碳素陽極組裝工藝的plc設計畢業論文(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 設計任務 這次設計為自主設計，來自于鋁廠陽極組裝現場，根據新型鋁廠電解鋁的陽極組裝工藝要求，完成陽極組裝工藝中小車、運輸電機及夾鉗動作控制系統的主電路、 PLC 控制電路設計和機械控制程序設計。自動控制系統由可編程控制控 制柜、電機控制臺、運輸小車等控制系統組成 ,。該系統以 PLC 為主，加上電氣控制、敏感的檢測部分、電動機，液壓閥等相互協調動作，實現碳素陽極組裝過程的自動化控制。 設計要求 設計要求 （ 1）控制小車的前后運行和停止，夾鉗的上下、翻轉等； （ 2） PLC 控制變頻器的起停，調速、制動使能轉換、軌道電機啟停； （ 3）完成 10 個電機起、停信號的檢測、實現電機的自由起、停； （ 4）對小車和軌道電機各種信號的互鎖和監控進行控制； （ 5）由軌道的運行情況，決定電機的起停和過載保護控制以及故障處理； （ 6）控制系統具有電機過載、過流保護及短路保護等必要的保護環節； 3 第三章 系統方案設計 設計依據 系統設計的控制兩部分包括小車的前后運動和電機啟停，其中小車的結構包括夾鉗和小車電機，夾鉗功能是由液壓驅動來實現夾住和釋放托盤。而小車電機將托盤運送到對面的軌道上，然后再次返回，即往返運動。為使小車在運動過程中防止盤子滑落，平穩運行，需要控制小車運行情況。軌道電機共有 8 臺，分別驅動 8 條軌道，分別由 8 條軌道托運托盤。使用機械手夾具來讓托盤從 5軌道向 6軌道完成 夾緊、放松，上升、下降，翻轉、復位和前進、后退等動作。于此同時通過變頻器實現對小車移動電機的啟動、變頻調速、正反轉等的控制。對于電機的控制，每條軌道上都安裝有一個傳感器，可用來判斷前后有無盤子并檢測到位的盤子，發布命令進行調整。 各部分功能分述 本次設計主要完成軌道電機對托盤小車的運送和陽極小車夾具動作的 PLC 控制系統的設計，故用作業范圍大，效率高且便于操作的 PLC 控制來完成鋁錠生產過程的夾具動作過程。 托盤小車上料過程 本設計中的小車在實際生產上是生產線上的運送小車 ，設計中的托盤小車也稱為 碳素陽極小車，其運輸過程分為上車過程和下車過程。每個過程有一個軌道，而且每個軌道又被分成 4 段小軌道 ,每一段都由一個電動機驅動，整個運料系統中共有 8 臺軌道電機，分別拖動 8 條軌道，由該 8 條軌道托運托盤 ,根據生產工藝要求：上車過程中的 4軌道 和下車過程中的 7軌道設計的 比其他幾段要長 [3]。 小車上料的運輸過程如下： 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 夾具動作過程 夾具動作過程如下： 圖 夾具小車運動圖 陽極小車下料過程 下料過程： 6軌道 7軌道 8軌道 。 9軌道 圖 托盤小車下料軌道示意圖 翻轉裝置 按照碳素陽極組裝工藝的要求，都必須按上述設計進行操作運行。 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 時間 5 控制方案的比較、論證和確定 方案的比較 能夠實現鋁廠陽極組裝工藝控制系統設計的方案有多種。單片機和工業計算機還有可編程控制器都行，下面比較三方面的內容： （一）單片機 由于單片機的所有器件均不是工業級的， 抗擾性能差，系統硬件復雜多變 ，可能引起系統的不穩定。 而且 一旦單片機系統出現故障，很難 快速 診斷出故障元件， 不是專業人士不能很快找到故障原因，使用起來不方便，單片機選擇不合理。 圖（一） 單片機控制系統 （二）工業計算機（ IPC） 由于 IPC的主要器件 都 不是 適用工業級 的 ， 抗 干擾能力雖然有一定提高， 系統不和變頻器相適應，不穩定 。一旦系統出現故障，非專業 人士 不能 檢查和維修。 如果故障由于程序 的 設計不合理引起， 且 缺乏合適的調試工具，要找出故障原因很困難 ,而且編程很難， 雖然 系統 界面 完整 ，但對于不熟悉計算機系統的人來說， 還是不太方便 。 （三）可編程邏輯控制器 (簡稱 PLC) 圖（三） PLC 控制系統 方案論證及確定 通過對以上幾種控制方案的比較發現采用 PLC控制能夠達到碳素陽極組裝控制系統 6 需要的要求。 PLC 控制技術在工程實際應用中的時間較長，范圍廣，技術成熟，在工程技中有不可替代的地位。最重要的是 PLC 可根據電流保護的要求準確輸出，完成保護動作。 第四章 系統硬件設計 7 設計依據 軟 件設計目的是實現 怎樣去 控制所要控制的 對 象，怎 樣 把整 個 自動化控制系 統 的功能完整地實現，硬件的 設計 則主要是要能體 現 出整 個 控制系 統 的流程。硬件 設計是軟 件設計 的基 礎 ， 軟 件 設計 是硬件 設計 功能的集中體 現 。在本章主要是硬件 設計 及器件選擇。 通過對系統的功能要求和性能指標的分析，整 個 控制系 統 的硬件 設計 分為兩個模塊來完成： （ 1） 主電 路 圖 設計 （ 2） 系統控制 圖 設計。硬件 設計 要考 慮 到 供電 。 供電 的 設計直接影 響 到控制系 統 的適用性，故在 設計 硬件 時 是要按照以下幾方面 來設計 ： 入 電 源 電壓 在一定的 允許 范 圍內變 化； 控制系 統 不 允許斷電的場 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 設計 如下： 供電使用電網提供的 380V 動力電。主電路設計中，給 PLC 供電時，應該注意對電能的質量進行控制。 主電路設計 （ 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）陽極小車總配電圖 （ 3）軌道電機控制主電路圖下圖 （ 3）所示： 圖 （ 3）軌道電機控制主電路圖 10 元器件選型 斷路器 斷路器又稱為自動開關，功能包括有短路、過載和欠電壓保護等。 斷路器型號選擇： 油泵電機選型號： DZ2060 液壓站冷卻電機 選型號： DZ 15L— 10 皮帶運輸電機選型號為： DZ 15L— 40 小車移動電機選型 號為： DZ 15L— 60 1－ 10軌道電機 DZ 15L— 40 加熱器和 PLC 選用型號： DZ 15L— 10 輸入和輸出模板斷路器型號均選用： DZ 15L— 10 熔斷器 熔斷器時一種簡單有效的保護電器。 熔斷器選型：油泵電機： FU1— FU3 熔斷器選用型號為： RT1463/1 電源模塊： FU4— FU12 熔斷器選用型號為： RC1A— 10 低壓隔離器 低壓隔離器也稱刀開關，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斷空載電路或小電流電路之用 [7]。 選擇刀開關選用型號為： HG1— 63/31 接觸器 本設計選用 CJ10 系列交流接觸器。該系列交流接觸器的功能強大，其輔助設備也很完備，主要用于交流電動機的起動和控制。 （ 2）液壓站冷卻電機選型：由于該電動機雖然是經常啟動；但是其不用正、反轉工作，它們的功率也是很小。 故選擇型號： CJ10— 10 （ 3）油加熱器選型：電