残极压脱机工作原理之控制系统的设计.docx

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残极压脱机工作原理之控制系统的设计

摘要………………………………………………………………………………Ⅰ

Abstract………………………………………………………………………Ⅱ

一、绪论

1.1选题背景…………………………………………………………….1

1.2残极压脱控制研究的背景和意义………………………………….2

1.3残极压脱系统的发展趋势………………………………………….3

1.4设计的主要内容、功能和技术指标………………………………4

二、系统方案设计

2.1理论依据………………………………………………………….5

2.2控制方案的比较、论证和确定………………………………….6

2.2.1方案的比较…………………………………………………….7

2.2.2方案论证及确定………………………………………………8

三、系统硬件设计

3.1设计依据……………………………………………………………9

3.2主电路设计…………………………………………………………10

3.3导线电缆及元器件的选择…………………………………………11

3.3.1导线和电缆………………………………………………………12

3.3.2断路器……………………………………………………………13

3.3.3熔断器……………………………………………………………14

3.3.4接触器……………………………………………………………15

3.3.5继电器……………………………………………………………16

3.3.6低压隔离器………………………………………………………17

三、结语………………………………………………………………18

四、附图………………………………………………………………19

五、致谢………………………………………………………………20

七、参考文献………………………………………………………21

摘要

随着阳极组装厂自动化生产程度的不断提高，PLC在生产控制系统中的应用也越来越广泛。

该系统为悬挂式输送链（简称悬链）和残极压脱机（260t残极压脱机）设计的自动控制系统。

控制方案中PLC采用德国西门子S7-2000系列可编程控制器，CPU主机选用CPU2026，触摸屏采用SIEMENSTP170系列彩色触摸屏TP170BCOLOR，可以方便的实现对控制系统的操作、监控和参数设置等功能。

人机界面和PLC的有机结合，借助其产品的功能，能够很灵活的构造控制方案，它相对传统的电气控制方案具有更高的可靠性，控制更精确。

采用触摸屏与PLC控制，整个控制过程采用手动和自动方式，克服了人工处理劳动强度大、安全隐患多而且效率低下的缺点。

关键词：

PLC；自动控制系统；残极压脱

Abstract

Withautomaticproductiondegreerise,PLCcontrolsystem,theapplicationinproductionmoreandmorewidely.Thesystemforsuspensionconveyorchain（hereinafterreferredtoashangingchain）andtheextremepressureoffline（260ttheextremepressureoffline）designoftheautomaticcontrolsystem.ControlschemePLCwiththeGermanSIEMENSS7-2000seriesprogrammablecontroller,CPUhostchoosesCPU2026,touchscreenwithSIEMENSTP170seriesCOLORtouchscreenTP170BCOLOR,easytorealizeforthecontrolsystemoftheoperation,monitoringandparameterSettingsetc.Function.Theman-machineinterfaceandPLCorganically,withitsproductfunction,canbeveryflexiblestructurecontrolscheme,itisrelativelythetraditionalelectriccontrolschemehashigherreliability,controlmoreprecise.ThetouchscreenandPLCcontrol,thewholeprocesscontrolusingmanualandautomaticway,overcomingtheartificialprocessinglaborintensityandthehiddensecuritytroubleandmorelowefficiencyofshortcomings.

●KeyWords:

PLC;Automaticcontrolsystem;theextremepressureoffline.

一、绪论

1.1选题背景

工业控制计算机（简称工控机）是以计算机技术为基础的新型工业控制装置，目前已成为工业控制的标准设备，被广泛地应用于各行各业，工控机是实现生产自动化的最佳配套产品，而工业可编程序控制器（PLC）则在工控领域中占有主要的地位。

PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。

PLC的定义有许多种，国际电工委员会（IEC）对PLC的定义是：

可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。

它采用可编程序的存贮器，用来在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的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。

从结构上，PLC分为固定式和组合式（模块式）两种。

固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。

模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。

PLC作为工控机的一员，在主要工业国家中成为自动化系统的基本电控装置。

它具有控制方便、可靠性高、容易掌握、体积小、价格适宜等特点。

据统计，当今世界PLC生产厂家约150家，生产300多个品种。

2000年销售额约为86亿美元，占工控机市场份额的50%，PLC将在工控机市场中占有主要地位，并保持继续上升的势头。

PLC在60年代末引入我国时，只用作离散量的控制，其功能只是将操作接到离散量输出的接触器等，最早只能完成以继电器梯形逻辑的操作。

新一代的PLC具有PID调节功能，它的应用已从开关量控制扩大到模拟量控制领域，广泛地应用于航天、冶金、轻工、建材等行业。

但PLC也面临着其它行业工控产品的挑战，各厂家正采取措施不断改进产品，主要表现为以下几个方面：

（1）微型、小型PLC功能明显增强

（2）集成化发展趋势增强

（3）向开放性转变

随着微处理器、网络通信、人机界面技术的迅速发展，工业自动化技术日新月异，各种产品竞争激烈，新产品不断涌现。

PLC也由最初的只能处理开关量而发展到可以处理模拟量和数据，加之与DCS、PID调节器、工业PC等技术相结合，使之不再是一种简单的控制设备，而且必将随着自动控制技术的不断发展而发展生存下去。

可实现高精度要求生产线控制，循环控制，精确的测控，材料检测等等。

PLC在工业自动化控制特别是顺序控制中的地位，在可预见的将来，是无法取代的。

发展趋势如下：

（1）更快的处理速度，多CPU结构和容错系统

（2）编程语言与工具日趋标准化和高级化

（3）强化PLC的连网通讯能力

（4）记忆容量大，采用专用的集成电路，实用性增强

（5）向小型化、高机能的整体型发展

1.2残极压脱控制研究的背景和意义

随着国内电解铝工业技术的迅猛发展和生产规模的不断扩大，人工处理阳极残极的弊端显现的越来越突出，不仅劳动强度大、安全隐患多而且效率低下，已极大地制约了生产的发展和规模的扩大。

使用残极处理生产线和设备来安全、高效地处理阳极残极已经成为一个发展趋势。

与此同时，残极处理生产线和设备也正逐步向全面机械化和自动化的方向发展。

从电解返回的残阳极是通过悬挂式输送链（悬链）运至260t残极压脱机，进行残极压脱，通过裙式输送机运到破碎系统进行下道工序作业。

本控制系统运用PLC来控制整个工艺过程，最大限度的满足被控对象的控制要求，在满足控制要求的前提下，使控制系统更为简单、经济、使用及维修方便.同时保证了系统的安全可靠.

本系统有自动和手动控制两种方式.在自动控制方式下,首先启动260t主、辅油泵电机,接着启动悬链电机，当残极到达1#时，使1#处的停止器打开，同时1#处的推进器推出，夹具闭合，刀具推出，进行残极的破碎处理.为了使破碎达到最大化，此时通过活塞的上下运动使残极的上下也得到了清理.处理完毕后，夹具打开，侧缸拉回，同时为了使生产流程不发生事故，在2#、3#、4#处都设置了停止器，可以使整个压脱流程更为安全有效的进行.

通过为残极压脱设计控制系统，我们可以很明显的看到自动化在工业领域中的地位越来越显著.人工处理阳极残极的弊端显现的越来越突出，不仅劳动强度大、安全隐患多而且效率低下，已近极大地制约了生产的发展和规模的扩大.本控制系统运用PLC来控制整个工艺过程，最大限度的满足被控对象的控制要求，在满足控制要求的前提下，使控制系统更为简单、经济、使用及维修方便.同时保证了系统的安全可靠

1.3残极压脱系统的发展趋势

1.3.1二十世纪八十年代前

20世纪60之前没有操作系统，此阶段完全靠手工操作。

20世纪50年代后期，计算机进入晶体管时期。

1953年，IBM701和IBM704采用监控程序来管理作业，这可以说是最早的操作系统了。

该系统的是一个批处理系统。

20世纪50年代末期的典型操作系统应该是英国曼彻斯特大学的ATLAS，它是带有假脱机（SPOOLing）的批处理系统。

1962年，最早的分时操作系统CTSS（CompatibleTime-SharingSystem）在麻省理工大学（MIT）诞生，最初实现于IBM7090机上。

此后，贝尔实验室、麻省理工学院及美国通用电气公司以CTSS为基础，共同研发出Multics（MultiplexedInformationandComputingService）

1964年，IBM推出了一系列用途与价位都不同的大型电脑IBMSystem/360，它们都共享代号为OS/360的多道批处理操作系统。

OS/360包含另一个优点：

永久贮存设备—硬盘驱动器的面世。

1969年，汤普森（KenThompson），丹尼斯·里奇（DennisRitchie）等人在AT&T的贝尔实验室开发出最早的unix系统。

20世纪60年代后期，计算机广泛用于工业控制、军事控制及商业事务领域。

这些领域需要系统能对来自外部的信息在规定时限内作出处理（称之为实时处理）。

1.3.2个人计算机操作系统

1974年，intel公司生产出第一代cpu芯片intel8086，并配套开发了相应的磁盘操作系统操作系统CP/M（ControlProgram/Monitor）。

CP/M是个人计算机上的第一个操作系统。

后来，微软以此系统为基础，为IBM开发出操作