【導(dǎo)讀】設(shè)計(jì)方案合理、硬件電路無(wú)原則錯(cuò)誤、監(jiān)控程序正確，論文撰寫(xiě)規(guī)范。各種礦石、煤、砂石、焦碳、化工原料等。隨著現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，港?？趯?duì)設(shè)備的高效率、低能耗等方面的需求耗越來(lái)越明顯。流變頻驅(qū)動(dòng)，斗輪機(jī)構(gòu)由液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)，懸臂俯仰設(shè)計(jì)成液壓驅(qū)動(dòng)控制。整個(gè)系統(tǒng)中設(shè)有監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)系統(tǒng)的集中監(jiān)視。料工藝等作業(yè)特點(diǎn)設(shè)計(jì)了自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種工作方式。

　　

【正文】 構(gòu)設(shè)置保護(hù)限位，參與設(shè)備控制系統(tǒng)運(yùn)行，使其保障設(shè)備安全可靠的運(yùn)行。 （ 1）在走行機(jī)構(gòu)前后兩側(cè)設(shè)置二 級(jí)保護(hù)限位； （ 2）在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)左右 110 度。設(shè)置二級(jí)保護(hù)限位； （ 3）在懸臂俯仰機(jī)構(gòu)設(shè)置上仰和下俯二級(jí)保護(hù)限位； （ 4）液壓系統(tǒng)設(shè)置油位、油溫、油壓及油堵等液壓保護(hù)； （ 5）在懸臂皮帶和尾車皮帶機(jī)構(gòu)設(shè)置拉繩、跑偏、皮帶打滑及撕裂等皮帶保護(hù)開(kāi)關(guān)。 本章小結(jié) 第 4 章 斗輪取料機(jī)硬件電路的設(shè)計(jì) 23 本章主要針對(duì)斗輪取料機(jī)的硬件電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，首先針對(duì)電氣柜的組成逐次展開(kāi)描述，電氣柜包括進(jìn)線柜、低壓配電柜、變頻器和 PLC控制柜。其中，有 500KW、 20KW 兩臺(tái) 6000V/400V 變壓器， 9個(gè)控制柜，分別為 1 號(hào)配電柜、 2號(hào)配電柜、 500KW 受電柜、 20KW 配電柜、 PLC 控制柜、回轉(zhuǎn)變頻柜、行走變頻柜、 斗輪機(jī)構(gòu)控制柜、懸臂俯仰控制柜和皮帶機(jī)構(gòu)控制柜，并針對(duì)各個(gè)結(jié)構(gòu)完成了主要設(shè)備的選型設(shè)計(jì)。 燕山大學(xué)本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文） 24 第 5章 斗輪取料機(jī)調(diào)試程序設(shè)計(jì) 程序編制軟件 PLC 編程軟件選用 RSLogix5000。該軟件是美國(guó) AB 公司開(kāi)發(fā)的 PLC編程軟件，為用戶提供了友好的訪問(wèn)頁(yè)面，為用戶程序編寫(xiě)提供了功能塊圖、梯形圖語(yǔ)言、指令表等多重編程語(yǔ)言 [23]。它具有以下特點(diǎn)： （ 1）統(tǒng)一的項(xiàng)目查看；（ 2）靈活的梯形圖編輯器；（ 3）拖動(dòng)時(shí)操 作；（ 4）梯形圖查看選項(xiàng)；（ 5）定制數(shù)據(jù)監(jiān)視；（ 6）狀態(tài)文件分類顯示；（ 7）簡(jiǎn)易的通訊配置；（ 8）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)編輯器（ 9）查找與替換；（ 10）直觀的 windows 界面（ 11）項(xiàng)目校驗(yàn)快捷更正錯(cuò)誤等。 功能編程 取料機(jī)的取料作業(yè)工藝可分為層取料方式、法定點(diǎn)斜坡取料方式、旋轉(zhuǎn)分層取料方式、混合取料方式和連續(xù)行走取料方式等。本設(shè)計(jì)的取料作業(yè)方式為旋轉(zhuǎn)分層。為了滿足定量取料的目的，臂架的旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)按照取料角度θ的 1/θ函數(shù)關(guān)系自動(dòng)變速，當(dāng)取料角度小時(shí)，旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)慢些，當(dāng)取料角度大時(shí)，旋轉(zhuǎn)速度應(yīng)該快些。同時(shí)旋轉(zhuǎn) 范圍應(yīng)取 10176。 ~70176。最合適。 根據(jù)設(shè)備的取料工藝，采用國(guó)際通用的簡(jiǎn)單編程方式梯形圖語(yǔ)言，要求實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、半自動(dòng)操作，保證連鎖保護(hù)可靠，報(bào)警故障檢測(cè)準(zhǔn)確，完善。 半自動(dòng)操作的程序是在手動(dòng)操作的基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的，在保證手動(dòng)操作的功能同時(shí)，盡量減少操作人員的工作強(qiáng)度和操作重復(fù)度。在每一層的操作上采用半自動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行，按照從中控室發(fā)來(lái)的信息，司機(jī)以手動(dòng)方式進(jìn)行行走、旋轉(zhuǎn)和提升等操作。將斗輪放到取料作業(yè)的起始點(diǎn)，然后 HMI 的操作屏上，設(shè)定點(diǎn)動(dòng)次數(shù)和點(diǎn)動(dòng)距離，調(diào)整設(shè)定好設(shè)備的工作狀態(tài)后，由操作人員按下啟動(dòng)按鈕后，地面皮帶機(jī) 起動(dòng)后，機(jī)器就按 PLC 的半自動(dòng)程序進(jìn)行自動(dòng)工作。初始操作和兩旋轉(zhuǎn)端角的設(shè)定由司機(jī)在第一次旋轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)進(jìn)行。設(shè)定完畢后，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)依照上述預(yù)設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制，換層操作以手動(dòng)方式進(jìn)行。在半自動(dòng)操作中，司機(jī)可以改變?cè)O(shè)定值。在進(jìn)行一個(gè)煤堆的操作時(shí)，僅 第 5 章 斗輪取料機(jī)調(diào)試程序設(shè)計(jì) 25 需設(shè)置一次取料范圍，下一個(gè)循環(huán)值由 PLC 自動(dòng)計(jì)算。 斗輪機(jī)半自動(dòng)作業(yè)時(shí)，設(shè)手動(dòng)干預(yù)功能，在手動(dòng)干預(yù)有效時(shí)，可以暫時(shí)中半自動(dòng)堆、取料作業(yè)過(guò)程，根據(jù)需要調(diào)整大車、變幅、回轉(zhuǎn)等運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)解除手動(dòng)干預(yù)時(shí)，半自動(dòng)程序自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。 對(duì)于半自動(dòng)取料，要求在取料的過(guò)程中要保證料量恒 定，因此需要編制半自動(dòng)恒量取料控制算法程序，其簡(jiǎn)單流程見(jiàn)圖。同時(shí)通過(guò)安裝在懸臂皮帶機(jī)上的皮帶秤反饋的料流信號(hào)來(lái)控制懸臂的旋轉(zhuǎn)速度，從而保證取料恒料量。 各機(jī)構(gòu)控制程序設(shè)計(jì) 斗輪堆取料機(jī)的 PLC 控制程序通過(guò)梯形圖語(yǔ)言編寫(xiě)，便于閱讀和理解。由于篇幅有限以下只做將各機(jī)構(gòu)的程序做介紹說(shuō)明。軟件的程序列表如圖 51。程序包括 圖 52的走行機(jī)構(gòu)程序設(shè)計(jì)，圖 53 的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)程序設(shè)計(jì)，圖 54 的皮帶機(jī)構(gòu)程序設(shè)計(jì)，圖 55 的俯仰機(jī)構(gòu)程序設(shè)計(jì)，圖 56 的斗輪機(jī)構(gòu)程序設(shè)計(jì)和圖 57 的中控編程。具體內(nèi)容如下： 圖 51 程序列表 燕山大學(xué)本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 52 走行機(jī)構(gòu)程序設(shè)計(jì) 第 5 章 斗輪取料機(jī)調(diào)試程序設(shè)計(jì) 27 圖 53 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)程序設(shè)計(jì) 燕山大學(xué)本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文） 28 圖 54 皮帶機(jī)構(gòu)程序設(shè)計(jì) 第 5 章 斗輪取料機(jī)調(diào)試程序設(shè)計(jì) 29 圖 55 俯仰機(jī)構(gòu)程序設(shè)計(jì) 燕山大學(xué)本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文） 30 圖 56 斗輪機(jī)構(gòu)程序設(shè)計(jì) 第 5 章 斗輪取料機(jī)調(diào)試程序設(shè)計(jì) 31 圖 57 中控機(jī)構(gòu)程序設(shè)計(jì) 本文設(shè)計(jì)的程序有兩種操作：半自動(dòng)操作和手動(dòng)操作。半自動(dòng)操作的程序是在手動(dòng)操作的基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的 ， 在保證手動(dòng)操作的功能同時(shí) ， 盡量減少操作人員的工作強(qiáng)度和操作 重復(fù)度。在每一層的操作上采用半自動(dòng)自動(dòng)運(yùn)行 ， 按照從中控室發(fā)來(lái)的信息 ， 司機(jī)以手動(dòng)方式進(jìn)行行走、旋轉(zhuǎn)和提升等操作。將斗輪放到取料作業(yè)的起始點(diǎn)，然后在操作屏上設(shè)定點(diǎn)動(dòng)次數(shù)和點(diǎn)動(dòng)距離 ， 調(diào)整設(shè)定好設(shè)備的工作狀態(tài)后 ， 由操作人員按下啟動(dòng)按鈕后 ， 地面皮帶機(jī)起動(dòng)后 ， 機(jī)器就按 PLC的半自動(dòng)程序進(jìn)行自動(dòng)工作。 初始操作和兩旋轉(zhuǎn)端角的設(shè)定由司機(jī)在第一次旋轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)進(jìn)行。設(shè)定完畢后 ， 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)依照上述預(yù)設(shè)定的旋轉(zhuǎn)角進(jìn)行控制 ， 換層操作以手動(dòng)方式進(jìn)行。 在半自動(dòng)操作中 ， 司機(jī)可以改變?cè)O(shè)定值。在進(jìn)行一個(gè)煤堆的操作時(shí) ， 僅燕山大學(xué)本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文） 32 需設(shè)置一次取料范圍 ， 下一個(gè) 循環(huán)值由 PLC自動(dòng)計(jì)算。 斗輪機(jī)半自動(dòng)作業(yè)時(shí) ,設(shè)手動(dòng)干預(yù)功能 ,在手動(dòng)干預(yù)有效時(shí) ,可以暫時(shí)中止半自動(dòng)取料作業(yè)過(guò)程 ,根據(jù)需要調(diào)整大車、變幅、回轉(zhuǎn)等運(yùn)行參數(shù) ,當(dāng)解除手動(dòng)干預(yù)時(shí) ,半自動(dòng)程序自動(dòng)恢復(fù)運(yùn)行。 半自動(dòng)恒量取料控制程序流程圖見(jiàn)附錄 5。 對(duì)于半自動(dòng)堆料來(lái)說(shuō)相對(duì)比較簡(jiǎn)單 ， 定點(diǎn)堆料就可以通過(guò)料位計(jì)的信號(hào)來(lái)判斷料堆高度已到標(biāo)定高度 ， 既可以大車行走繼續(xù)堆料即可。 對(duì)于半自動(dòng)取料 ， 要求在取料的過(guò)程中要保證料量恒定 ， 因此需要編制半自動(dòng)恒量取料控制算法程序其簡(jiǎn)單流程見(jiàn)圖同時(shí)通過(guò)安裝在懸臂皮帶機(jī)上的皮帶秤反饋的料流信號(hào)來(lái)控制 懸臂的旋轉(zhuǎn)速度 ， 從而保證取料恒料量。 本章小結(jié) 本章主要針對(duì)斗輪取料機(jī)的取料工藝和系統(tǒng)邏輯控制對(duì)系統(tǒng)軟件程序編制進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，首先針對(duì)各個(gè)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)特性逐次展開(kāi)描述，對(duì)各項(xiàng)控制進(jìn)行細(xì)致編程，最后對(duì)邏輯自動(dòng)控制進(jìn)行編程。在此 PLC 編程軟件選用 RSLogix5000。該軟件是美國(guó) AB 公司開(kāi)發(fā)的 PLC 編程軟件，鑒于梯形圖的普遍應(yīng)用、編程簡(jiǎn)單和便于理解等特點(diǎn)，因此編程語(yǔ)言選擇梯形圖。在整個(gè)章節(jié)中，編程圖描寫(xiě)細(xì)致，邏輯嚴(yán)密，整個(gè)控制系統(tǒng)一目了然。 第 6 章 斗輪取料機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33 第 6 章斗輪取料機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 監(jiān)控系統(tǒng)功 能說(shuō)明 通過(guò)畫(huà)面編輯軟件， RSview Stdio 軟件開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)操作人員所需的監(jiān)控系統(tǒng)，畫(huà)面信息中包括主畫(huà)面、各機(jī)構(gòu)畫(huà)面、報(bào)警畫(huà)面、通訊信息畫(huà)面等等，每個(gè)畫(huà)面的信息變量通過(guò) ControlNet 網(wǎng)絡(luò)連接到 PLC 的 CPU，因此每個(gè)外圍檢測(cè)設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)和數(shù)據(jù)信息均能在人機(jī)界面上實(shí)時(shí)顯示出來(lái) [23]。 開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)監(jiān)控系統(tǒng)畫(huà)面 監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)以操作監(jiān)控為主，實(shí)時(shí)信息顯示，便于操作人員監(jiān)視斗輪堆取料機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。在操作室內(nèi)操作終端的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)主畫(huà)面設(shè)備參數(shù)監(jiān)控界面，以及各個(gè)機(jī)構(gòu)分別設(shè)置分畫(huà)面信息模式，以保證 實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)各的運(yùn)行狀態(tài)。如圖 61 為斗輪取料機(jī)運(yùn)行監(jiān)控主要參數(shù)界面 [22]，具有設(shè)備運(yùn)行所需的信息數(shù)據(jù)。 圖 斗輪取料機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面 斗輪取料機(jī)人機(jī)界面主要包括斗輪控制系統(tǒng)主監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)、參數(shù)設(shè)定等頁(yè)面。斗輪控制系統(tǒng)主界面中包含子頁(yè)面的命令按鈕，例如參數(shù)設(shè)置等，單擊該按鈕可以激活對(duì)應(yīng)功能設(shè)置，同時(shí)以動(dòng)畫(huà)形式標(biāo)示斗輪機(jī)生產(chǎn)工藝流燕山大學(xué)本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文） 34 程 [24]。 本章小結(jié) 本章對(duì)斗輪取料機(jī)的進(jìn)行里人機(jī)界面開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，借助 RSview Stdio 軟件進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)和具體說(shuō)明，該軟件功能 強(qiáng)大，為用戶提供了友好人機(jī)界面，在此不再贅述。監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)以操作監(jiān)控為主，實(shí)時(shí)信息顯示，便于操作人員監(jiān)視斗輪堆取料機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。 縱觀本章，首先對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)的功能進(jìn)行概述，其次借助對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)軟件的應(yīng)用進(jìn)一步展開(kāi)詳細(xì)描述，從而完成監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)論 91 結(jié)論 通過(guò)本次選題的研究設(shè)計(jì)，將斗輪取料機(jī)設(shè)備的工藝、控制系統(tǒng)更加完善，控制系統(tǒng) PLC、變頻器及檢測(cè)開(kāi)關(guān)的總線網(wǎng)絡(luò)化的全面應(yīng)用，提高了設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備施工、調(diào)試節(jié)約時(shí)間，而且減少了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。通過(guò)全面的引進(jìn)新的工業(yè)控制技術(shù)，大大提高了 設(shè)備的技術(shù)含量。合理的方案、良好的性能、節(jié)能元件的采用、簡(jiǎn)單的操作方式等提高了設(shè)備的使用效率。經(jīng)過(guò)課題的研究，能為以后此種設(shè)備的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供更好的設(shè)計(jì)參考。隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，工業(yè)化和城市化水平越來(lái)越高，人工成本逐步增加，環(huán)保要求越來(lái)越高。人們的工作環(huán)境逐漸向清潔環(huán)境轉(zhuǎn)移，工作強(qiáng)度會(huì)逐漸變小。堆取料機(jī)無(wú)人化適應(yīng)了這一變化，操作人員可以遠(yuǎn)離料場(chǎng)的粉塵環(huán)境，不必一刻不離地操作手柄，料場(chǎng)可以布置于避風(fēng)良好場(chǎng)所，減少大風(fēng)揚(yáng)塵。此項(xiàng)研究設(shè)計(jì)也是目前亟待解決的問(wèn)題及最高技術(shù)要求。該設(shè)計(jì)為自動(dòng)化技術(shù)水平在煤港作業(yè)設(shè)備中 的應(yīng)用起到了很好的奠定作用，使自己在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)積累了寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。 燕山大學(xué)本科畢業(yè)生設(shè)計(jì)（論文） 36 參考文獻(xiàn) 1李華德 .交流調(diào)速控制系統(tǒng) [M].北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020. 2陽(yáng)憲惠 .工業(yè)數(shù)據(jù)通信與控制網(wǎng)絡(luò) [M].北京 :清華大學(xué)出版社 ,2020. 3邵明亮 .斗輪堆取料機(jī) [M].北京 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2020， 32～ 45. 4李道霖 .電氣控制與 PLC原理及應(yīng)用 [M]北京 :電子工業(yè)出版社 ,2020， 46～ 67. 5劉增良，劉國(guó)亭 .電氣工程 [M].北京 :中國(guó)水利水電出版社 2020. 6韓曾晉 .自適應(yīng)控制 [M].北京 :清華人學(xué)出 版社 ,1995 7夏超英 .交直流傳動(dòng)系統(tǒng)的自適應(yīng)控制 [M].北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,1998， 40～ 78. 8劉國(guó)海，戴先中 .感應(yīng)電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的解耦控制 [J].電工技術(shù)學(xué)報(bào) ,2020， 16(5):30— 34. 9陳立定 .電氣控制與可編程控制器 [M].廣州 :華南理工大學(xué)出版社 ,2020. 10 Bimal of Modern Power semiconductor Devices and Future Trends of Industrial Applications,1992,28(2):72～89 11夏德海 .現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) [M].北京 :北京電力出版社 ,2020. 12天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所 .電氣傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)手冊(cè) [M].北京 ?機(jī)械工業(yè)出版社 ,2020. 13錢(qián)曉龍，李曉理 .循序漸進(jìn) POWERFLEX變頻器 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