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1、斗轮堆取料机的PLC限制系统设计摘要斗轮堆取料机是现代化工业大宗散状物料连续装卸的高效设备，目前已经广泛应用于港口、码头、冶金、水泥、钢铁厂、焦化厂、储煤厂、发电厂等散料存储料场的堆取作业。随着社会发展，料场的吞吐量越来越高，斗轮堆取料机是料场工作运行的核心机械，斗轮堆取料机的生产力确定了料场的工作效率，因此有必要提高斗轮堆取料机工作效率。PLC集成限制技术发展快速，应用于斗轮堆取料机能够大大提高工作效率，削减劳动成本。本设计对斗轮堆取料机的PLC限制系统进行了具体探讨。应用PLC限制完成斗轮堆取料机的堆料取料等工作过程，设计程序包含了应有的限制爱护等，简洁平安。首先，探讨了斗轮堆取料机的工作
2、流程，并选择最优堆取料工艺。然后选择适当PLC型号。了解斗轮堆取料机各部分动作原理，并给出了限制方案。为后面设计PLC限制程序打下了基础。经过系统分析设计要求，设计开发了斗轮堆取料机的PLC限制系统。该系统具有较好的稳定性、牢靠性。关键词：斗轮堆取料机；PLC；自动限制APLCCONTROLSYSTEMDESIGNOFSTACKER-RECLAIMERSAbstractStacker-reclaimeristheefficientequipmentofmodernindustrialforloadingandunloadingbulkdispersestheshapematerial.Atpr
3、esentithasbeenusedwidelyinportanddock,metallurgy,cement,steelmills,cokingplant,storeyard,powerplantsandbulkmaterialstorageyard.Withthedevelopmentofsociety,throughputofyardbecomesmoreandmorehigher.Stacker-reclaimeristhecoreoftheoperationalconceptsofmachinery.Theproductivityofstacker-reclaimerdetermin
4、estheyardworkefficiency.Soitisnecessarytoimprovethestacker-reclaimerworkefficiency.PLCintegrationcontroltechnologyisdevelopingrapidly.Intheapplicationofstacker-reclaimercangreatlyimprovetheworkefficiency,andreducelabourcost.ThisissuemakesabriefsurveyaboutPLCcontrollingsystemofstacker-reclaimer.PLCco
5、ntrollinghelpsfinishfeeding,materialtakingandsomeotherprocessofstacker-reclaimer.Thedesigningprogramsincludethenecessarylimit,easyandsafe.First,itreferstotheworkingprocessofstacker-reclaimer,anddeterminestheperfectworkingprocessoffeedingandmaterialtaking.ThenIchoosetheappropriatePLCtype.Makingsenseo
6、fthemovingprinciplesofstacker-reclaimer,Severypart,andcomingupwiththecontrollingdesign.AndmakingthesolidfoundationofthefollowingPLCprogrammingdesign.Afteranalysisthedesignrequirements,IdesignedthePLCcontrolsystemofstacker-reclaimer.Thissystemhasagoodstabilityandreliability.Keywords:Stacker-reclaimer
7、;PLC;Automaticcontrol摘要AbstractI1绪论O1.l课题背景O1.2斗轮堆取料机发展概况O国内斗轮堆取料机发展概况O1.2.2国外斗轮堆取料机发展概况11.3 PLC发展概况11.3.1国内PLC发展概况21.3.2国外PLC发展概况2斗轮堆取料机工作过程31.4.1斗轮堆取料机堆料工艺流程31.4.2斗轮堆取料机取料工艺流程41.4本文主要探讨内容52斗轮堆取料机的PLC限制系统设计52.1电气元件选型52.1.1接触器的选用52.1.2继电器的选择72.1.3 熔断器的选择72.1.4 按钮、刀开关、组合开关、限位开关及自动开关的选择82.2PLC机型选择92.2
8、.1输入输出(I/O)点数的估算92.2.2存储器容量的估算92.2.3限制功能的选择92.2.4机型的选择H2.3PLCI/O节点安排132.4斗轮堆取料机自动堆取料工艺流程设计152.4.1自动堆料工艺设计152.4.2自动取料工艺设计162.5PLC限制程序设计19参考文献21附录A欧姆龙PLC型号信息22附录B程序指令表22致谢221绪论1.1课题背景科学技术的日新月异，自动化程度要求越来越高，市场竞争激烈、人工成本上涨，以往的人工操作方式已经无法满足社会的发展。轻劳动强度，保障生产的牢靠性、平安性，降低生产成本，削减环境污染、提高产品的质量及经济效益是企业生成所必需面临的重大问题。斗
9、轮堆取料机是现代化工业大宗散状物料连续装卸的高效设备，目前已经广泛应用于港口、码头、冶金、水泥、钢铁厂、焦化厂、储煤厂、发电厂等散料（矿石、煤、焦碳、砂石）存储料场的堆取作业。PLC集成自动限制技术、计量技术、新传感器技术、计算机管理技术于一体的机电一体化产品；充分利用计算机技术对生产过程进行集中监视、限制管理和分散限制；充分汲取了分散式限制系统和集中限制系统的优点，采纳标准化、模块化、系统化设计，配置敏捷、组态便利。1.2斗轮堆取料机发展概况目前斗轮堆取料机普遍采纳PLC和变频器调速、液压驱动、网络限制等技术。其生产实力显著提升，造型得到了改进，产品向大型化、多样化、无人化、环保和配套国际化
10、方向发展。国际市场对斗轮堆取料机需求量大。随着技术的发展和用户对产品性能、质量要求的提高，斗轮堆取料机还会不断发展和完善。通过技术进步和创新，会有更多更好的国产斗轮堆取料机产品问世，投向国内外市场。1.2.1国内斗轮堆取料机发展概况国内斗轮堆取料机的发展基本经验了三个阶段。20世纪60年头、70年头，国内起先设计小型斗轮堆取料机，典型机型有3025、8030等,取料出力分别为300t/h、800th,回转半径分别为25m和30m。20世纪80年头、90年头，是斗轮堆取料机发展的其次阶段。钢厂、电厂等新建设的散料堆场逐步采纳了大型斗轮堆取料机，用于散料的堆取和转运，例如上海宝钢、秦皇岛码头料场，
11、斗轮堆取料机取料出力达到2000th,回转半径达到40m0受当时国内条件的限制，这些料场输送设备的建设多是合作制造或者整机进口的，甚至整套散料输送系统都是引进国外的。2000年后，国内斗轮堆取料机发展到了一个新阶段。迄今为止，国内厂家具备了3006000th生产实力、2560m回转半径斗轮堆取料机系列产品的设计和制造实力。这一阶段中，国外厂商仍占据肯定份额，但国内厂家驾驭了相当的技术、生产实力，并凭借服务、价格优势占据了国内市场的主流地位，并渐渐走向国际市场。国内斗轮堆取料机的发展在近五六年里发展特别快速。尤其受国民经济固定资产投资的影响，国内的需求量增长比较大，是近十几年来少有的，主要表现在
12、港口、电厂、钢铁企业的煤炭和铁矿石的料场增长快速，能源、原材料行业的发展也给斗轮堆取料机的产业发展创建了特别良好的发展环境。市场需求的增加，激发了国内制造企业对斗轮堆取料机研发和创新的信念，特殊是一些大型堆取料机的研发，提高了国内企业自行设计制造大型设备的实力。国内的斗轮堆取料机不论在产量上还是在质量上都有特别大的提高，这五六年里新增的斗轮堆取料机的总和几乎达到之前所制造的斗轮堆取料机设备数量的总和。在斗轮堆取料机的整体上，设备的设计和制造的细微环节须要改进，尤其在产品的机构设计的细微环节处理上，及国外先进的公司产品存在较大的差距。因此提高产品细微环节方面的设计是国内产品制造商须要迫切解决的问
13、题。电气及限制系统的硬件及国外公司的产品基本山没什么差别，而在PLC软件设计上存在肯定的差距，其中也包括产品设计的牢靠性，PLC程序编制的规范性，一次仪表的选型和设计的牢靠性等。1. 2.2国外斗轮堆取料机发展概况在国外，斗轮堆取料机作为散状物料装卸机械的运用是从上世纪初期起先的，它是由斗轮挖掘机演化而来的。计算机技术的发展使计算速度加快，数据存储和读取更加便利。各种网络技术使得数据传输更加简洁，为斗轮堆取料机无人化打下了硬件基础。所谓斗轮堆取料机全自动无人化，概要的讲就是由操控人员在中控室选择堆料位置、按启动按钮,堆取料机自动寻位进行自动堆取料作业。国外的iSAMAG和西门子公司是从事料场设
14、备无人化集成较早的公司。无人化斗轮堆取料机的操作是操作人员在中控室通过电脑屏幕监控堆取料机的各种运行和故障信息，必要时进行手动干预。堆取料机完全自动运行，设备上无人操作。目前，西方发达国家港口用的斗轮堆取料机，大部分实现了全自动无人化运行，其他国家也在安排和打算订购全自动无人化的斗轮堆取料机。如韩国浦项制铁就安排选购该种斗轮堆取料机，印度巴西等用户也有运用无人斗轮堆取料机的意向。1.3PLC发展概况自二十世纪六十年头美国推出可编程逻辑限制器（ProgrammableLogicController,PLO取代传统继电器限制装置以来，PLC得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC的功
15、能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、限制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动限制等功能。今日的PLC不再局限于逻辑限制，在运动限制、过程限制等领域也发挥着特别重要的作用。1.3 .1国内PLC发展概况我国从1974年起先研制，1977年起先工业推广应用。进入20世纪70年头，随着微电子技术的发展，尤其是PLC采纳通讯微处理器之后，这种限制器就不在不局限于当时的逻辑运算了，功能得到更进一步增加。进入20世纪80年头，随着大规模和超大规模集成电路等微电子技术的迅猛发展，以16位和少数32位微处理器构成的微机化PLC,使PLC的功能增加
16、，工作速度快，体积减小，牢靠性提高，成本下降，编程和故障检测更为敏捷，便利。近10年来，随着PLC价格的不断降低和用户需求的不断扩大，越来越多的中小设备起先采纳PLC进行限制，PLC在我国的应用增长特别快速。随着中国经济的高速发展和基础自动化水平的不断提高，今后一段时期内PLC在我国仍将保持高速增长势头。我国可编程限制器的引进、应用、研制、生产是伴随着改革开放起先的。最初是在引进设备中大量运用了可编程限制器。接下来在各种企业的生产设备及产品中不断扩大了PLC的应用。目前，我国自己已可以生产中小型可编程限制器。上海东屋电气有限公司生产的CF系列、杭州机床电器厂生产的DKK及D系列、大连组合机床探
17、讨所生产的S系列、苏州电子计算机厂生产的YZ系列等多种产品已具备了肯定的规模并在工业产品中获得了应用。此外，无锡华光公司、上海乡岛公司等中外合资企业也是我国比较闻名的PLC生产厂家。可以预期，随着我国现代化进程的深化,PLC在我国将有更广袤的应用天地。1.3.2国外PLC发展概况1969年美国数字设备公司胜利研制世界第一台可编程序限制器PDP-14,并在GM公司的汽车自动装配线上首次运用并获得胜利。接着美国M0DIC0N公司也研制出084限制，从今，这项新技术快速在世界各国得到推广应用。1971年日本从美国引进这项技术，很快研制出第一台可编程序限制器DSC-18o1973年西欧国家也研制出他们
18、的第一台可编程限制器。在工业生产过程中，大量的开关量依次限制，它依据逻辑条件进行依次动作，并依据逻辑关系进行连锁爱护动作的限制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气限制系统来实现的。1968年美国GM（通用汽车）公司提出取代继电气限制装置的要求，其次年，美国数字公司研制出了基于集成电路和电子技术的限制装置，首次采纳程序化的手段应用于电气限制，这就是第一代可编程序限制器，称ProgrammableController（PC）O个人计算机（简称PC）发展起来后，为了便利，也为了反映可编程限制器的功能特点，可编程序限制器定名为ProgrammableLogicController
19、（PLC）o上世纪80年头至90年头中期，是PLC发展最快的时期，年增长率始终保持为30、40%。在这时期，PLe在处理模拟量实力、数字运算实力、人机接口实力和网络实力得到大幅度提高，PLC渐渐进入过程限制领域,在某些应用上取代了在过程限制领域处于统治地位的DCS系统。PLC具有通用性强、运用便利、适应面广、牢靠性高、抗干扰实力强、编程简洁等特点。PLC在工业自动化限制特殊是依次限制中的地位,在可预见的将来，是无法取代的。1.4 斗轮堆取料机工作过程它有堆料和取料两种作业方式。堆料由带式输送机运来的散料经尾车卸至臂架上的带式输送机，从臂架前端抛卸至料场。通过整机的运行,臂架的回转、俯仰可使料堆
20、形成梯形断面的整齐形态。取料是通过臂架回转和斗轮旋转连续实现的。物料经卸料板卸至反向运行的臂架带式输送机上，再经机器中心处下面的漏斗卸至料场带式输送机运走。通过整机的运行，臂架的回转、俯仰，可使斗轮将储料堆的物料取尽如图11。图IT斗轮堆取料机料场作业1.4.1斗轮堆取料机堆料工艺流程堆料作业工艺有行走堆料、旋转堆料、定点堆料三种基本方式。1 .行走堆料堆料分数层、数列进行断续行走定点积累。由料堆高度检测器检测出煤点的高度（或人工限制），发出指令，限制行走机构进行微动，一堆接一堆地进行积累，达到设定位置，进行换列操作，反向积累；当堆完第一层各列后，进行换层操作，接着其次层积累，继而堆完最终一小
21、堆。该工艺特点是，可把不同煤种进行混堆，这样堆放的煤堆，在实行回转取料时，入炉煤基本为混煤。2 .旋转堆料臂架始终固定在预定积累高度上来回旋转积累，达到设定次数后（积累到肯定高度），图1-2旋转堆料行走机构微动一个设定距离，依次进行作业。该工艺特点是，这样堆放出的煤场形态较好，便于碾压，但所需存煤场地要求较大。旋转堆料如图1-2所示。3 .定点堆料第一堆分数层进行积累，待煤堆分数次积累到肯定高度时，臂架高度保持不变，按预先设定的旋转方向和角度旋转到其次个堆料点接着堆,达到旋转范围后，即开动行走机构微动一个设定距离，这样始终积累到设定的堆料长度后停止作业。该工业特点是，须要存放场地小，当煤场存放
22、空间小，新、旧煤分堆时相宜采纳该堆料方式，但不利于煤场整形和碾压。1.4.2斗轮堆取料机取料工艺流程取料方法分为旋转分层取料和定点斜坡取料。旋转分层取料又分为分段和不分段两种。1 .分层分段取料把斗轮置于料堆顶层作业点上，然后旋转限制起先取料，每达到旋转范围时，行走机构微动一个设定距离，依据设定的供料段长度取完第一层后，进行换层操作。当取完最下一层后进行换段操作。把斗轮置于其次段最顶层的作业起先点上，重复进行取料。该工艺特点是，有利于煤场存煤实现存新取旧，防止煤存放时间较长，而出现存煤消耗。2 .分层不分段取料把斗轮置于堆料层最顶层作业点上，然后旋转限制起先取料，每达到旋转范围时，行走机构微动
23、一个设定距离，起先反向旋转取料，直至取到终点，随后大车返回起先作业点，同时臂架下降一个吃煤深度，接着上述过程取其次层煤。这种方式的特点是，取料后煤场煤堆形态较好,适用于汽车进煤的煤场，但不利于煤场存煤倒烧。3 .斜坡取料斗轮沿堆料的斜坡依据肯定的进给量由上往下逐层旋转上煤，斗轮大臂每下降一次，大车都要后退一个距离，当取料达到要求的取料深度后，行走机构再向前走一个斗深，同时大臂抬起，进行其次个斜坡取料。这种方式适用于从煤堆中部取煤。1.4本文主要探讨内容在斗轮堆取料机的PLC限制系统设计过程中主要进行了如下五个方面的工作：D确定斗轮堆取料机对PLC限制系统的要求2）绘制斗轮堆取料机限制系统的工艺
24、过程限制流程图3）确定输入、输出点数，绘制I/O安排表4）选定PLC型号5）设计限制系统梯形图并编制指令语句程序首先通过阅读相关资料了解斗轮堆取料机工作过程，然后设计自动限制流程，最终设计限制系统梯形图，实现对斗轮堆取料机的自动限制系统。2斗轮堆取料机的PLC限制系统设计本设计题目为斗轮堆取料机的PLC限制系统设计，主要目的是，应用PLC实现斗轮堆取料机的自动限制，提高斗轮堆取料机工作效率，削减劳动力。目前PLC发展快速，国内近些年起先探讨斗轮堆取料机的无人自动限制，在国外大部分斗轮堆取料机已经实现了无人自动限制。在程序优化方面国内还需进一步探讨，在本设计中提出了简易高效的堆取料工艺，预期能编
25、写出更加简易程序。2.1 电气元件选型2.1.1 接触器的选用接触器的选用，应依据负荷的类型和工作参数合理选用。具体分为以下步骤：D接触器种类的选择：依据接触器限制的负载性质来相应选择直流接触器还是沟通接触器；一般场合选用电磁式接触器，对频繁操作的带沟通负载的场合，可选用带直流线圈的沟通接触器。2）接触器适用类别的选择：接触器按负荷种类一般分为一类、二类、三类和四类，分别记为ACT、Ae-2、AC-3和AC-4.一类沟通接触器对应的限制对象是无感或微感负荷，如白炽灯、电阻炉等；二类沟通接触器用于绕线式异步电动机的启动和停止；三类沟通接触器典型用途是鼠笼式异步电动机的启动和运行中分段；四类沟通接
26、触器用于笼型异步电动机的启动、反接制动、反转和电动。可依据接触器所限制负载的工作任务来选择相应运用类别的接触器。对于生产中的广泛运用的中、小容量鼠笼型异步电动机来说，大多数负载是一般任务，故应选择AC-3运用类别；对于限制机床电动机用接触器，其负载状况较为困难，假如负载明显属于重任务，则应选择AC-4类别，假如负载为一般任务及重任务混合时，则可依据实际状况选用AC-3或AC-4类接触器，如选用AC-3类时，应降级运用。3）接触器额定电压的确定：接触器主触点的额定电压应依据主触点所限制负载电路的额定电压来确定，接触器的额定电压应等于负载电路的额定电压。4）接触器额定电流的选择：一般状况下，接触器
27、主触点的额定电流应大于等于负载或电动机的额定电流，当接触器用于电动机的频繁起动、制动或正反转场合，一般可将其额定电流降一个等级来选用。5）接触器线圈额定电压的确定：接触器线圈的电流种类和电压等级应及限制电路相同。对于沟通电路，为保持平安，一般接触器线圈选用110V、127V,并由限制变压器供电。但假如限制电路比较简洁，所用的接触器数量较少时，为省去限制变压器，可选用380V、220V电压。6）接触器触点数目的确定：在三相沟通系统中一般选用三极接触器，即三对常开主触点，当须要同时限制中性线时，则选用四极沟通接触器。在单相沟通和直流系统中则常用两极或三极并联接触器。沟通接触器通常有三对常开主触点和
28、四到六对协助触点，直流接触器通常用两对常开主触点和四对协助触点。一般应依据系统限制要求确定所需的触点数及种类，同时应留意触点的通断实力和其他额定参数。7）接触器额定操作频率：交、直流接触器额定操作频率一般有600次/h、1200次/h等几种，一般说来，额定电流越大，则操作频率越低、可依据实际须要选择。以行走电机为例，电机容量为22KW,电压为380V,K取L2,即接触器的电流为1*22*1000/（380*L2）=48.25A,主触头为3级，所以行走电机的接触器选用型号为：LC1-D1S10M5N,其他接触器选择型号计算相同具体型号见表2-1o表2-1接触器型号名称型号或代号额定电流数量行走电
29、机接触器CJ10-60606夹轨器接触器CJ10-20204电缆卷筒接触器CJ10-202012.1.2继电器的选择1）电磁式继电器的选用中间继电器、电流继电器、电压继电器都属于这一类。选用的主要依据是：被限制或被爱护对象的特性、触头的种类、数量、限制电路的电压、电流、负载性质等因素。线圈电压、电流应满足限制线路的要求。假如限制电流超过继电器触头定额电流，可将触头并联运用，也可以采纳触头串联运用方法来提高触头的分断实力。2）时间继电器的选用选用时应考虑延时方式（通电延时和断电延时）、延时范围、延时精度要求、外形尺寸、安装方式、价格等因素。常用时间继电器有气囊式、电动式及晶体管等，在延时精度要求
30、不高，电源电压波动大的场合，宜选用价格较低的气囊式、电磁式时间继电器。当延时范围大，精度要求高时，可选用电动式和和晶体管式时间继电器。3）热继电器的选用对于工作时间短，停留时间长的电动机，如机床的刀架或工作台的快速移动，横梁升降、夹紧等运动，以及虽长期工作但过载的可能性很小的电动机，如排风扇，可以不设过载爱护，除此以外一般电动机都应考虑过载爱护。热继电器有两相式、三相式及三相带断相爱护等型式。对于星形接法的电动机及电源对称性较好的可采纳两相结构的热继电器。对于三角形接法的电动机或电源对称性不够好的状况则应选用三相结构的热继电器。而在重要场合或容量较大的电动机,可选用半导体温度继电器来进行过载爱
31、护。热继电器发热元件额定电流，原则上按被控电动机的额定电流选取，并一次去选择发热元件编号和肯定的调整范围。依据要求选用NR2-36/Z型，爱护整定值36A,型号CJX2-32。2.1.3 熔断器的选择熔断器的选择主要内容是其类型、额定电压、熔断器额定电流等级及溶体额定电流。依据负载爱护特性、短路电流大小、各类熔断器的运用范围来选用熔断器的类型，额定电压是依据被爱护电路的电压来选择的溶体的额定电流是选择熔断器的关键，他及负载大小、负载性质亲密相关。对于负载平稳、无冲击电流，如照明、信号、电热电路可干脆按负载额定电流选取。对于像电动机一类有冲击电流负载，溶体额定电流可按下列公式计算：单台电动机长期
32、工作IR=（L52.5）IN多台电动机长期共用一个熔断器爱护IRe（L52.5）INmax+IN式中INmaX为容量最大的一台电动机的额定电流；2IN是除去容量最大的电动机之外，其余电动机额定电流之和。轻载及启动时间短时，系数MX1.5,启动负载较重及启动时间长，启动次数又3较多的状况，则取2.5o熔体额定电流的选择还要照看到上下级爱护的协作，以满足选择性爱护要求，使下一级熔断器的分断时间较上一级熔断器熔体的分断时间要小，否则将会发生越级动作，扩大停电范围。依据须要选取RL1-15型熔断器，具体参数为：熔断器额定电流：15A,熔断器额定电压：500Vo2.1.4 按钮、刀开关、组合开关、限位开
33、关及自动开关的选择D按钮按钮通常是用来短时接通或断开小电流限制电路的一种主令电器。其选用依据主要是依据须要的触点对数、动作要求、是否须要带指示灯，运用场合以及颜色等要求。按钮产品有多种结构形式、多种触头组合及多种颜色，供不同运用条件选用。例如，紧急操作一般选用蘑菇型，停止按钮。常选用红色等，起额定电压有沟通500v,直流440v,额定电流5A02）刀开关又称闸刀，主要用于接通和切断长期工作设备的电源及不常常启动及制动、容量小于7.5KW的异步电动机。刀开关选用时，主要是依据电源种类、电压等级、断流容量及须要极数。当用刀开关来限制电动机时，其额定电流要大于电动机额定电流的3倍。3）组合开关主要用
34、于电源的引入，所以又叫电源隔离开关。其选用依据是电源种类电压等级、触头数量以及断流容量。当采纳组合开关来限制5KW以下容量异步电动机时，其额定电流一般为（L52.5）IN,接通次数小于（1520）次/小时。4）限位开关主要用于位置限制或有位置爱护要求的场合。选用时主要依据机械位置对开关形式的要求和限制线路对触头数量的要求，以及电压、电流来确定其型号。5）自动开关由于自动开关具有很好的爱护作用，故在电气设计的应用中越来越多。自动开关的种类很多，有框架式、塑料外壳式、限流式、手动操作式和电动操作式。在选用时，主要从爱护特性要求（几段爱护）、分断实力、电网电压类型、电压等级、长期工作负载的平均电流、
35、操作频繁程度等及方面去确定它的型号。在初步确定自动开关的类型和等级后，各级爱护动作值的整定还必需和上、下级开关爱护特性的协调协作，从总体上满足系统对选择性的爱护的要求。依据要求，选取LX22-6型行程开关，其额定电压为沟通380V,额定电流为20A,允许最大速度为300mmin0依据要求万能转换开关选取LW2-W型，额定电压为沟通220V,允许最大分段电流正常状况为30A,故障状况为40A。2.2PLC机型选择随着PLC技术的发展，PLC产品的种类也越来越多。不同型号的PLC,其结构形式、性能、容量、指令系统、编程方式、价格等也各有不同，适用的场合也各有侧重。因此，合理选用PLC,对于提高PL
36、C限制系统的技术经济指标有着重要意义。在PLC系统设计时，首先应确定限制方案，下一步工作就是PLC工程设计选型。工艺流程的特点和应用要求是设计选型的主要依据。PLC及有关设备应是集成的、标准的，依据易于及工业限制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟牢靠的系统，PLC的系统硬件、软件配置及功能应及装置规模和限制要求相适应。熟识可编程序限制器、功能表图及有关的编程语言有利于缩短编程时间，因此，工程设计选型和估算时，应具体分析工艺过程的特点、限制要求，明确限制任务和范围确定所需的操作和动作，然后依据限制要求，估算输入输出点数、所需存储器容量、确定P
37、LC的功能、外部设备特性等，最终选择有较高性能价格比的PLC和设计相应的限制系统。2.2.1输入输出（I/O）点数的估算I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常依据统计的输入输出点数,再增加10%20%的可扩展余量后，作为输入输出点数估算数据。实际订货时，还需依据制造厂商PLC的产品特点，对输入输出点数进行圆整。本设计共28个输入点39个输出点。2.2.2存储器容量的估算存储器容量是可编程序限制器本身能供应的硬件存储单元大小，程序容量是存储器中用户应用项目运用的存储单元的大小，因此程序容量小于存储器容量。设计阶段，由于用户应用程序还未编制，因此，程序容量在设计阶段是未知的，需在程序调试之后才知道
38、。为了设计选型时能对程序容量有肯定估算，通常采纳存储器容量的估算来替代。存储器内存容量的估算没有固定的公式，很多文献资料中给出了不同公式，大体上都是按数字量I/O点数的1015倍，加上模拟I/O点数的100倍，以此数为内存的总字数（16位为一个字），另外再按此数的25%考虑余量。2.2.3限制功能的选择该选择包括运算功能、限制功能、通信功能、编程功能、诊断功能和处理速度等特性的选择。1）运算功能：简洁PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能;一般PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较困难运算功能有代数运算、数据传送等；型PLC中还有模拟量的PlD运算和其他高级运算功能。随着开放
39、系统的出现，目前在PLC中都已具有通信功能，有些产品具有及下位机的通信，有些产品具有及同位机或上位机的通信,有些产品还具有及工厂或企业网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求动身，合理选用所需的运算功能。大多数应用场合，只须要逻辑运算和计时计数功能，有些应用须要数据传送和比较，当用于模拟量检测和限制时，才运用代数运算，数值转换和PlD运算等。要显示数据时须要译码和编码等运算。2）限制功能：限制功能包括PID限制运算、前馈补偿限制运算、比值限制运算等，应依据限制要求确定。PLC主要用于依次逻辑限制，因此，大多数场合常采纳单回路或多回路限制器解决模拟量的限制，有时也采纳专用的智能输入输出
40、单元完成所需的限制功能，提高PLC的处理速度和节约存储器容量。例如采纳PID限制单元、高速计数器、带速度补偿的模拟单元、ASC码转换单元等。3）通信功能：大中型PLC系统应支持多种现场总线和标准通信协议（如TCP/IP）,须要时应能及工厂管理网（TCP/IP）相连接。通信协议应符合ISO/IEEE通信标准，应是开放的通信网络。PLC系统的通信接口应包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RlO通信口、工业以太网、常用DCS接口等；大中型PLC通信总线（含接口设备和电缆）应1：1冗余配置，通信总线应符合国际标准，通信距离应满足装置实际要求。PLC系统的通信网络中，上级
41、的网络通信速率应大于IMbps,通信负荷不大于60%。PLC系统的通信网络主要形式有下列几种形式：1）PC为主站，多台同型号PLC为从站，组成简易PLC网络；2）1台PLC为主站,其他同型号PLC为从站，构成主从式PLC网络；3）PLC网络通过特定网络接口连接到大型DCS中作为DCS的子网；4）专用PLC网络（各厂商的专用PLC通信网络）。为减轻CPU通信任务，依据网络组成的实际须要，应选择具有不同通信功能的（如点对点、现场总线、工业以太网）通信处理器。4）编程功能离线编程方式：PLC和编程器公用一个CPU,编程器在编程模式时，CPU只为编程器供应服务，不对现场设备进行限制。完成编程后，编程器
42、切换到运行模式，CPU对现场设备进行限制，不能进行编程。离线编程方式可降低系统成本，但运用和调试不便利。在线编程方式：CPU和编程器有各自的CPU,主机CPU负责现场限制，并在一个扫描周期内及编程器进行数据交换，编程器把在线编制的程序或数据发送到主机，下一扫描周期，主机就依据新收到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作便利，在大中型PLC中常采纳。五种标准化编程语言：依次功能图（SFC）、梯形图（LD）、功能模块图（FBD）三种图形化语言和语句表（IL）、结构文本（ST）两种文本语言。选用的编程语言应遵守其标准（IEC6113123）,同时，还应支持多种语言编程形式，如C,BaSiC等
43、，以满足特殊限制场合的限制要求。5）诊断功能：PLC的诊断功能包括硬件和软件的诊断。硬件诊断通过硬件的逻辑推断确定硬件的故障位置，软件诊断分内诊断和外诊断。通过软件对PLC内部的性能和功能进行诊断是内诊断，通过软件对PLC的CPU及外部输入输出等部件信息交换功能进行诊断是外诊断。PLC的诊断功能的强弱，干脆影响对操作和维护人员技术实力的要求，并影响平均修理时间。6）处理速度PLC采纳扫描方式工作。从实时性要求来看，处理速度应越快越好,假如信号持续时间小于扫描时间，则PLC将扫描不到该信号，造成信号数据的丢失。处理速度及用户程序的长度、CPU处理速度、软件质量等有关。目前,PLC接点的响应快、速
44、度高,每条二进制指令执行时间约O.20.4Ls,因此能适应限制要求高、相应要求快的应用须要。扫描周期（处理器扫描周期）应满足：小型PLC的扫描时间不大于0.5msK;大中型PLC的扫描时间不大于0.2msKo2. 2.4机型的选择I）PLC的类型PLC按结构分为整体型和模块型两类，按应用环境分为现场安装和限制室安装两类；按CPU字长分为1位、4位、8位、16位、32位、64位等。从应用角度动身，通常可按限制功能或输入输出点数选型。整体型PLC的I/O点数固定，因此用户选择的余地较小，用于小型限制系统；模块型PLC供应多种I/O卡件或插卡，因此用户可较合理地选择和配置限制系统的I/O点数，功能扩
45、展便利敏捷，一般用于大中型限制系统。2）输入输出模块的选择：输入输出模块的选择应考虑及应用要求的统一。例如对输入模块，应考虑信号电平、信号传输距离、信号隔离、信号供电方式等应用要求。对输出模块，应考虑选用的输出模块类型，通常继电器输出模块具有价格低、运用电压范围广、寿命短、响应时间较长等特点；可控硅输出模块适用于开关频繁，电感性低功率因数负荷场合，但价格较贵，过载实力较差。输出模块还有直流输出、沟通输出和模拟量输出等，及应用要求应一样。可依据应用要求，合理选用智能型输入输出模块，以便提高限制水平和降低应用成本。考虑是否须要扩展机架或远程I/O机架等。3）电源的选择：PLC的供电电源，除了引进设
46、备时同时引进PLC应依据产品说明书要求设计和选用外，一般PLC的供电电源应设计选用220VAC电源，及国内电网电压一样。重要的应用场合，应采纳不间断电源或稳压电源供电。假如PLC本身带有可运用电源时，应核对供应的电流是否满足应用要求，否则应设计外接供电电源。为防止外部高压电源因误操作而引入PLC,对输入和输出信号的隔离是必要的，有时也可采纳简洁的二极管或熔丝管隔离。4）存储器的选择：由于计算机集成芯片技术的发展，存储器的价格已下降，因此，为保证应用项目的正常投运，一般要求PLe的存储器容量，按256个I/O点至少选8K存储器选择。须要困难限制功能时，应选择容量更大，档次更高的存储器。5）冗余功
47、能的选择1 .限制单元的冗余（1）重要的过程单元：CPU（包括存储器）及电源均应IBl冗余。（2）在须要时也可选用PLC硬件及热备软件构成的热备冗余系统、2重化或3重化冗余容错系统等。2 .I/O接口单元的冗余（1）限制回路的多点I/O卡应冗余配置。重要检测点的多点I/O卡可冗余配置。3）依据须要对重要的I/O信号，可选用2重化或3重化的I/O接口单元。（六）经济性的考虑：选择PLC时，应考虑性能价格比。考虑经济性时，应同时考虑应用的可扩展性、可操作性、投入产出比等因素，进行比较和兼顾，最终选出较满足的产品。输入输出点数对价格有干脆影响。每增加一块输入输出卡件就需增加肯定的费用。当点数增加到某
48、一数值后，相应的存储器容量、机架、母板等也要相应增加，因此，点数的增加对CPU选用、存储器容量、限制功能范围等选择都有影响。在估算和选用时应充分考虑，使整个限制系统有较合理的性能价格比。依据本设计内容，首先选定欧姆龙PLCC系列P型机。P型机属小型PLe机，它由CPU单元（主机）、扩展单元（选用）、特殊单元（选用）和外部设备组成。依据I/O点数需求选定型号为C60P-CDR-AE,机型信息见附录A。2.3PLCI/O节点安排表2-2PLC输入点安排PLC地址连接的外部设备设备功能说明OOOOSBl复位按钮0001SB2起先按钮0002SB3停止按钮0003SB4自动取料按钮0004SB5自动堆料按钮0005SB6自动运行按钮0006SB7手动运行按钮0007SQl俯仰上限位0008SQ2俯仰下限位0009SQ3料位检测器0010SQ4回转机构右限位OOllSQ5回转机构左限位0012FU熔断器0013
