【正文】 度。它具有自動化程度高，可靠性好，動作迅速，反映靈敏，設(shè)備簡單，調(diào)整方便等優(yōu)點。a metal detector。 PLC 在工業(yè)自動化控制領(lǐng)域越來越受到重視，它的應(yīng)用提高了機械裝置控制系統(tǒng)的自動化水平和可靠性。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 畢業(yè)設(shè)計說明書 GRADUATE DESIGN 設(shè)計題目：高爐運礦皮帶揀鐵裝置控制系統(tǒng)設(shè)計 摘 要 I 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機 構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。高爐運礦皮 帶揀鐵裝置控制系統(tǒng)的硬件部分主要包括：金屬探測器、行走小車機構(gòu)、電磁吸盤、整流變壓器、分離平臺、除鐵漏斗和金屬機構(gòu)支架。 magic chuck。 近幾十年來，隨著我國高爐煉鐵行業(yè)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)工藝不斷優(yōu)化，設(shè)備裝備水平不斷的提高，自動化，機械化，智能化高科技產(chǎn)品日新月異，特別是可編程序控制器的出現(xiàn)更 是電氣控制領(lǐng)域的一次革命， 以體積小，重量輕，編程操作簡單，易學(xué)易懂，修改程序方便，抗干擾能力強，可靠性靈活性強，工作穩(wěn)定，可靠，適合工作在生產(chǎn)現(xiàn)場的諸多特點，而被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，因此，在高爐運礦皮帶揀鐵裝置自動控制系統(tǒng)中，采用進行自動化的控制是非常的合適的，同時他為企業(yè)的生存的發(fā)展直接或間接的帶來了巨大的經(jīng)濟效益。 運礦皮帶裝置在煉鐵里應(yīng)用比較廣泛，特別是在爐頂無料鐘的新型大高爐生產(chǎn)中更發(fā)揮著其獨特的作用，在首鋼 2560 立方米的高爐礦石揀鐵中采用了西門子系列的 PLC 控制系統(tǒng) ；邯鄲鋼鐵集團煉鐵廠高爐運礦揀鐵裝置應(yīng)用了施耐德可編程序控制器 。以唐鋼煉鐵北區(qū) 1＃高爐為例，該高爐于 1989 年 9 月建成投產(chǎn)，采用日本 U84PLC 為高爐上料系統(tǒng)的控制核心，礦槽設(shè)備當(dāng)中運礦皮帶礦石揀鐵裝置也毫不例外的實現(xiàn)了自動化和機械化?，F(xiàn)在除鐵器的控制系統(tǒng)往往采用 PLC 進行控制，不僅提高了自身的可靠性，減少維護量，而且可以方便地與其它自動控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，在上位機的統(tǒng)一管理下，進一步提高整個系統(tǒng)乃至企業(yè)生產(chǎn)工序的自動化程度 。李勇等人對除鐵器的除鐵能力進行了研究，認為影響除鐵能力的因素除磁場強度外，更重要是除鐵器的功率。同時，如何在現(xiàn)有條件下更好的利用除鐵器，發(fā)展新工藝也是值得研究的方面。運礦皮帶揀鐵裝置是一套綜合的設(shè)備，在高爐煉鐵中有著非常重要用途。 。這樣既可解決線圈散熱與密封之間的矛盾，也可大大提高出現(xiàn)鐵件時的磁吸能 力，降低生產(chǎn)廠家的鋼材消耗和綜合成本，降低使用廠家的成本。 在設(shè)計之前，必須要有一個指導(dǎo)原則。當(dāng)金屬探測器 1 檢測到過鐵信號時，經(jīng)過時間計算， PLC 控制電磁鐵通電，利用強磁力（ 350V）吸出混在皮帶運輸機上礦石中的含鐵礦石及鐵金屬，電磁吸盤經(jīng)過保磁（ 290V）一段時間， PLC 給小 車一個向分離臺移動的信號，當(dāng)小車移動到分離臺的時，觸碰到第一個限位開關(guān)，產(chǎn)生限位信號，此時 PLC 給電磁吸盤一個弱磁電壓（ 100V），弱磁性的礦石掉落在分離臺上，小車在分離臺上方延時幾秒鐘， PLC 再次控制小車移動到除鐵漏斗，觸碰到限位開關(guān)，產(chǎn)生限位信號， PLC 給電磁吸盤負向電壓（ 100）去磁，電磁吸盤開始去磁，鐵塊被落到除鐵斗中，經(jīng)過延遲時間，小車開始向右回程移動，當(dāng)小車行走到分離臺時，觸碰到限位開關(guān)時，產(chǎn)生限位信號， PLC 給電磁吸盤強磁信號，落在分離臺上的弱磁性礦石被撿起，經(jīng)過延遲時間， PLC 發(fā)出行走信 號，小車?yán)^續(xù)向右移動到皮帶上方，碰到限位開關(guān)，產(chǎn)生限位信號，小車停止移動， PLC 給電磁吸盤加反向電壓產(chǎn)生去磁信號，礦石被放回到運輸皮帶上，經(jīng)過延遲時間，電磁吸盤斷電并停留在原先的位置。2= 估算電磁吸盤的吸鐵速度為 6m/s 則：電磁吸盤的吸鐵所用的時間為： 247。電控柜 PLC 自動控制的執(zhí)行元件組合，用于實現(xiàn)小車磁盤的不同控制。 GJT2F 型金屬探測儀工作原理：將 220V 交流電轉(zhuǎn)換成直流電源，通過數(shù)字電路將高頻電流供給傳感器，形成高頻磁場。 （ 2）儀器箱的安裝： 1）儀器箱有防塵功能，儀器箱盡量放置在室內(nèi)少塵干燥處，不能有明顯震動，離傳感器的距離盡量靠近，傳感器與儀器的連接電纜為 5m，儀器箱為掛式機箱，安裝孔的距離為 180mm,用 M8 螺釘將儀器箱固定在墻面或是鐵架上。具有透磁深度大、吸力強、防塵、防雨、耐腐蝕等特點，在極其惡劣 的環(huán)境中仍能可靠運行。 （ 5）高溫型電磁鐵采用獨特的隔熱方式，其被吸物溫度由過去的 600℃提高到 700℃，擴展了電磁鐵的適應(yīng)范圍。行星式齒輪組為兩段式 ,第二段出力齒輪采用兩個合金鋼熱處理之運轉(zhuǎn)惰輪 ,力量分擔(dān)。本公司采用先進的制作工藝，有進口西班牙繞線機和全套真空壓力浸漆設(shè)備繞組采用脫胎整列繞制方法對變壓器進行真空浸漆，使變壓器的絕緣等級達到 F 級或 H 級。 34 整流變壓器的主要參數(shù) 相數(shù) 三相 容量 1KVA— 3000KVA 輸入電壓 3amp。當(dāng)金屬材料靠近感應(yīng)面時，如果是非磁性金屬，則產(chǎn)生旋渦電流。 PLC 選型 選擇機型 本系統(tǒng)選用西門子 PLCS7— 300 系列， CPU315— 2 DP 型，訂單號為 6ES7 315— 2AF03— OABO 。 PLC 運行程序時，會按順序依次逐條執(zhí)行存儲器中的程序指令，并不會馬上停止，而是又從頭開始再次執(zhí)行存儲器中的程序，如此周而復(fù)始， PLC 的這種工作方式 稱為循環(huán)掃描方式。 （ 3）故障安全型 CPU 故障安全型 CPU 適用于對安全性要求極高的場合，它可以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時立即進入安全狀態(tài)模式，以保證人與設(shè)備的安全?？刂葡到y(tǒng)硬件部分包括 PLC 的工作方式和工作過程，簡單介紹了4 種 CPU 的分類，最重要的部分是給出擴展模塊的類型和擴展模塊的接線圖。老師的工作作風(fēng)十分嚴(yán)謹，對我的畢業(yè)設(shè)計要求十分嚴(yán)格，不論是內(nèi)容格式，還是標(biāo)點符號都進行了嚴(yán)格的把關(guān)。玄老師深厚的專 業(yè)知識、嚴(yán)謹?shù)闹螌W(xué)精神和求實創(chuàng)新的工作作風(fēng)深深的影響著我。 結(jié) 論 30 結(jié) 論 礦石揀鐵裝置作為高爐運礦皮帶揀鐵自動控制系統(tǒng)中的一個輔助設(shè)備，其在實際生產(chǎn)中所發(fā)揮的重要作用越來越受到廠礦企業(yè)的肯定，隨著廠礦企業(yè)對該裝置的重視程度的提高，自動控制技術(shù)的快速發(fā)展，其工作效率將不斷提高，這將給企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。 （ 4）運動控制型 CPU（技術(shù)功能型 CPU） 運動控制型 CPU 具有工藝 /運動控制功能，可滿足系列化機床、特殊機床及車間應(yīng)用的多任務(wù)自動化系統(tǒng)。通信接口無外設(shè)或通信完成后，系統(tǒng)開始進行輸入采樣，檢測輸入設(shè)備（開關(guān)、按鈕等）的狀態(tài)，然后根據(jù)輸入采樣結(jié)果依次執(zhí)行用戶程序，程序運行結(jié)束后對輸出進行刷新，即輸出程序運行時產(chǎn)生的控制信號。 華北理工大學(xué)機械工程學(xué)院 22 圖 CPU315— 2 DP 36 標(biāo)準(zhǔn)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 電源模塊 電源模塊的功能是為 PLC 提供 24V 的直流電壓，該電壓既可作為某些模塊的 24V 工作電源，也可作為某些輸入輸出端子的外接 24V 直流電源。在實 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計 21 際生產(chǎn)中 ,將行程開關(guān)（又稱限位開關(guān) ）安裝在預(yù)先安排的位置 ,當(dāng)裝于生產(chǎn)機械運動部件上的模塊撞擊行程開關(guān)時 ,行程開關(guān)的觸點動作 ,實現(xiàn)電路的切換。 1% 電壓變動率 % 輸出波形失真度 無失真（與輸入波形比較） 絕緣等級 F級 H級 HC級可供選 擇（常規(guī)為 H級） 工作效率 98% 適用 50/60Hz 第 3 章 控制系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計 19 連接方式 Y/?任意組合 過載能力 允許超過 4小時（可長期滿載） 圖 整流變壓器實物圖 圖 整流變壓器電路圖華北理工大學(xué)機械工程學(xué)院 20 位置監(jiān)測元件選型 整個裝置中需要 6 個接近開關(guān)和 4 個機械行程開關(guān)。有單相，三相或多路輸入和輸出等多種規(guī)格。齒輪箱為 FCD45C 鑄鋼一體成型 ,韌度強 ,電 腦 CNC 加工 ,精密度高噪音低。 小車行走機構(gòu)選型 行走小車 行走小車選用的是上海捷仕起重機械有限公司的 MT— 100 型小車。 圖 電磁吸盤實物圖 電磁吸盤基本原理： 電磁鐵工作時，電源及控制設(shè)備向電磁鐵供給直流電，電磁鐵內(nèi)部產(chǎn)生強大華北理工大學(xué)機械工程學(xué)院 16 磁場，通過殼體磁路和工作氣隙對被吸物產(chǎn)生強大磁力而達到搬運物料的目的。將輸出 控制插頭擰緊并連接可編程控制器 PLC 或電鈴。 GJT2F 型金屬探測儀特點： 靈敏度高度定量化；高靈敏設(shè)計可檢測超大金屬及聲光報警。系統(tǒng)輸入部分由所有行程開關(guān)、儀表觸點、方式選擇開關(guān)、控制按鈕等組成。2= 吸鐵時間：鐵塊從探測器到電磁吸盤所走的時間 － 接觸器動作時間 － 繼電器動作時間 － 慣性時間 =－ － － = 鐵經(jīng)過電磁吸盤有效吸鐵半徑所用的時間可作為吸鐵時間的公差，經(jīng)過時間為： 177。 控制工藝流程的特點 PLC 內(nèi)部時間繼電器精度為 秒，能夠滿足系統(tǒng)控制要求，能處理比較復(fù)雜的工藝流程，速度快、靈活性強、可靠性高、吸鐵準(zhǔn)確無誤，而且故障率很 第 2 章 控制系統(tǒng)整體方案設(shè)計 9 低。在滿足工藝要求的基礎(chǔ)上，盡可能的使結(jié)構(gòu)簡練，盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)化元件以降低成本，同時提高可靠性。 運礦皮帶揀鐵裝置控制系統(tǒng)有全自動控制系統(tǒng)。它具有自動化程度高，可靠性好，動作迅速，反應(yīng)靈敏，設(shè)備簡單，調(diào)整方便的優(yōu)點。 第 1 章 緒論 5 PLC 以體積小、重量輕、編程操作簡單，易學(xué)易懂，修改程序方便、抗干擾能力強、可靠性、靈活性強、工作穩(wěn)定、可靠，適合工作在生產(chǎn)現(xiàn)場的逐多特點，而被應(yīng)用到各個的領(lǐng)域，因此在高爐運礦皮帶揀鐵裝置自動控制系統(tǒng)中，采用PLC 進行自動化的控制是非常的合適的，同時它為企業(yè)生存的發(fā)展直接或間接的帶來了巨大的經(jīng)濟的效益，簡述以下幾個方面： ，消除皮帶被刮傷的危險。電磁除鐵器實質(zhì)上是一種直流電磁鐵，其勵磁線圈在通電過程中產(chǎn)生強磁場，將非磁性物質(zhì)中的鐵件吸起。 電源是電磁除鐵器的主要構(gòu)件之一，其性能決 定了除鐵器的運行狀態(tài)和性能。目前控制要求越來越高，如采用以太網(wǎng)等，對 PLC 的配置也從簡單化、小型化向復(fù)雜化、中性化發(fā)展。過去唐鋼煉鐵南區(qū)僅四座 120 立方米小高爐，運礦根本談不上什么揀鐵裝置，僅有一臺皮帶式除鐵器，效果也是非常差，然而當(dāng)時四座小爐均采用料鐘布料器，揀鐵裝置的性能好壞不會對生產(chǎn)構(gòu)成威脅和不利影響，因此也沒有被人重視。因此揀鐵裝置自動控制的優(yōu)劣，控制手段的好壞，直接影響著整個系統(tǒng)自動化程序及各項性能指標(biāo)。礦石揀鐵裝置雖然是一個輔助設(shè)備，但是它在生產(chǎn)中有著不可替代的的重要作用，它主要適用于檢除弱磁性的物料中的鐵件，防止鐵件撕裂皮帶或流到下一道設(shè)備里造 成下道設(shè)備的損壞，本裝置的使用，能可靠的保護運輸機，破碎機，研磨機等機械的