【正文】 ..............................................................................................49謝辭 ..............................................................................................................................50目錄第 1 章 緒論1第 1 章 緒論隨著我國(guó)煤炭、礦山、建筑等行業(yè)規(guī)模的不斷發(fā)展，破碎機(jī)呈現(xiàn)出種類、數(shù)目不斷增多，機(jī)型不斷豐富的局面。隨著各行業(yè)對(duì)破碎機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量要求的不斷提高，對(duì)破碎機(jī)技術(shù)提出了更高的要求，特別是對(duì)輥式破碎機(jī)提出了更新更高的要求。對(duì)輥式破碎機(jī)適用于在水泥，化工，電力，冶金，建材，耐火材料等工業(yè)部門(mén)破碎中等硬度的物料，如石灰石，爐渣 ，焦炭，煤等物料的中碎，細(xì)碎作業(yè)。對(duì)輥式破碎機(jī)齒形優(yōu)化設(shè)計(jì)，拉剪力選擇破碎，高效低耗，出粒均勻，將其應(yīng)用在大塊物料破碎至小塊物料，是其他破碎機(jī)所望塵莫及的。 本 控 制 系 統(tǒng) 應(yīng) 該 有 硬 件 設(shè) 計(jì) 和 軟 件 設(shè) 計(jì) 兩 部 分 。，國(guó)產(chǎn)自動(dòng)破碎機(jī)的功能比較單一，適應(yīng)面也比較窄，對(duì)待裝破碎機(jī)的形狀與體積等均有較嚴(yán)格的規(guī)定，一般只適用于一二種破碎機(jī)，而國(guó)內(nèi)同一破碎機(jī)生產(chǎn)企業(yè)所生產(chǎn)的破碎機(jī)規(guī)格各不相同，產(chǎn)量也不同，這就給相關(guān)工作帶來(lái)一定的困難。，進(jìn)口自動(dòng)也要高出國(guó)產(chǎn)一截，部分國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)的故障率較高。，由于國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)的運(yùn)行速度大多在中低檔水平，且自動(dòng)化程度一般，其生產(chǎn)效率自然不如以生產(chǎn)高檔產(chǎn)品著稱的國(guó)外同類產(chǎn)品，這樣就等于無(wú)形中增加了企業(yè)的成本，降低了企業(yè)的利潤(rùn)，造成了極大的浪費(fèi)。 國(guó)產(chǎn)破碎機(jī)所存在的問(wèn)題，需要有雄厚的技術(shù)力量、精密的生產(chǎn)工藝等多方面的要求，而目前我國(guó)在這方面的投入甚少，行業(yè)中的產(chǎn)品生產(chǎn)與基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)的投入比例嚴(yán)重失調(diào)，生產(chǎn)廠家只顧眼前利益，不愿投入資金進(jìn)行基礎(chǔ)研究。，破碎機(jī)低水平重復(fù)太多，應(yīng)變能力不強(qiáng)，國(guó)內(nèi)的大部分生產(chǎn)廠商規(guī)模都很小，且大多生產(chǎn)同種類型的設(shè)備，在市場(chǎng)上進(jìn)行低價(jià)惡性競(jìng)爭(zhēng)，而一旦遇上市場(chǎng)要求變動(dòng)，又無(wú)法及時(shí)轉(zhuǎn)型，從而極易被市場(chǎng)所淘汰。那么破碎機(jī)設(shè)備作為一種為了降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)更應(yīng)該考慮人的因素，且應(yīng)該將這種觀念貫穿于機(jī)械設(shè)計(jì)的每一個(gè)細(xì)節(jié)，如操作臺(tái)面的高低、操作程序的合理化、操作界面的視覺(jué)效果（視疲勞的產(chǎn)生程度） 、操作的安全性、維修的方便性、調(diào)整的方便性等。由于不同破碎機(jī)的態(tài)、特性，即使工藝相同，也會(huì)涉及到模具不同、加料方式不同等問(wèn)題。如果把工序相同或類似的機(jī)械做成一種或幾種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，需要更換的部位做成能獨(dú)立運(yùn)行的基本單元體，通過(guò)接口相連實(shí)現(xiàn)和主機(jī)的連機(jī)，使其和主機(jī)成為一個(gè)共同體（類似積木的形式，可以根據(jù)要求進(jìn)行組合） ，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)自己的需要對(duì)基本單元體進(jìn)行自行組合就行了。 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化自動(dòng)化已成為一種必然的趨勢(shì)，而且我們也正朝著這個(gè)方向努力。對(duì)形態(tài)各異、物理特性各不相同的破碎機(jī)在檢測(cè)過(guò)程中所碰到的問(wèn)題會(huì)更多，而檢測(cè)之后數(shù)據(jù)的傳輸和處理，對(duì)控制系統(tǒng)的要求也不會(huì)就停。這需要電子行業(yè)和行業(yè)的共同努力，需要醫(yī)料機(jī)械能夠?qū)⑿碌碾娮蛹夹g(shù)及時(shí)的應(yīng)用到實(shí)踐中來(lái)，需要兩個(gè)行業(yè)的共同探索。用伺服系統(tǒng)控制的傳動(dòng)系統(tǒng)即可以通過(guò)程序的編寫(xiě)來(lái)控制整個(gè)動(dòng)作的同步問(wèn)題，又可以消除傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)容易形成積累誤差的缺點(diǎn)，在調(diào)試的過(guò)程還可以對(duì)每個(gè)動(dòng)作單獨(dú)控制，也節(jié)省了調(diào)試所形成的浪費(fèi)。在對(duì)醫(yī)療機(jī)械進(jìn)行自動(dòng)化上，我們對(duì)自動(dòng)化定義越河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院4來(lái)越廣，越來(lái)越細(xì)，研究的也越來(lái)越深，從一種機(jī)械自動(dòng)化上升到整個(gè)車間的自動(dòng)化，從的一部分工序到整個(gè)過(guò)程，整條生產(chǎn)線及整個(gè)車間的設(shè)計(jì)將成為一種必然的趨勢(shì)。從綠色設(shè)計(jì)的角度看待機(jī)械，我們需要改進(jìn)的地方還很多。剛剛修訂過(guò)的《固體環(huán)境污染防治法草案》,草案的實(shí)施對(duì)過(guò)度問(wèn)題提出了具體的限制，雖然仍不完善，但這說(shuō)明國(guó)家已經(jīng)將所引起的環(huán)境問(wèn)題提到日程上來(lái)了。順著這個(gè)思路思考一下醫(yī)料機(jī)械的整體狀況，就會(huì)發(fā)現(xiàn)我們距離“綠色”有多遠(yuǎn)。在這條原則的下，我們可以從結(jié)構(gòu)、工藝組合及原材料等方面來(lái)考慮我們的機(jī)械。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 個(gè)人計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱 PC）發(fā)展起來(lái)后，為了方便，也為了反映可編程控制器的功能特點(diǎn)，可編程序控制器定名為 Programmable Logic Controller（PLC）。在這時(shí)期，PLC 在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高，PLC 逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS 系統(tǒng)。PLC 在工業(yè)自動(dòng)化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見(jiàn)的將來(lái)，是無(wú)法取代的。下面通過(guò)兩組數(shù)據(jù) (引自工控網(wǎng)) 說(shuō)明PLC 的應(yīng)用現(xiàn)狀。這些有利因素刺激了中國(guó)冶金行業(yè)的投資。冶金設(shè)備的大量增長(zhǎng)帶動(dòng)了 PLC 在該行業(yè)的增長(zhǎng), 2022 年 PLC 在冶金行業(yè)的市場(chǎng)達(dá)到 216 億元, 2022 年有望達(dá)到 3 億元。在中國(guó), PLC 在紡織機(jī)械上的運(yùn)用已經(jīng)有17 年的歷史了, 從最早的進(jìn)口合成纖維生產(chǎn)設(shè)備到目前的中小型紡機(jī), PLC 無(wú)處不在。紡機(jī)的比例在紡織機(jī)械中不到5% , 卻用到更多的PLC, 單臺(tái)紡紗機(jī)最多用到17臺(tái)PLC, 主要是60個(gè)IO 點(diǎn)以下的微型產(chǎn)品。其它各類紡織機(jī)械基本上都采用PLC 控制, 只有一些相對(duì)簡(jiǎn)單的設(shè)備采用單片機(jī)或者其它控制方式。實(shí)際上PLC 在中國(guó)的應(yīng)用已分布到各行各業(yè), 根據(jù)工控網(wǎng)的調(diào)查, 2022 年中國(guó)控制類產(chǎn)品市場(chǎng)PLC的占有率已超過(guò)50% , 而且保持著10%～ 15%的發(fā)展速度。企業(yè)投入大量的人力和財(cái)力建立起來(lái)的 PLC 控制系統(tǒng)已經(jīng)成型,如果要完全推翻再建立新的 DCS 或 FCS 控制系統(tǒng),需要更大的資金投入 ,將造成很大的浪費(fèi)。(3) 目前, PLC 的功能增強(qiáng)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化, IO 模塊趨向分散化、智能化,編程工具和編程語(yǔ)言更具標(biāo)準(zhǔn)化和高級(jí)化。(5) 現(xiàn)在的 PLC 系統(tǒng)與 DCS 技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線IO技術(shù)相結(jié)合 ,結(jié)構(gòu)開(kāi)放、擴(kuò)展方便、技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格低廉。 可編程序控制器 PLC 的分類PLC產(chǎn)品種類繁多，其規(guī)格和性能也各不相同。（1） 按結(jié)構(gòu)形式分類根據(jù)PLC的結(jié)構(gòu)形式，可將 PLC分為整體式和模塊式兩類。小型PLC一般采用這種整體式結(jié)構(gòu)?；締卧獌?nèi)有CPU、I/O 接口、與I/O擴(kuò)展單元相連的擴(kuò)展口，以及與編程器或EPROM寫(xiě)入器相連的接口等?；締卧蛿U(kuò)展單元之間一般用扁平電纜連接。 模塊式PLC是將PLC 各組成部分，分別做成若干個(gè)單獨(dú)的模塊，如CPU模塊、I/O 模塊、電源模塊（有的含在CPU模塊中）以及各種功能模塊。模塊裝在框架或基板的插座上。大、中型PLC一般采用模塊式結(jié)構(gòu)。疊裝式PLC其CPU、電源、I/O 接口等也是各自獨(dú)立的模塊，但它們之間是靠電纜進(jìn)行聯(lián)接，并且各模塊可以一層層地疊裝。（2） 按功能分類根據(jù)PLC所具有的功能不同，可將PLC分為低檔、中檔、高檔三類。主要用于邏輯控制、順序控制或少量模擬量控制的單機(jī)控制系統(tǒng)。有些還可增設(shè)中斷控制、PID控制等功能，適用于復(fù)雜控制系統(tǒng)。高檔PLC機(jī)具有更強(qiáng)的通信聯(lián)網(wǎng)功能，可用于大規(guī)模過(guò)程控制或構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化?！?—I/O點(diǎn)數(shù)小于256點(diǎn)；單CPU 、8位或 16位處理器、用戶存儲(chǔ)器容量4K字以下。 — —I/O點(diǎn)數(shù) 2048點(diǎn)；多CPU ，16位、32位處理器，用戶存儲(chǔ)器容量8～16K。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語(yǔ)言有利于縮短編程時(shí)間，因此，工程設(shè)計(jì)選型和估算時(shí)，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過(guò)程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動(dòng)作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需存儲(chǔ)器容量、確定 PLC 的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價(jià)格比的PLC 和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。為防止外部高壓電源因誤操作而引入 PLC，對(duì)輸入和輸出信號(hào)的隔離是必要的，有時(shí)也可采用簡(jiǎn)單的二極管或熔絲管隔離。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎胼敵鳇c(diǎn)數(shù)選型。 第 3 章 可編程控制器 PLC 原理及選型9 輸入輸出（I/O）點(diǎn)數(shù)的估算I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～ 20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。 輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。對(duì)輸出模塊，應(yīng)考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過(guò)載能力較差?？筛鶕?jù)應(yīng)用要求，合理選用智能型輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。 存儲(chǔ)器容量的估算 存儲(chǔ)器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲(chǔ)單元大小，程序容量是存儲(chǔ)器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲(chǔ)單元的大小，因此程序容量小于存儲(chǔ)器容量。為了設(shè)計(jì)選型時(shí)能對(duì)程序容量有一定估算，通常采用存儲(chǔ)器容量的估算來(lái)替代。 存儲(chǔ)器的選擇由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，存儲(chǔ)器的價(jià)格已下降，因此，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求 PLC 的存儲(chǔ)器容量，按 256 個(gè) I/O 點(diǎn)至少選 8K存儲(chǔ)器選擇。河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院10 第 4 章 西門(mén)子 STEP7 軟件介紹 西門(mén)子 STEP7 的概述STEP7 是用于 SIMATIC 可編程控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，其用戶接口是基于當(dāng)前最新水平的人機(jī)控制工程設(shè)計(jì)，可以輕松方便的使用。 STEP7 是一個(gè)強(qiáng)大的工程工具，用于整個(gè)項(xiàng)目流程設(shè)置。STEP7 工程工具包含了整個(gè)羨慕流程的各種功能要求：CAD/CAE 支持、硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、仿真、過(guò)程診斷等。STEP7 主要包括以下組件：SIMATIC 管理器，程序編輯器，符號(hào)編輯器，硬件組態(tài)，硬件診斷，網(wǎng)絡(luò)組態(tài)。對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，SIMATIC Manager 提供了STEP7 標(biāo)準(zhǔn)軟件包的集成，統(tǒng)一的界面。左視圖顯示整個(gè)項(xiàng)目的層次結(jié)構(gòu)，在右試圖中顯示左視圖當(dāng)前選中的目錄下的所包含的對(duì)象。硬件組態(tài)：該工具為自動(dòng)化項(xiàng)目的硬件進(jìn)行組態(tài)和參數(shù)設(shè)置。編程工具：該工具集成了梯形圖 LAD，語(yǔ)句表 STL 和功能塊圖 FBD 三種編程語(yǔ)言的編輯，編譯和調(diào)試功能。為輸入輸出信號(hào)，位存儲(chǔ)和塊設(shè)定符號(hào)名和注釋。因而，一個(gè)符號(hào)的任何改變都能自動(dòng)被其他工具識(shí)別。網(wǎng)絡(luò)組態(tài)：該工具用于組態(tài)通訊網(wǎng)絡(luò)連接，包括網(wǎng)絡(luò)連接的參數(shù)設(shè)置和網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)通訊設(shè)備的參數(shù)設(shè)置。組織塊及其優(yōu)先級(jí)組織塊是操作系統(tǒng)和用戶程序的接口。它們還處理對(duì)錯(cuò)誤的響應(yīng)， 通過(guò)編程組織塊可指定CPU 的反應(yīng)。一個(gè)OB的執(zhí)行可以被另一個(gè)OB的調(diào)用而中斷。部分組織塊的功能簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：(1)主程序循環(huán)OB1 ：在S7300/400系列的PLC中，無(wú)論哪種型號(hào)的CPU模板都通過(guò)OB1來(lái)組織，如果全部的用戶程序結(jié)構(gòu)只有 1個(gè)程序塊，即采用線性編程，那就是OB1,主程序在OB1中執(zhí)行，OB1調(diào)用功能塊 FB,系統(tǒng)功能塊SFB 或使用功能調(diào)用FC和系統(tǒng)功能調(diào)用 SFC的功能。河北聯(lián)合大學(xué)電氣工程學(xué)院12(3)時(shí)間延時(shí)中斷OB20OB23：如果在STEP7參數(shù)設(shè)定時(shí)選中了延時(shí)中斷OB項(xiàng)，并在用戶程序中調(diào)用SFC32，設(shè)定延時(shí)時(shí)間，則當(dāng)延時(shí)時(shí)間到時(shí)，調(diào)用時(shí)間延時(shí)中斷。(5)異步故障中斷OB80OB87: 異步故障中斷是由CPU的操作系統(tǒng)檢測(cè)到一個(gè)異步錯(cuò)誤時(shí)觸發(fā)的中斷，其檢測(cè)錯(cuò)誤類型和調(diào)用中斷號(hào)如下：OB80:時(shí)間錯(cuò)誤中斷，如設(shè)置循環(huán)間隔時(shí)間太??；OB81：診斷中斷，如診斷出電池故障；OB82:診斷中斷，如診斷出I/O模板中某個(gè)通道短路；OB83:插入/移走模板中斷，如PLC系統(tǒng)運(yùn)行中被移走了一個(gè)輸出模板；OB84:CPU硬件錯(cuò)誤，如MPI網(wǎng)絡(luò)接口錯(cuò)誤；OB85:優(yōu)先級(jí)錯(cuò)誤，如程序未安排OBX組織塊；OB86:機(jī)架故障；OB87：通信錯(cuò)誤，如在全局?jǐn)?shù)據(jù)通信中有錯(cuò)誤的標(biāo)識(shí)符。功能塊(FC)FC是 “無(wú)存儲(chǔ)區(qū)”的邏輯塊。要將這些數(shù)據(jù)永久存儲(chǔ)，F(xiàn)C 也可以使用共享數(shù)據(jù)塊。功能塊(FB)功能塊是具有“存儲(chǔ)功能” 的塊， 用數(shù)據(jù)塊作為功能塊的存儲(chǔ)器。臨時(shí)變量存在本地?cái)?shù)據(jù)堆棧中。功能塊使得對(duì)于經(jīng)常使用的功能、復(fù)雜功能的編程變得容易。除了這個(gè)局域數(shù)據(jù)區(qū)， 邏輯塊還可以打開(kāi)一個(gè)DB 形式的存儲(chǔ)區(qū)。每個(gè)FB,FC或OB可從共享DB中讀取數(shù)據(jù)，或?qū)?shù)據(jù)寫(xiě)入共享DB 。系統(tǒng)功能塊(SFB)和系統(tǒng)功能(SFC)在S7中不需要每個(gè)功能都自己編程，S7CPU 為用戶提供了一些己經(jīng)編號(hào)的程序塊，這些塊可在用戶程序中進(jìn)行調(diào)用。SFB 作為操作系統(tǒng)的一部分，不占用戶程序空間。用戶必須為SFB生成背景數(shù)據(jù)塊， 并將其下載到 CPU 中作為程序的一部分?？稍诔绦蛑兄苯诱{(diào)用SFC. SFC 屬于操作系統(tǒng)的一部分，而不算做用戶程序的一部分。MM440 由微處理器控制，采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極晶體管（IGBT ）作為功率輸出器件。其脈沖寬度調(diào)制的開(kāi)關(guān)頻率是可選的，因而降低了電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的噪聲，具有全面而完善的保護(hù)功能，為變頻器和電動(dòng)機(jī)提供了良好的保護(hù)。由于 MM440 變頻器具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級(jí)的電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。 MM440 變頻器的安裝與接線表 51 MM440 變頻器數(shù)字輸入端子功能說(shuō)明數(shù)