yàn)