【正文】 第 1 章 緒論 高爐運(yùn)礦皮帶揀鐵工藝簡(jiǎn)介 在現(xiàn)代工業(yè)中高爐運(yùn)礦皮帶揀鐵工藝是一個(gè)相對(duì)復(fù)雜的工作流程，根據(jù)不同的需求高爐揀鐵系統(tǒng)需要能夠?qū)Ω郀t原料按不同種類根據(jù)不同特性進(jìn)行分類，分揀出鐵。 高爐運(yùn)礦皮帶揀鐵工藝是以金屬探測(cè)器為傳感器為主要檢測(cè)元件，以電磁吸盤和行走小車為主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以 PLC 為主要控制手段的機(jī)電一體化設(shè)備。 有效揀除運(yùn)礦皮帶的鐵件，消除皮帶被刮傷的危險(xiǎn)。 PLC 穩(wěn)定可靠 ,控制功能靈活多樣。由此可見(jiàn)，礦石揀鐵裝置自動(dòng)化控制系統(tǒng)中有著廣闊的發(fā)展空間，它的各種功能不斷的完善和發(fā)展，工作效率不斷的提高，使揀鐵裝置日趨成熟。隨后國(guó)家又在七五發(fā)展計(jì)劃中先后批準(zhǔn)建設(shè)四座1260 立方米高爐，它們是攀鋼，唐鋼，邯鋼，寶鋼。這一第 1 章 緒論 3 點(diǎn)對(duì)于唐鋼今后的發(fā)展產(chǎn)生了積極的推動(dòng)作用。出現(xiàn)了超強(qiáng)磁除鐵器，其磁力指數(shù)是常規(guī)除鐵器的 4 倍多。 PLC 是一種數(shù)字式運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專門應(yīng)用于工業(yè)環(huán)境下的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，易與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，監(jiān)控能力強(qiáng)、易于擴(kuò)展。譚坤玲在分析了電磁除鐵器的運(yùn)行特點(diǎn)后，提出了一種技術(shù)方案，即當(dāng)出現(xiàn)鐵件時(shí)給激磁線圈加上 100%的全額電壓，當(dāng)沒(méi)有出現(xiàn)鐵件，僅 需保持已吸起的鐵件不墜落階段，加上 10%左右的全額電壓，使整個(gè)設(shè)備運(yùn)行時(shí)基本處于冷態(tài)。因此，開(kāi)發(fā)大功率除鐵器以提高除鐵能力，將是以后的發(fā)展方向。它具有功率因數(shù)高，易于控制，成本低，節(jié)能和易于與其它智能設(shè)備連接等優(yōu)點(diǎn)。除鐵器按磁力來(lái)源不同，分為電磁除鐵器和永磁除鐵器。礦石中含有鐵塊對(duì)破碎機(jī)械，尤其對(duì)破碎機(jī)的易損部件有很大的影響。 PLC 智能控制除鐵設(shè)備在高爐煉鐵系統(tǒng)中應(yīng)用的意義目前隨著我國(guó)高爐煉鐵行業(yè)飛速的發(fā)展，運(yùn)輸皮帶越來(lái)越寬、帶速也越來(lái)越高、料層也越來(lái)越厚、處理量也越來(lái)越大、除雜要求也越來(lái)越高（除凈率要求達(dá) 95%以上），這就需要生產(chǎn)工藝不斷優(yōu)化，設(shè)備裝備水平 不斷的提高，產(chǎn)品的自動(dòng)化，機(jī)械化，智能化的程度要越來(lái)越高，此時(shí)可編程序控制器的出現(xiàn)更是電氣控制的領(lǐng)域的一次革命。 ，檢測(cè)系統(tǒng)的智能化，執(zhí)行系統(tǒng)的機(jī)械化，運(yùn)行處理的快速化，提高了作業(yè)的效率。礦石揀鐵裝置以金屬探測(cè)器為傳感器作為 主要檢測(cè)元件，以電磁吸盤和行走小車為主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以 PLC 為主要控制手段的機(jī)電一體化設(shè)備。 ，電磁除鐵器是靠電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，在使用過(guò)程中消耗大量電能，而且其散熱系統(tǒng)也需要消耗能量。 本課題的方案與設(shè)計(jì)原則 運(yùn)礦皮帶揀鐵裝置是一套綜合設(shè)備，它由金屬探測(cè)器、傳感控制器、電磁吸盤、分離平臺(tái)、除鐵漏斗、行走小車結(jié)構(gòu)等部分組成。 本次設(shè)計(jì)主要完成運(yùn)礦皮帶揀鐵裝置及其自動(dòng)控制系統(tǒng)所要設(shè)計(jì)的功能，以及整個(gè)系統(tǒng)的控制工藝，進(jìn)行整體方案設(shè)計(jì)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)原則是：以任務(wù)書所要求的具體設(shè)計(jì)要求為根本設(shè)計(jì)目標(biāo)，充分考慮礦石揀鐵裝置的工作環(huán)境和工藝流程的具體要求。了解本課題的背景與意義，同時(shí)給出課題的方案和設(shè)計(jì)原則。 有的時(shí)候礦石太多，會(huì)出現(xiàn)漏撿的的情況，為了處理漏撿的現(xiàn)象，我們需要安裝兩個(gè)金屬探測(cè)器，在第一個(gè)金屬探測(cè)器的后面安裝另外一個(gè)金屬探測(cè)器，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)金屬探測(cè)器出現(xiàn)漏撿現(xiàn)象時(shí)，第二個(gè)金屬探測(cè)器會(huì)發(fā)揮作用， PLC 會(huì)控制第二臺(tái)除鐵裝置，行走小車的路線和除鐵過(guò)程和第一個(gè)相同 。 表 21 I/O 表 序號(hào) 地址號(hào) 描述 序號(hào) 地址號(hào) 描述 1 Ι 啟動(dòng)按鈕 SB1 1 1小車左移 指令 2 Ι 皮帶運(yùn)行停止按鈕 SB2 2 1小車右移指令 3 Ι 急停按鈕 SB3 3 1磁盤強(qiáng)磁指令 350V 4 Ι 有鐵信號(hào) YT 4 1磁盤保磁指令 290V 5 Ι 1金屬探測(cè)器常開(kāi)觸點(diǎn) S1 5 1磁盤弱磁指令 100V 6 Ι 1小車左超極限開(kāi)關(guān) SQ1 6 1磁盤去磁指令 100V 7 Ι 1小車右超極限開(kāi)關(guān) SQ2 7 1金屬探測(cè)器合閘指令 8 Ι 1分離臺(tái)接近開(kāi)關(guān) SQ3 8 1小車左超限報(bào)警 9 Ι 1除鐵斗接近開(kāi)關(guān) SQ4 9 1小車右超限報(bào)警 10 Ι 1皮帶上方接近開(kāi)關(guān) SQ5 10 檢測(cè)到鐵信號(hào)警示燈亮 11 Ι 1小車過(guò)負(fù)荷 QS1 11 1小車運(yùn)行前電笛報(bào)警 12 Ι 1電磁吸盤直流熔斷 FU1 12 1電磁吸盤回路合閘指令 13 Ι 1整流變壓器合閘按鈕 SB4 13 1整流變壓器合閘指令 14 Ι 1電磁吸盤回路合閘按鈕SB5 14 1揀鐵設(shè)備運(yùn)行中警示燈 15 Ι 1小車回路合閘按鈕 SB6 15 1小車回路合閘指令 2揀鐵裝置輸入點(diǎn) 2鐵裝置輸出點(diǎn) 16 Ι 漏鐵信號(hào) LT 16 2小車左移指令 第 2 章 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì) 11 17 Ι 2金屬探測(cè)器常開(kāi)觸點(diǎn) S2 17 2小車右移指令 18 Ι 2小車左超極限開(kāi)關(guān) SQ6 18 2磁盤強(qiáng)磁指令 350V 19 Ι 2小車右超極限開(kāi)關(guān) SQ7 19 2磁盤保磁指令 290V 20 Ι 2分離臺(tái)接近開(kāi) 關(guān) SQ8 20 2磁盤弱磁指令 100V 21 Ι 2除鐵斗接近開(kāi)關(guān) SQ9 21 2磁盤去磁指令 100V 22 Ι 皮帶上方接近開(kāi)關(guān) SQ10 22 2小車左超限報(bào)警 23 Ι 2整流變壓器合閘按鈕SQ11 23 2小車右超限報(bào)警 24 Ι 2小車過(guò)負(fù)荷 QS2 24 2金屬探測(cè)器合閘指令 25 Ι 2電磁吸盤直流熔斷 FU2 25 2電磁吸盤回路合閘指令 26 Ι 2電磁吸盤回路合閘 按鈕SB7 26 2小車回路合閘指令 27 Ι 2小車回路合閘按鈕 SB8 27 2整流變壓器合閘指令 28 皮帶急停按鈕 SB9 28 檢測(cè)到漏鐵警示燈 29 金屬探測(cè)器急停按鈕 SB10 29 2揀鐵設(shè)備運(yùn)行中警示燈亮 30 小車急停按鈕 SB11 30 皮帶運(yùn)行中警示燈 31 電磁吸盤急停按鈕 SB12 31 皮帶電機(jī)運(yùn)行 32 整流變壓器急停按鈕 SB13 33 金屬探測(cè)器停止按鈕 SB14 34 小車停止按鈕 SB15 35 整流變壓器停止按鈕 SB16 36 電磁吸盤停止按鈕 SB17 吸鐵時(shí)間的計(jì)算 根據(jù)皮帶帶速 2m/s，電磁吸盤的有效吸鐵半徑為 揀鐵探測(cè)器至電磁吸盤中心的距離為 ，接觸器的動(dòng)作時(shí)間為 ，繼電器的動(dòng)作時(shí)間為 ，有鐵信號(hào)送至 PLC， PLC 控制吸鐵的時(shí)間， PLC 發(fā)出吸鐵指令，其中需要經(jīng)過(guò)一個(gè)繼電器動(dòng)作，使電磁吸盤距離礦料為 。6= 吸鐵時(shí)間內(nèi)皮帶所走的慣性距離為： 2= 皮帶的慣性時(shí)間為： 247。 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) 13 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)介紹 礦石揀鐵裝置系統(tǒng)由懸掛式小車行走機(jī)構(gòu)，電磁吸盤，電控柜構(gòu)成。 繼電器系統(tǒng)由三個(gè)部分組成，既輸入部分，邏輯部分和輸出部分。 揀鐵裝置硬件部分設(shè) 計(jì) 金屬探測(cè)器選型 金屬探測(cè)器由傳感器和控制器兩部分組成，這里選用的是濰坊博思特磁電設(shè)備有限公司的 GJT2F 系列金屬探測(cè)器。當(dāng)有金 屬通過(guò)傳感器時(shí)，金屬中產(chǎn)生渦流，通過(guò)放大電路將被放大的輸出信號(hào)送回控制回路，產(chǎn)生控制信號(hào)，控制驅(qū)動(dòng)電路輸出，使本機(jī)報(bào)警指示輸出、外界輸出動(dòng)作信號(hào)，從而達(dá)到利用金屬進(jìn)入傳感器電磁場(chǎng)范圍時(shí)所產(chǎn)生的微弱變化信號(hào)，通過(guò)工控?cái)?shù)字電路對(duì)之進(jìn)行分析處理并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，從而排出有害金屬。 圖 GJT2F 型金屬探測(cè)器實(shí)物圖 表 31 金屬探測(cè)器技術(shù)參數(shù) 皮帶速度為： ~ 米 /秒。 2）用信號(hào)電纜將儀器箱與傳感器連接。 10% 50Hz 可檢測(cè)磁性 金屬球 Φ 1550mm 160 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) 15 圖 金屬探測(cè)器安裝的實(shí)況圖 電磁除鐵器選型 電磁除鐵器選型： 經(jīng)過(guò)選擇我選用濰坊博思特磁電設(shè)備有限公司的 RCDB5 型電磁除鐵器 除鐵器電源箱 KGLA30/500。其主要性能指標(biāo)均達(dá)到或高于 JB/T768995 標(biāo)準(zhǔn)要求，該產(chǎn)品可除去混雜在非磁性物料中 公斤的鐵磁性物質(zhì)。 （ 2）經(jīng)計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)合理，自重輕，吸力大，能耗低。安裝、運(yùn)行、維護(hù)簡(jiǎn)便。行走小車的剎車系統(tǒng)獨(dú)家使用馬達(dá)部與齒輪部雙剎車系統(tǒng)，采用高摩擦系數(shù)碟片式剎車來(lái)令，完全不需要調(diào)整，停電或故障立即煞車制動(dòng)?安全滿分?高使用壽命。壽命為一般傳動(dòng)式四倍以上?？捎嗁?gòu)特殊尺寸，根據(jù)實(shí)際皮帶寬度和小車行走的長(zhǎng)度來(lái)訂購(gòu)。變壓器的輸出和輸入電壓可按客戶需求設(shè)計(jì)。小功率采用端子排，外形美觀，有優(yōu)良 的耐壓，耐溫，阻燃性能。phi220V/380V/415V/460V/399V/360V 輸出電壓 根據(jù)用戶需求訂制各種電壓 輸出電 壓準(zhǔn)確性 177。接近開(kāi)關(guān)和機(jī)械行程開(kāi)關(guān)對(duì)小車起到位置檢測(cè)和行程保護(hù)的作用。 圖 接近開(kāi)關(guān)實(shí)物圖 35 接近開(kāi)關(guān)的技術(shù)參數(shù)表 類型： 電感式接近開(kāi)關(guān) 輸出電流： 300mA 型號(hào)： RL— M30A0 壓降： 8VAC 額定電流： 300mA 輸出指示 : 紅色 LED 反應(yīng)頻率： 25Hz 感應(yīng)面材料： PBT 檢測(cè)距離： 10m 殼體材料： 銅鍍鎳 額定電壓： AC20— 250V 連接方式： 引線 工作電壓： 20— 250V 安裝方式： 齊平 響應(yīng)時(shí)間： 10ms 機(jī)械行程開(kāi)關(guān) 機(jī)械行程開(kāi)關(guān)選用的是上海光創(chuàng)電氣有限公司的 WLCA2— 2 行程開(kāi)關(guān) 工作原理： WLCA22 行程開(kāi)關(guān)用于控制機(jī)械設(shè)備的行程及限位保護(hù)。 圖 機(jī)械行程開(kāi)關(guān) 供電電纜選型 小車電纜用橡皮護(hù)套雙層絕緣電纜，規(guī)格為 YBF— 500V 3 +1 平方毫米。 PLC 的 CPU315— 2 DP 是由上海翰粵自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司提供。 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì) 23 圖 PS 307 5A 電源模塊 37 電源模塊 PS307 的技術(shù)指標(biāo)表 主要技術(shù)指標(biāo) PS307（ 5A） 額定輸入電壓 /V AC120/230 50~60HZ 額定輸入電流 /A 230V/1A 120V/2A 啟動(dòng)電流 /A 45 額定輸出電壓 /V DC 24 額定輸出電流 /A 5 保護(hù) 防短路和開(kāi)路保護(hù) 輸出功率 /W 138 消耗功率 /W 18 說(shuō)明 不能以并聯(lián)方式連接 本章小結(jié) 本章主要介紹了控制系統(tǒng)硬 件部分的選型，其中包括金屬探測(cè)器、電磁吸盤、行走小車機(jī)構(gòu)、整流變壓器、供電電纜和位置監(jiān)測(cè)原件。 PLC 的工作過(guò)程 PLC 通電后，首先進(jìn)行系統(tǒng)初始化，將內(nèi)部電路恢復(fù)到起始狀態(tài)，然后進(jìn)行自我診斷，檢測(cè)內(nèi)部電路是否正常，以確保系統(tǒng)能正常運(yùn)行，診斷結(jié)束后對(duì)通信接口進(jìn)行掃描，若接有外部設(shè)備則與之通信。 （ 1） 緊湊型 CPU 緊湊型 CPU 模塊集成了 I/O 功能，本身帶有一定數(shù)量輸入、輸出端子，在不加裝其他模塊的情況下可獨(dú)立使用，類似功能強(qiáng)大的 S7— 200PLC。故障安全型 CPU 有 CPU315F第 4 章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 25 — 2DP、 CPU317F— 2DP、 CPU315F— 2PN/DP、 CPU317F— 2PN/DP、 CPU319F— 2PN/DP。 PLC 的輸出 擴(kuò)展模塊為 SM 322 DO32xDC24/，訂單號(hào)分別為 6ES7 322— 1FL00— 0AA0。控制系統(tǒng)的軟件部分給出控制系統(tǒng)運(yùn)行的流程圖，其他電路圖見(jiàn)附錄。因此，在今后的日子里，還需要對(duì)整個(gè)設(shè)備不斷的改進(jìn)，使 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，高效率將是我們追求的目標(biāo)。玄兆燕老師在學(xué)習(xí)方法、工作方法和研究思路等方面給予了許多有益的啟迪；同時(shí)，她對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)提出了寶貴的建議和意見(jiàn)，使我在學(xué)習(xí)中不斷取得新的進(jìn)展。 最后，對(duì)在我的學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)道路上給予幫助的所有老師和同學(xué)、朋友們表示深深地感謝，謝謝！ ！ 附錄 34 附 錄