压滤机控制系统毕业设计论文.docx

压滤机控制系统毕业设计论文毕 业 设 计 论 文 题目：选煤厂压滤机控制系统 系 别：电气与电子工程系 专 业：电气工程及其自动化 姓 名：杨伟 学 号：1214040514 指导教师：王广 成绩评定· 成绩评定说明 一、答辩前每个学生都要将自己的毕业设计在指定的时间内交给指导， 教师，由指导教师审阅，写出评语并预评分。 二、答辩工作结束后，答辩小组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办 法，在参考指导教师预评结果的基础上，评定每个学生的成绩。系对专业答 辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计，要组织系级答辩,最终确定 成绩，并向学生公布。 三、各专业学生的最后成绩应符合正态分布规律。 四、具体评分标准和办法见平顶山工学院毕业设计工作条例中附录2。 五、答辩小组评分包括两部分：学生答辩情况的得分和评阅教师评分；指导教师对学生毕业设计的评分 毕业设计成绩评定 班级 姓名 学号 综合成绩： 分 答辩小组组长签字 年 月 日 1 成绩评定· 一、答辩前每个学生都要将自己的毕业设计在指定的时间内交给指导， 教师，由指导教师审阅，写出评语并预评分。 二、答辩工作结束后，答辩小组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办 成绩评定说明 法，在参考指导教师预评结果的基础上，评定每个学生的成绩。系对专业答 辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计，要组织系级答辩,最终确定 成绩，并向学生公布。 三、各专业学生的最后成绩应符合正态分布规律。 四、具体评分标准和办法见平顶山工学院毕业设计工作条例中附录2。 五、答辩小组评分包括两部分：学生答辩情况的得分和评阅教师评分；指导教师对学生毕业设计的评分 毕业设计成绩评定 班级 姓名 学号 综合成绩： 分 答辩小组组长签字 年 月 日 2 ·答辩小组评定意见· 一、评语。 二、评分 评 阅 教 师 评 分 质 量 成果的技术评分项目 完成任务 毕业设计 表达情况 回答问题 质量 情 况 创造性、实用性） 性、系统性） 答 辩 小 组 评 分 合计 答辩小组成员签字 年 月 日 毕业答辩说明 1、答辩前，答辩小组成员应详细审阅每个答辩学生的毕业设计，为答辩做好准备，并根据毕业设计质量标准给出实际得分。 2、严肃认真组织答辩，公平、公正地给出答辩成绩。 3、指导教师应参加所指导学生的答辩，但在评定其成绩时宜回避。 4、答辩中要有专人作好答辩记录。 。 3 ·指导教师评定意见· 一、对毕业设计的学术评语： 签字： 年 月 日 二、对毕业设计评分按下表要求综合评定。 理工科评分表 评分项目 工作态度 与 纪 律 毕业设计完成任务情况与水平 独 立 工作能力 基础理论和 基本技能 创 新 能 力 合 计 得分 文科评分表 评分项目 文献阅读与文献综述 外文翻译 论文撰写质量 学习态度 学术 水平 论证能力与创新 合 计 得分 指导教师签字： 年 月 日 4 摘要 ····························································································· 6 ABSTRACT ··················································································· 7 第一章 压滤机概述 ········································································ 8 第一节 压滤机的发展及现状 ········································································· 8 第二节 压滤机的主要结构 ············································································ 9 第二章 可编程序控制器的概况 ·············································· 10 第一节 PLC的概念及发展········································································· 10 一、 PLC发展回顾 ··············································································· 10 二、 PLC发展过程 ··············································································· 11 三、PLC在中国的发展 ·········································································· 12 四、PLC的现状 ··················································································· 12 五、 PLC的发展趋势 ············································································ 14 六、软PLC技术 ·················································································· 15 第二节 可编程序控制器的结构及工作原理 ······················································ 15 一、可编程序控制器的基本结构 ····························································· 16 二、可编程序控制器的工作原理 ····························································· 17 三、PLC的应用领域 ············································································· 19 四、可编程序控制器与计算机之间的通信 ················································· 20 第三章 压滤机控制系统总体设计 ····················································· 20 第一节 压滤机控制系统流程图 ····································································· 20 第二节 压滤机控制系统的设计中还应考虑其它因素： ······································ 22 第四章 PLC的选型 ········································································· 22 第一节 压滤机控制系统的工作过程分析 ························································· 22 第二节 可编程序控制器PLC的选型 ····························································· 23 一、可编程序控制器物理结构及控制方式的选择 ········································ 24 二、 CPU的能力 ·················································································· 25 三、 I/O点数的确定 ············································································ 25 四、 响应速度 ···················································································· 26 五、 存储容量的选择 ··········································································· 27 六、可编程序控制器的指令系统 ····························································· 28 七、机型选择的其他考虑 ······································································ 28 八、 FX2n-48MR-001型PLC ··································································· 29 第五章 硬件设计············································································ 31 第一节 PLC的使用环境 ··············································································· 31 一、 物理环境 ···················································································· 32 二、电气环境 ····················································································· 32 第二节 电动机的选型 ················································································· 32 第三节 压滤机控制系统所用电器的选型 ························································· 33 一、 按钮 ·························································································· 33 二、接近开关 ····················································································· 34 三、拉线开关 ····················································································· 37 四、接触器 ························································································ 38 五、 热继电器 ···················································································· 40 六、中间继电器 ·················································································· 42 5 七、 熔断器 ······················································································· 43 八、 报警器 ······················································································· 45 九、 保压指示灯 ················································································· 45 十、 系统供电 ···················································································· 46 十一、 输入/输出接口电路模块 ····························································· 46 十二、PLC外围接线图 ·········································································· 47 十三、 控制面板的设计 ········································································ 48 第六章 软件设计 ·········································································· 49 第一节 压滤机控制系统工艺流程图 ······························································· 49 第二节、I/O地址分配表 ············································································· 50 第三节、压滤机控制系统功能图和梯形图的设计 ·············································· 52 第四节 程序指令表 ···················································································· 53 第七章 PLC控制系统抗干扰措施 ························································ 56 第一节 硬件抗干扰措施 ·············································································· 56 一、 抑制电源系统引入的干扰 ····································································· 56 二、 抑制接地系统引入的干扰 ····································································· 56 三、 抑制输入输出电路引入的干扰 ························································· 57 四、 抑制外部配线干扰的措施 ······························································· 57 第二节 软件抗干扰措施 ·············································································· 57 第八章 PLC系统的程序调试 ···························································· 58 第一节 实验室调试 ···················································································· 59 第二节 制造厂调试 ···················································································· 59 第三节 现场调试 ······················································································· 59 第九章 压滤机常见故障及分析 ························································ 60 第一节 压滤机电机、电器故障分析 ······························································· 60 一、 电动机故障 ················································································· 61 二、电器故障 ····················································································· 61 第二节 压滤机电气线路的故障 ····································································· 62 第三节 人为故障 ······················································································· 62 参考文献 ······················································································ 64 致 谢 ······················································································· 65 摘要 本设计说明书介绍了选煤厂压滤机PLC控制系统设计方案，并且叙述了压滤机的组成及工作基本原理、PLC的基本原理、PLC控制系统的工程设计步骤，包括PLC的选型、硬件设计、软件设计和压滤机常见故障分析。 该系统采用三菱公司FX2N系列中的FX2N-48MR-001型PLC作为控制核心， 6 整个系统采用了一台PLC控制，整个控制系统设一个控制室。利用PLC控制压滤机运行，实现了压滤机启动、保压、停止、卸料的功能，并且手动控制和自动控制两种控制方式相结合， 从而实现了压滤机运行的自动化功能。PLC控制的特点使原压滤机控制大大的简单化,并且维修方便,易于检查。节省大量的继电器元件,使压滤机的工作效率更高。 关键词：可编程序控制器； 压滤机； 压滤机控制系统； ABSTRACT The design of brochures on the preparation plant filter PLC control system design, And describes the filter of the basic principles of composition and work, PLC's basic tenets, PLC control system engineering design steps, PLC including the selection, hardware design, software design and filter common fault analysis. The system uses Mitsubishi FX2N series of FX2N-48MR-001-PLC control as the core, the whole system used a PLC control, the entire control system for a control room. PLC control use of filter operation, launched to achieve a filter, packing, stop, discharging the function, Manual control and automation and control method of combining the two to achieve a filter operation automation. PLC control of the characteristics of the original filter control greatly simplified and easy maintenance, easy to check. Saving a lot of relay components, so that the work more efficient filter. Key words: PLC; filter; filter control system 7 第一章 压滤机概述 第一节 选煤厂的概况 选煤厂是煤炭生产中的一个重要部门，它的主要任务就是对原煤进行分选，分选出的主产品焦精煤用于钢铁厂，副产品有中煤、煤泥、煤矸石等。中煤和煤泥的燃烧值较低，用于对燃烧值要求较低的地方；煤矸石也就是原煤中的石头，在资源紧张的今天，煤矸石也派上用场，可用于铺路、烧砖瓦、发电等等。选煤厂中有许多车间相互配合，最终把所需的产品生产出来。压滤车间就是选煤厂中的车间之一，它主要负责尾煤的回收。压滤车间的主要生产设备是压滤机，是回收煤泥的重要设备。压滤机性能的好坏和效率高低直接关系到煤泥质量的好坏和煤泥产量的高低。能源紧张的今天，选用高性能的压滤机和提高压滤机的生产效率具有非常现实的意义。本设计就是要用先进的PLC控制系统来代替落后的继电器-接触器控制系统，进而实现压滤机生产效率的提高。 压滤机是将固、液两相构成的料浆，通过过滤介质而实现固、液分离的机械设备。由于它密闭性好、过滤压力高、便于洗涤，对料浆适应性强等优点，因而它能在水处理、冶金、洗煤、食品、医药、化工、等行业得到广泛的应用。选煤厂压滤机是对煤泥水进行加压过滤，回收煤泥的重要设备，它是一种间歇性的过滤装置。传统压滤机通常采用继电器接触器的控制系统。这种系统存在结构复杂，触点数量多，故障率高等特点。可编程控制器PLC作为新一代的工业控制装置，具有丰富的功能指令，完善的抗干扰措施和高可靠等优点，用它来控制压滤机，不仅可提高系统的自动化程度，同时也减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率。因此,继电器本身固有的缺陷,给压滤机的安全和经济运行带来了不利影响,用PLC对压滤机的继电器式控制系统进行改造已是大势所趋。 第二节 压滤机的发展及现状 20世纪 XX年代我国在选煤厂处理煤泥时基本采用传统模式 ,即压滤机、圆盘真空过滤机、转载皮带、煤泥沉淀池、晾干场地等设备和装置。现在在能源综合利用领域 ,随着对环境保护、高产高效和自动化控制的要求 ,新一代煤泥处理设备加压过滤机应运而生。该设备与传统设备相比 ,具有滤饼水分低、生产能力高、能耗低和自动化程度高等优点 ,在煤炭行业浮选精煤、原生煤泥脱水中得到广泛应用；另一方面，随着我国机械化采煤工艺不断推广及选煤技术的不断发展，选煤厂厂型越来越大，煤质 8 变差，煤泥增多等问题随之而来，这对煤泥水处理系统的把关设备提出了更高的要求。进而推动了压滤机的不断改进和更新，涌现出一批新型的压滤机。随着科技的不断发展和完善，对压滤机控制系统的深入研究，上世纪XX年代由北京中水长固液分离技术有限公司生产的快开式隔膜压滤机，它是一种利用过滤介质将离散的固体颗粒分离出来的加压过滤设备。该压滤机自投入使用后，改变了我国高端压滤机受国外垄断的局面。我国杭州兴源过滤有限公司已经研制出基于PLC控制的XKZ高效全自动快开压滤机，该型压滤机已在江苏大屯某洗煤厂、山东济南某洗煤厂、河南焦作古汉山某洗煤厂投入使用，其先进的控制功能得到厂家好评。河南禹州化工机械制造厂生产的程控全自动压滤机，采用目前先进的微机控制系统。该厂先后与机械部合肥通用机械研究所、郑州大学化工学院、国家航天部郑州机械研究所、河南省化工研究院通力合作，先后研究开发出了国内领先高新技术产品DYH1000-3000mm策略脱水带式浓缩一体压榨过滤机系列，填补了国内空白。 来自德国安德里茨的新型压滤机，采用PLC控制整套泥脱水系统的运行，通过网络系统与上位计算机进行通讯，传送PLC采集的脱水系统相关运行参数及工作状态等信息，在上位计算机上以图形或图表进行显示，上位计算机可以发出起动、停机等命令，可以实现现场无人操作。型全自动立式板框压滤机是引进芬兰技术，研制生产的一种目前国内挤压力最大控制系统最先进的新型压滤机，其过滤、挤压、洗涤、二次挤压、风干、卸饼六个程序全部采用微机全自动控制，连续作业，提高了生产能力。该压滤机性能目前在世界上占领先地位。这些先进的压滤设备的投入使用，也正是人们对能源综合利用、环境保护、高产高效和自动化控制的追求的结果。近几年，随着该设备国产化的不断扩大，成本有了较大的下降。加压过滤机做为一种高效煤泥脱水设备应得到广泛应用。 第三节 压滤机的主要结构 选煤厂压滤机是杭州兴源过滤有限公司生产的XmaZ/2000-Ukb系列压滤机，对其进行控制。该压滤机的相关技术参数 9 表1.1 压滤机的相关参数 过滤面积 800 滤板块数 117 3滤饼厚度 主机长度 30 12840 DN200 DN100 整机重量(Kg) 48585 活塞最大行程 1250 工作温度 80 滤室容积 12.0 进料孔径(mm) 滤板厚度 70 出液孔径(mm) 该压滤机是集机、电、液于一体的技术水平先进的固液分离机械产品。压滤机控制系统主要有由机架部分、过滤部分、自动拉板部分、液压部分和自动控制系统五部分组成。 机架部分是设备的主体，用以支撑过滤机构，连接其它部件。它主要有止推板、压紧板、油缸压紧装置和主梁等部件组成。两侧的大梁用以支撑滤板、滤框和压紧板。过滤部分是按一定次序排列在主梁上的滤板和夹在滤板之间的滤布组成，滤板和滤布相间组成滤室，启动入料泵后料浆进入滤室开始加压过滤。拉板机构主要有拉板油泵、拉板传动机构、输送链条组成，用两个定时器来实现自动换向拉板。液压部分是驱动压紧板压紧滤板和松开滤板的动力装置，液压压紧机构的组成由液压站、油缸、活塞、活塞杆以及活塞杆与压紧板连。自动控制系统主要以PLC为核心，配合仪表和电气元件实現对压滤机的自动控制以及运行状态的检测功能。 第二章 可编程序控制器的概况 第一节 PLC的概念及发展 可编程控制器简称PLC，是一种数字运算操作的电子系统，是在20世纪XX年代末面向工业环境由美国科学家首先研制成功的。它采用可编程序的存储器，其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，取代各种类型的机械或生产过程的继电器控制系统。可编程序控制器及其有关设备，都是按易于与工业控制系统形成一体、易于扩充其功能的原则设计的。 一、 PLC发展回顾 现代社会要求生产厂家对市场的需求做出迅速的反应，生产出小批量、多品 10 种、多规格、低成本和高质量的产品。老式的继电器控制系统已无法满足这一要求，迫使人们去寻找一种新的控制装置取而代之。 二、 PLC发展过程 XX年，美国通用汽车公司(GM)为适应汽车型号的不断翻新，想寻找一种能减少重新设计控制系统和接线、降低成本、缩短时间的措施，并设想把计算机功能的完备、灵活通用和继电器控制系统的简单易懂、操作方便、价格便宜等优点结合起来，制成一种通用控制装置，并把计算机的编程方法和程序输入方式加以简化，用面向控制过程、面向用户的“自然语言”编程，使不熟悉计算机的人也能方便地使用。XX年美国数字设备公司(DEC)研制出了世界上策1台PLC，并在GM公司的汽车自动装配线上首次使用，获得成功。从此，这项新技术便迅速发展起来。 XX年日本从美国引进了该项新技术，很快就研制出了日本第1台PLC。1973XX年，西德和法国也相继研制出了自己的第1台PLC。中国从XX年开始研制，XX年应用于工业生产。限于当时的元器件条件和计算技术的发展水平，早期的PLC主要由分立元件和小规模集成电路组成。 1969XX年是PLC的初创时期。在这个时期，PLC从有触点不可编程的硬接线顺序控制器发展成为小型机的无触点可编程逻辑控制器，可靠性比以往的继电器控制系统有较大提高，灵活性也有所增强。其主要功能限于逻辑运算、计时、计数和顺序控制，CPU由中小规模集成电路组成，存储器为磁芯存储器。 1974XX年是PLC的发展中期。在这个时期，由于8位单片CPU和集成存储器芯片的出现，PLC得到了迅速发展和完善，并逐步趋向系列化和实用化，普遍应用于工业生产过程控制。PLC除了原有功能外，又增加了数值运算、数据的传递和比较、模拟量的处理和控制等功能，可靠性进一步提高，开始具备自诊断功能。 1978一XX年，PLC进入成熟阶段。这个时期，微型计算机行业已出现了16位CPU，MCS5l系列单片机也由Intel公司推出，使PLC也开始朝着大规模、高速度和高性能方向发展，PLC的生产量在国际上每年以30的递增量迅速增长。在结构上，PLC除了采用微处理器及EPROM，EEPROM，CMCSRAM等LSI电路外，还向多微处理器发展，使PLC的功能和处理速度大大提高；PLC的功能又增加了浮点运算、平方、三角函数、相关数、查表、列表、脉宽调制变换等，初步形成了分布式可编程控制器的网络系统，具有通讯功能和远程I/O处理能力，编程语言较规范和 11 标准化。此外自诊断功能及容错技术发展迅速，使PLC系统的可靠性得到了进一步提高。 三、PLC在中国的发展 在中国，大约从XX年、XX年在北京和上海开始开发采用位片式微处理芯片的可编程顺序控制器，并有所应用。但一直未能形成批量生产。在改革开放刚起步的XX年，在当时的机械部仪表局的推动下，开始从美国MODICON引进584的PLC，并首先在电站的辅机如输煤、除灰除渣、水处理系统以及水泥厂等控制系统中成功应用，从而大大推动了PLC在我国工业的大规模运用。遗憾的是，花了很大一笔 *的这个项目并不曾形成良性的有后续的发展。 自XX年开始，小型PLC首先是日本有关公司的产品进入中国市场。不到3、4年时间，小型PLC就形成了大面积的推广应用局面。XX年以后，Siemens、Allen Bradley以及其它知名品牌开始大举进入中国市场，占据中、大型的PLC的较大份额。XX年后形成了大型PLC以欧美为主、中型PLC欧美和日本平分秋色、小型PLC则以日本为主、Siemens也步步紧逼的格局。且至今没有很大改变。 PLC在中国已经形成了规模巨大的应用市场，但并末建立批量生产、有持续开发发展能力的PLC制造业。 应指出的是：在国内，PLC的应用水平还是不低的，自主设计、系统集成和现场投运的能力，可以说与国际主流水平同步；PLC的应用领域也很广泛，覆盖冶金、电力、化工、石油化工、机械、轻工、电子、电工、建材水泥等工业，以及现代农业机械和其它应用。近年来环保工业也有广泛应用，发展势头很猛；在国内有一支庞大的PLC销售、服务、应用、系统集成队伍，遍布全国大部分地区。 有充足的理由说,PLC在中国已成为工业控制的一种适用技术。因此，PLC以及PLC的国际标准IEC611313的发展，无可争辩地成了十分令人关注的事情。 四、PLC的现状 随着PLC的国际标准IEC61131-3的正式颁布，推动了PLC在技术上发动新的突破： 在系统体系结构上，从传统的单机向多CPU和分布式及远程控制系统发展。 在编程语言上，文本化和图形化的语言多样性，创造了更具表达控制要求、文字处理、通信能力的编程环境。 12 从应用范围和应用水平上，除了继续发展机械加工自动生产线的控制系统外，则是发展以PLC为基础的DCS系统、监控和数据采集SCADA系统、柔性制造系统FMS、安全联锁保护ESD系统、运动控制系统等，全方位地产提高PLC的应用范围和水平。 在应用领域方面，发达的工业国家，PLC已经广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各行各业。随着PLC性能价格比的不断提高，一些过去使用专用计算机的场合，也转向使用PLC。PLC的应用范围在不断扩大，可归纳为如下几个方面： (一) 开关量的逻辑控制 这是PLC最基本最广泛的应用领域。PLC取代继电器控制系统，实现逻辑控制。例如：机床电气控制，汽车配装线、电视机和收音机的生产线控制等。 运动控制 PLC可用于对直线运动或圆周运动的控制。早期直接用开关量IO模块连接位置传感器与执行机构，现在一般使用专用的运动控制模块。世界上各主要PLC厂家生产的PLC几乎都有运动控制功能。PLC的运动控制功能广泛地用于各种机械。例如：金属切削机床、金属成型机械、配装机械、机器人和电梯等。 闭环过程控制 过程控制是指对温度、压力、流量等连续变化的模拟量的闭环控制。PLC通过模拟量I/O模块实现模拟量与数字量之间的A/