【正文】 比的新型電磁除鐵器電源。若不及時除去，將嚴重影響破碎系統(tǒng)的正常運行，造成經(jīng)濟損失。本裝置控制系統(tǒng)的可編 程控制器 PLC 動作可靠、運行穩(wěn)定，檢測的環(huán)節(jié)由單匝銅管線圈和屏蔽型骨架，信號的處理電路組成，抗干擾能力強，靈活度高，對鐵磁材料尤為敏感，執(zhí)行機構(gòu)采用了直流電磁吸盤和減速行走小車組成，動作速度快，工作壽命長，有良好的機動性和制動效果，因此降低了操作人員的勞動強度 . 由此可見，運礦揀鐵裝置控制系統(tǒng)在高爐煉鐵中有著廣闊的發(fā)展空間和巨大的作用，它的優(yōu)劣直接影響著整個系統(tǒng)的自動化程序和各項性能質(zhì)量指標。雖然永磁除鐵器不需消耗電能，但是在某些行業(yè)電磁除鐵器有不可替代的優(yōu)勢（如陶瓷廠），因此節(jié)能降耗就成了電磁除鐵器的發(fā)展趨勢。同時完成運礦皮帶揀鐵裝置相關(guān)輔助設(shè)備，如小車、電磁盤的控制工藝設(shè)計，選擇合適的可編程控制器 PLC、金屬探測器、傳感器，完成其軟件設(shè)計。 華北理工大學(xué)機械工程學(xué)院 8 第 2 章 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計 控制系統(tǒng)的組成 高爐運礦皮帶揀鐵裝置是一套綜合性設(shè)備，它的控制系統(tǒng)硬件部分 由金屬探測器、除鐵器、行走小車、整流變壓器、除鐵漏斗、分離平臺等主要部分組成，同時需要西門子 PLC 來實現(xiàn)軟件部分，其中包括 PLC 的選型，數(shù)字量輸入輸出點的確定，程序梯形圖的匯編。則：鐵塊從揀鐵探測器到 電磁吸盤所走的時間為： 247。小車的行走機構(gòu)由一臺三相異步錐型轉(zhuǎn)子電機驅(qū) 動，實現(xiàn)電磁吸盤的行走功能。 GJT2F 系列金屬探測儀是目前國內(nèi)探測領(lǐng)域的最新產(chǎn)品。 金屬探測器的安裝： （ 1）傳感器的安裝： 1）傳感器安裝于皮帶機架上，皮帶機架振幅應(yīng)小于 ，增幅超過 時，傳感器支架應(yīng)單獨安裝。 RCDB 系列干式電磁除鐵器（亦稱 PDC 系列盤式、RCDY 系列）是一種用于清除粉狀或塊狀非磁性物料中雜鐵的除鐵裝置。 （ 3）勵磁線圈經(jīng)特殊工藝處理，提高了線圈的電氣和機械能，絕緣材料耐熱等級達到 C 級，吸盤整體絕緣達 H 級，使用壽命長。行走小車的電控系統(tǒng)采用 DV24V 低壓控制，下雨使用絕無觸電，安全穩(wěn)定，配電盤使用大電流卡式 PCB 電路板及日系繼電器，品質(zhì)高，更換快速，高使用壽命。 整流變壓器選型 整流變壓器選擇的是上海西魯電氣科技有限公司的 ZSG200KVA 三相整流變壓器。大功率采用優(yōu)質(zhì)銅排。 接近開關(guān) 接近開關(guān)選用上海冉丹電子科技有限公司的 RL— M30A0 二線接近開關(guān) （ 1） RL— M30A0 接近開關(guān)工作原理：電感式接近開關(guān)由 LC 振蕩電路、信號觸發(fā)器和開關(guān)放大器組成。電磁吸盤的電纜規(guī)格為 YBF— 500V 2 36+1 16 平方毫米?？删幊炭刂破鞣矫?，主要對 PLC 的 CPU 及輸入輸出擴展模塊和電源模塊進一步的確定。 （ 2）標準型 CPU 標準型 CPU 為模塊式結(jié)構(gòu)，未集成 I/O 功能。 華北理工大學(xué)機械工程學(xué)院 26 圖 32 點輸入擴展模塊 圖 8 點輸入擴展模塊 第 4 章 控制系統(tǒng)設(shè)計 27 圖 32 點輸出擴展模塊 圖 8 點輸出擴展模塊 華北理工大學(xué)機械工程學(xué)院 28 控制系統(tǒng)的軟件部分 控制系統(tǒng)流程圖： 圖 控制系統(tǒng)流程圖 梯形圖見附錄。 參 考 文 獻 31 參考文獻 [1] 魏志精，可編程控制器應(yīng)用技術(shù) [M]. 北京：電子工業(yè)出版社， 1995 年 . 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[18] Siemens PID Control Manual,2021.謝 辭 33 謝 辭 經(jīng)過長達幾個月 的努力，我終于把畢業(yè)設(shè)計完成了，首先我要衷心的感謝我的畢業(yè)設(shè)計導(dǎo)師玄兆燕教授，在我的導(dǎo)師玄兆燕教授的悉心指導(dǎo)和嚴格要求下我順利完成了畢業(yè)設(shè)計。在這最后的大學(xué)學(xué)習(xí)時間里，我是真心體會到了一些老師和同學(xué)對我的關(guān)懷和照顧，他們的幫助使我能夠很好的完成我的畢業(yè)設(shè)計。 然而，礦石揀鐵裝置在我國鋼鐵冶金企業(yè)里的發(fā)展并不是很快，受科技水平的限制，以及廠礦領(lǐng)導(dǎo)對這一系列設(shè)備并不熟悉，好多廠礦缺乏這方面的操控人員，好多企業(yè)也沒有專門的培訓(xùn)部門來培養(yǎng)定向的人才，對裝備水平還有待進一步提高，尤其是揀鐵程序的編制技術(shù)還很不夠成熟，礦石揀鐵裝置中最重要的部分也是系統(tǒng)軟件程序的知識，然而國內(nèi)相關(guān)的資料也比較少，個別企業(yè)仍然還把這些控制裝置閑置起來，甚至拆掉。 41 標準型 CPU315— 2DP 的技術(shù)參數(shù)表 CPU 315— 2DP 集成工作存儲器 RAM 128KB 裝載存儲器（ MMC） 最大 8MB 最大位操作指令執(zhí)行時間 浮點數(shù)指令執(zhí)行時間 FB最大塊數(shù) /大小 2048/16KB FC最大塊數(shù) /大小 2048/16KB DB最大塊數(shù) /大小 1024/16KB OB最大容量 16KB 位存儲器（ M） 2048B S7定時器 /計數(shù)器 256/256 每個優(yōu)先級的最大局部數(shù)據(jù) 1024B 全部 I/O地址區(qū) 2048B/2048B 最大分布式 I/O地址區(qū) 2048B/2048B I/O過程映像 128B/128B 最大數(shù)字量 I/O點數(shù) 16384/16384 最大模擬量 I/O點數(shù) 1024/1024 最大機架數(shù) /模塊總數(shù) 4/32 內(nèi)置 /通過 CP的 DP接口數(shù) 1/4 擴展模塊 PLC的輸入擴展模塊分別為 SM 321 DI32XDC24和 SM 321 DI8XAC120/230V，訂單號為 6ES7 3211BH000AA0 和 6ES7 3211FF100AA0。 S7— 300PLC的 CPU 分類 S7— 300PLC 的 CPU 型號很多（還在不斷擴充），主要可分為緊湊型、標準型、運動控制型和故障安全型等。電源模塊選擇為 PS 307 5A，由上海騰希電氣技術(shù)有限公司提供。行程開關(guān)廣泛用于各類機床和起重機械 ,用以控制其行程、進行終端限位保護。 4 個機械行程開關(guān)分別安裝在揀鐵裝置 1 和揀鐵裝置 2 的小車軌道的兩端。絕緣材料采用耐高溫絕緣紙為絕緣材料，具備高溫絕緣，阻燃和耐潮濕多重性能。 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計 17 33 行走小車的技術(shù)參數(shù)表 圖 行走小車 圖 小車電機電路圖 重量 kg 電壓 V 相數(shù) 速度 （ M/min） 動力 （ HP） 50Hz 60Hz 2021 220 380 440 3 18 22 華北理工大學(xué)機械工程學(xué)院 18 小車軌道 小車軌道有兩種軌道型號 KB1 和 KB11 軌道，軌道和軌道之間可連接，標準軌道長度為 1m 到 8m。 行走小車的馬達系統(tǒng)采用工業(yè)級高效率鼠籠式感應(yīng)馬達，多出線式，有三款電壓選擇配置，漆包線耐熱等級達 180 度， 為長時間起重特別設(shè)計。 RCDB5 型電磁吸盤的主要特點： （ 1）采用全密封結(jié)構(gòu)，防潮性能好。 項目 適應(yīng)帶寬 mm 功率 ≤ mm 適應(yīng)帶速 m/s 輸入電壓 V 靈敏度 ≥ mm 重量 kg 參數(shù) 型號 GJT2F 8 800 50 220177。 華北理工大學(xué)機械工程學(xué)院 14 報警方式：聲光，故障燈閃亮，蜂鳴器鳴響。在控制系統(tǒng)中使用 PLC 就是代替繼電器控制系統(tǒng)中的邏輯線路部分?？刂乒に嚵鞒谭矫媸紫冉榻B和分析了控制工藝的過程描述，接著研究控制工藝流程的特點，最后按照要求給出控制工藝流程圖；吸鐵時間方面主要介紹了電磁吸盤通電的時間和吸鐵過程的時間。 數(shù)字量輸出點有 31 個： 1小車左移指令、 1小車右移指令、 1磁盤強磁指令 350V、 1磁盤保磁指令 290V、 1磁盤弱磁指令 100V、 1磁盤去磁指令 100V、1金屬探測器合閘指令、 1小車左超限報警、 1小車右超限報警、檢測到鐵信號警示燈亮、 1小車運行前電笛報警、 1電磁吸盤回路合閘指令、 1整流變壓器合閘指令、 1揀鐵設(shè)備運行 中警示燈、 1小車回路合閘指令、 2小車左移指令、 2小車右移指令、 2磁盤強磁指令 350V、 2磁盤保磁指令 290V、 2磁盤弱磁指令100V、 2磁盤去磁指令 100V、 2小車左超限報警、 2小車右超限報警、 2金屬探測器合閘指令、 2電磁吸盤回路合閘指令、 2小車回路合閘指令、 2整流變壓器合閘指令、 檢測到漏鐵警示燈、 2揀鐵設(shè)備運行中警示燈亮、皮帶運行中警示燈、皮帶電機運行 。 第 1 章 緒論 7 本章小結(jié) 此章節(jié)主要分析了高爐運礦皮帶揀鐵裝置系統(tǒng)在國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀，同時總結(jié)出皮帶揀鐵裝置控制系統(tǒng)的特征，指出高爐運礦皮帶揀鐵裝置控制系統(tǒng)存在的一些問題。當有漏揀情況時，第二個金屬檢測器會檢測到有鐵信號，第二臺PLC 控制裝置啟動， 處理漏鐵的情況。出現(xiàn)了超強磁除鐵器，其磁力指數(shù)是常規(guī)除鐵器的 4 倍多。另外，運礦揀鐵裝置把住了鐵件進爐的關(guān)口，為高爐生產(chǎn)創(chuàng)造了條件。 本課題的背景與意義 運礦皮帶揀鐵裝 置在高爐煉鐵中有著非常重要的用途。高學(xué)朋介紹了利用 IGBT 和 MOSFET 設(shè)計制造的新型除鐵器電源。雖然永磁除鐵器不需要消耗電能，但是節(jié)能降耗就成了電磁除鐵器的發(fā)展趨勢。目前除鐵器的發(fā)展方向主要由以下幾個方面： 、高梯度 根據(jù)磁力是磁場強度與磁場梯度的乘積的原理，采用多種聚磁方法和應(yīng)用更好的材料，使除鐵器在額定懸掛高度中心的磁場強度已達到 90、 1 150mt，同時梯度也越來越大，所以磁力也越來越大。 高爐運礦皮帶揀鐵裝置的概況 1986 年中國寶鋼集團建成了我國第一座 4000 立方米高爐，該高爐從工藝上、設(shè)備技術(shù)水平上、管理模式上均是引進日本最先進的無料鐘工藝和設(shè)備裝備，一時曾成為國內(nèi)同行業(yè)的榜樣。例如： 1999 年 5 月 18 日， 高爐運礦皮帶揀鐵裝置曾在一天之內(nèi)揀出 4 塊礦稱斗內(nèi)脫落的襯板，有效的保護了 皮帶，成功避免了高爐的休風(fēng)事故。為了更好地提高高