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正文內(nèi)容

碳素陽(yáng)極組裝工藝的plc設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2024-10-03 06:09 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 設(shè)計(jì)任務(wù) 這次設(shè)計(jì)為自主設(shè)計(jì),來(lái)自于鋁廠陽(yáng)極組裝現(xiàn)場(chǎng),根據(jù)新型鋁廠電解鋁的陽(yáng)極組裝工藝要求,完成陽(yáng)極組裝工藝中小車、運(yùn)輸電機(jī)及夾鉗動(dòng)作控制系統(tǒng)的主電路、 PLC 控制電路設(shè)計(jì)和機(jī)械控制程序設(shè)計(jì)。自動(dòng)控制系統(tǒng)由可編程控制控 制柜、電機(jī)控制臺(tái)、運(yùn)輸小車等控制系統(tǒng)組成 ,。該系統(tǒng)以 PLC 為主,加上電氣控制、敏感的檢測(cè)部分、電動(dòng)機(jī),液壓閥等相互協(xié)調(diào)動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)碳素陽(yáng)極組裝過(guò)程的自動(dòng)化控制。 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)要求 ( 1)控制小車的前后運(yùn)行和停止,夾鉗的上下、翻轉(zhuǎn)等; ( 2) PLC 控制變頻器的起停,調(diào)速、制動(dòng)使能轉(zhuǎn)換、軌道電機(jī)啟停; ( 3)完成 10 個(gè)電機(jī)起、停信號(hào)的檢測(cè)、實(shí)現(xiàn)電機(jī)的自由起、停; ( 4)對(duì)小車和軌道電機(jī)各種信號(hào)的互鎖和監(jiān)控進(jìn)行控制; ( 5)由軌道的運(yùn)行情況,決定電機(jī)的起停和過(guò)載保護(hù)控制以及故障處理; ( 6)控制系統(tǒng)具有電機(jī)過(guò)載、過(guò)流保護(hù)及短路保護(hù)等必要的保護(hù)環(huán)節(jié); 3 第三章 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)依據(jù) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的控制兩部分包括小車的前后運(yùn)動(dòng)和電機(jī)啟停,其中小車的結(jié)構(gòu)包括夾鉗和小車電機(jī),夾鉗功能是由液壓驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)夾住和釋放托盤。而小車電機(jī)將托盤運(yùn)送到對(duì)面的軌道上,然后再次返回,即往返運(yùn)動(dòng)。為使小車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中防止盤子滑落,平穩(wěn)運(yùn)行,需要控制小車運(yùn)行情況。軌道電機(jī)共有 8 臺(tái),分別驅(qū)動(dòng) 8 條軌道,分別由 8 條軌道托運(yùn)托盤。使用機(jī)械手夾具來(lái)讓托盤從 5軌道向 6軌道完成 夾緊、放松,上升、下降,翻轉(zhuǎn)、復(fù)位和前進(jìn)、后退等動(dòng)作。于此同時(shí)通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)對(duì)小車移動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)、變頻調(diào)速、正反轉(zhuǎn)等的控制。對(duì)于電機(jī)的控制,每條軌道上都安裝有一個(gè)傳感器,可用來(lái)判斷前后有無(wú)盤子并檢測(cè)到位的盤子,發(fā)布命令進(jìn)行調(diào)整。 各部分功能分述 本次設(shè)計(jì)主要完成軌道電機(jī)對(duì)托盤小車的運(yùn)送和陽(yáng)極小車夾具動(dòng)作的 PLC 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì),故用作業(yè)范圍大,效率高且便于操作的 PLC 控制來(lái)完成鋁錠生產(chǎn)過(guò)程的夾具動(dòng)作過(guò)程。 托盤小車上料過(guò)程 本設(shè)計(jì)中的小車在實(shí)際生產(chǎn)上是生產(chǎn)線上的運(yùn)送小車 ,設(shè)計(jì)中的托盤小車也稱為 碳素陽(yáng)極小車,其運(yùn)輸過(guò)程分為上車過(guò)程和下車過(guò)程。每個(gè)過(guò)程有一個(gè)軌道,而且每個(gè)軌道又被分成 4 段小軌道 ,每一段都由一個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),整個(gè)運(yùn)料系統(tǒng)中共有 8 臺(tái)軌道電機(jī),分別拖動(dòng) 8 條軌道,由該 8 條軌道托運(yùn)托盤 ,根據(jù)生產(chǎn)工藝要求:上車過(guò)程中的 4軌道 和下車過(guò)程中的 7軌道設(shè)計(jì)的 比其他幾段要長(zhǎng) [3]。 小車上料的運(yùn)輸過(guò)程如下: 4 1軌道 2軌道 3軌道 。 4軌道 圖 托 盤小車上料軌道示意圖 夾具動(dòng)作過(guò)程 夾具動(dòng)作過(guò)程如下: 圖 夾具小車運(yùn)動(dòng)圖 陽(yáng)極小車下料過(guò)程 下料過(guò)程: 6軌道 7軌道 8軌道 。 9軌道 圖 托盤小車下料軌道示意圖 翻轉(zhuǎn)裝置 按照碳素陽(yáng)極組裝工藝的要求,都必須按上述設(shè)計(jì)進(jìn)行操作運(yùn)行。 升 上 右 移 位置 左 移 反 下 降 位置 右 移 反 上 升 左 移 升 上 反 下 降 下 降 時(shí)間 5 控制方案的比較、論證和確定 方案的比較 能夠?qū)崿F(xiàn)鋁廠陽(yáng)極組裝工藝控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方案有多種。單片機(jī)和工業(yè)計(jì)算機(jī)還有可編程控制器都行,下面比較三方面的內(nèi)容: (一)單片機(jī) 由于單片機(jī)的所有器件均不是工業(yè)級(jí)的, 抗擾性能差,系統(tǒng)硬件復(fù)雜多變 ,可能引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。 而且 一旦單片機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障,很難 快速 診斷出故障元件, 不是專業(yè)人士不能很快找到故障原因,使用起來(lái)不方便,單片機(jī)選擇不合理。 圖(一) 單片機(jī)控制系統(tǒng) (二)工業(yè)計(jì)算機(jī)( IPC) 由于 IPC的主要器件 都 不是 適用工業(yè)級(jí) 的 , 抗 干擾能力雖然有一定提高, 系統(tǒng)不和變頻器相適應(yīng),不穩(wěn)定 。一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障,非專業(yè) 人士 不能 檢查和維修。 如果故障由于程序 的 設(shè)計(jì)不合理引起, 且 缺乏合適的調(diào)試工具,要找出故障原因很困難 ,而且編程很難, 雖然 系統(tǒng) 界面 完整 ,但對(duì)于不熟悉計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的人來(lái)說(shuō), 還是不太方便 。 (三)可編程邏輯控制器 (簡(jiǎn)稱 PLC) 圖(三) PLC 控制系統(tǒng) 方案論證及確定 通過(guò)對(duì)以上幾種控制方案的比較發(fā)現(xiàn)采用 PLC控制能夠達(dá)到碳素陽(yáng)極組裝控制系統(tǒng) 6 需要的要求。 PLC 控制技術(shù)在工程實(shí)際應(yīng)用中的時(shí)間較長(zhǎng),范圍廣,技術(shù)成熟,在工程技中有不可替代的地位。最重要的是 PLC 可根據(jù)電流保護(hù)的要求準(zhǔn)確輸出,完成保護(hù)動(dòng)作。 第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 7 設(shè)計(jì)依據(jù) 軟 件設(shè)計(jì)目的是實(shí)現(xiàn) 怎樣去 控制所要控制的 對(duì) 象,怎 樣 把整 個(gè) 自動(dòng)化控制系 統(tǒng) 的功能完整地實(shí)現(xiàn),硬件的 設(shè)計(jì) 則主要是要能體 現(xiàn) 出整 個(gè) 控制系 統(tǒng) 的流程。硬件 設(shè)計(jì)是軟 件設(shè)計(jì) 的基 礎(chǔ) , 軟 件 設(shè)計(jì) 是硬件 設(shè)計(jì) 功能的集中體 現(xiàn) 。在本章主要是硬件 設(shè)計(jì) 及器件選擇。 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的功能要求和性能指標(biāo)的分析,整 個(gè) 控制系 統(tǒng) 的硬件 設(shè)計(jì) 分為兩個(gè)模塊來(lái)完成: ( 1) 主電 路 圖 設(shè)計(jì) ( 2) 系統(tǒng)控制 圖 設(shè)計(jì)。硬件 設(shè)計(jì) 要考 慮 到 供電 。 供電 的 設(shè)計(jì)直接影 響 到控制系 統(tǒng) 的適用性,故在 設(shè)計(jì) 硬件 時(shí) 是要按照以下幾方面 來(lái)設(shè)計(jì) : 入 電 源 電壓 在一定的 允許 范 圍內(nèi)變 化; 控制系 統(tǒng) 不 允許斷電的場(chǎng) 合,要考 慮 備用電源的使用; 綜 合考 慮 以上幾方面,可以把 供電線 路 設(shè)計(jì) 如下: 供電使用電網(wǎng)提供的 380V 動(dòng)力電。主電路設(shè)計(jì)中,給 PLC 供電時(shí),應(yīng)該注意對(duì)電能的質(zhì)量進(jìn)行控制。 主電路設(shè)計(jì) ( 1) 電器總配線主電路圖如下圖 ( 1)所示: 8 圖 ( 1)電器總配線主電路圖 9 圖 ( 2)陽(yáng)極小車總配電圖 ( 3)軌道電機(jī)控制主電路圖下圖 ( 3)所示: 圖 ( 3)軌道電機(jī)控制主電路圖 10 元器件選型 斷路器 斷路器又稱為自動(dòng)開關(guān),功能包括有短路、過(guò)載和欠電壓保護(hù)等。 斷路器型號(hào)選擇: 油泵電機(jī)選型號(hào): DZ2060 液壓站冷卻電機(jī) 選型號(hào): DZ 15L— 10 皮帶運(yùn)輸電機(jī)選型號(hào)為: DZ 15L— 40 小車移動(dòng)電機(jī)選型 號(hào)為: DZ 15L— 60 1- 10軌道電機(jī) DZ 15L— 40 加熱器和 PLC 選用型號(hào): DZ 15L— 10 輸入和輸出模板斷路器型號(hào)均選用: DZ 15L— 10 熔斷器 熔斷器時(shí)一種簡(jiǎn)單有效的保護(hù)電器。 熔斷器選型:油泵電機(jī): FU1— FU3 熔斷器選用型號(hào)為: RT1463/1 電源模塊: FU4— FU12 熔斷器選用型號(hào)為: RC1A— 10 低壓隔離器 低壓隔離器也稱刀開關(guān),主要用于電氣線路中隔離電源之用,也可作為不頻繁地接通和分?jǐn)嗫蛰d電路或小電流電路之用 [7]。 選擇刀開關(guān)選用型號(hào)為: HG1— 63/31 接觸器 本設(shè)計(jì)選用 CJ10 系列交流接觸器。該系列交流接觸器的功能強(qiáng)大,其輔助設(shè)備也很完備,主要用于交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和控制。 ( 2)液壓站冷卻電機(jī)選型:由于該電動(dòng)機(jī)雖然是經(jīng)常啟動(dòng);但是其不用正、反轉(zhuǎn)工作,它們的功率也是很小。 故選擇型號(hào): CJ10— 10 ( 3)油加熱器選型:電
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