对辊式破碎机控制系统设计设计说明.doc
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学号：
200901050227
HEBEIUNITEDUNIVERSITY
毕业设计说明书
GRADUATEDESIGN
设计题目：
对辊式破碎机控制系统设计
学生姓名：
刘文杰
专业班级：
09电气2班
学院：
电气工程学院
指导教师：
王海群副教授
2013年05月29日
摘要
摘要
本说明书介绍了国内破碎机的发展现状及其存在的问题，同时介绍了可编程控制器PLC的工作原理及其编程软件STEP7的使用方法，另外说明书还介绍了西门子MM440变频器的使用。
本设计是一种基于PLC-300程序的全自动对辊式破碎机控制系统，本设计包括硬件设计、软件设计两部分。
本说明书第6章介绍了对辊式破碎机的硬件设计，硬件设计包括了对辊式破碎机的工艺、控制过程、硬件选择和硬件的接线。
其中重点介绍了对辊式破碎机的控制过程及其硬件接线，并且配有系统控制原理图跟PLC硬件接线图各一套。
本说明书第7章是对辊式破碎机的软件设计部分，软件设计包括了系统程序流程、PLC的输入输出I/O分配、系统程序的编程。
程序编程部分介绍了PLC编程软件STEP7的安装和系统程序的编程过程。
本章配有系统程序流程图、I/O符号表。
程序梯形图3套。
关键词对辊式破碎机；PLC-300；西门子MM440变频器
I
-I-
Abstract
ThemanualdescribesthedevelopmentofthedomesticstatusquoCrusheranditsproblems,atthesametimeintroducedthePLCprogrammablecontrolleranditsworkingprincipleSTEP7programmingsoftwaretouse,andspecificationalsodescribestheuseofSiemensfrequencyconverterMM440.ThedesignisaprocessbasedonthePLC-300automaticoppositelyrollingrollercrushercontrolsystem,thedesignincludeshardwaredesign,softwaredesignintwoparts.
Chapter5ofthismanualdescribestheoppositelyrollingrollercrusherhardwaredesign,hardwaredesign,includingtherollercrushertechnology,processcontrol,hardwareselectionandwiringhardware.Whichfocusesontheoppositelyrollingrollercrushercontrolwiringprocessanditshardware,andsystemcontrolwithschematicwiringdiagramwiththesetofhardware.
Chapter6ofthismanualisoppositelyrollingrollercrusherpartofsoftwaredesign,softwaredesignprocessesincludingthesystemprocedures,PLCinputandoutputI/Oallocation,thesystemprogramming.ProgrammingthePLCsectiondescribestheinstallationofSTEP7programmingsoftwareandsystemsprogrammingprocess.Proceduresinthischapterwithasystemflowchart,I/Osymboltable.3setsofproceduresladder.
Keywordsoppositelyrollingrollercrusher；PLC-300；SiemensMM440Inverter
-III-
目录
目录
摘要 I
ABSTRACT II
第1章绪论 1
第2章国产破碎机的背景 2
2.1国产破碎机的发展 2
2.2国产破碎机所存在的问题 2
2.3破碎机的发展趋势 3
2.4实现自动化 3
第3章可编程控制器PLC原理及选型 5
3.1PLC发展历程 5
3.2PLC的应用现状 5
3.3PLC控制系统的发展前景 6
3.4可编程序控制器PLC的分类 6
3.5PLC的选型方法 8
3.5.1PLC电源的选择 8
3.5.2输入输出（I/O）点数的估算 9
3.5.3输入输出模块的选择 9
3.5.4存储器容量的估算 9
3.5.5存储器的选择 9
第4章西门子STEP7软件介绍 10
4.1西门子STEP7的概述 10
4.2STEP7的构成组件 10
4.3STEP7各程序块的功能 11
第5章MM440变频器 14
5.1MM440通用型变频器概述 14
5.2MM440变频器的安装与接线 14
5.3MM440变频器开关量输入功能 15
5.4MM440变频器的多段速选择功能 16
5.5MM440变频器的停车跟制动 17
第6章对辊式破碎机的硬件设计 18
6.1对辊式破碎机简介 18
6.2对辊式破碎机的主要结构 18
6.3对辊式破碎机的控制要求 18
6.4对辊式破碎机的控制过程 19
6.4.1对辊式破碎机的控制模式 19
6.4.2PLC现场控制箱的指示按钮 19
6.4.3对辊式破碎机的控制原理图 19
6.5硬件选择说明 23
6.5.1主电路电动机选择 23
6.5.2油泵电机选择 23
6.5.3电流互感器选择 24
6.5.4电流变送器选择 24
6.5.5断路器选择 24
6.5.6热过载继电器选择 25
6.5.7中间继电器选择 25
6.5.8变频器的选择 25
6.6PLC硬件选择 25
6.6.1PLC电源选择 25
6.6.2CPU选择 26
6.6.3数字量输入模块选择与接线 26
6.6.4数字量输出模块选择与接线 26
6.6.5模拟量输入模块选择与接线 27
第7章对辊式破碎机控制系统软件设计 29
7.1对辊式破碎机控制系统的程序流程 29
7.2I/O符号表 30
7.3编辑系统程序 32
7.3.1创建新项目 32
7.3.2设计PLC硬件组态 35
7.3.3编辑符号表 36
7.3.4编写系统的程序 37
7.4对辊式破碎机控制系统的程序梯形图 38
结论 48
参考文献 49
谢辞 50
第1章绪论
第1章绪论
随着我国煤炭、矿山、建筑等行业规模的不断发展，破碎机呈现出种类、数目不断增多，机型不断丰富的局面。
随着各行业对破碎机产品质量要求的不断提高，对破碎机技术提出了更高的要求，特别是对辊式破碎机提出了更新更高的要求。
在当前各种多功能全自动破碎机逐渐进入各企业的情况下，人们有必要对国产破碎机的应用现状及发展作进一步研究。
对辊式破碎机适用于在水泥，化工，电力，冶金，建材，耐火材料等工业部门破碎中等硬度的物料，如石灰石，炉渣，焦炭，煤等物料的中碎，细碎作业。
对辊式破碎机两路齿辊由油泵润滑，物料进入破碎机后靠辊子的挤轧和磨剪力进行破碎，其结构简单、紧凑、轻便、工作可靠、破碎能力大。
对辊式破碎机齿形优化设计，拉剪力选择破碎，高效低耗，出粒均匀，将其应用在大块物料破碎至小块物料，是其他破碎机所望尘莫及的。
本课题将选用西门子的S7-300PLC程序，根据控制要求设计出对辊式破碎机的控制系统。
本控制系统应该有硬件设计和软件设计两部分。
-49-
第2章国产破碎机的背景
第2章国产破碎机的背景
2.1国产破碎机的发展
1.在质量方面，由于破碎机是机械中较为复杂的机械，它包罗了机、电、气、光和其它技术于一体，而目前国内破碎机制造厂无论是产品的最初设计水平，还是后来的加工与装配水平，都与国外同行有着十几年的差距，无法生产出真正有竞争力的产品。
2.在适应性方面，国产自动破碎机的功能比较单一，适应面也比较窄，对待装破碎机的形状与体积等均有较严格的规定，一般只适用于一二种破碎机，而国内同一破碎机生产企业所生产的破碎机规格各不相同，产量也不同，这就给相关工作带来一定的困难。
而国外破碎机生产厂商特别注重这方面的问题，他们所生产的设备功能更加灵活多变，适用范围也更广。
3.在运行可靠性方面，进口自动也要高出国产一截，部分国产破碎机的故障率较高。
因此，许多破碎机生产企业不得不购买多台国产自动，以防因维修机器而影响正常生产。
4.在工作效率方面，由于国产破碎机的运行速度大多在中低档水平，且自动化程度一般，其生产效率自然不如以生产高档产品著称的国外同类产品，这样就等于无形中增加了企业的成本，降低了企业的利润，造成了极大的浪费。
总之，目前国产破碎机存在着适应物种类单一、纸盒尺寸的变化范围小、生产速度普遍停留在中低速水平等不完善之处。
2.2国产破碎机所存在的问题
1.破碎机的研制是一个复杂的系统工程，需要有雄厚的技术力量、精密的生产工艺等多方面的要求，而目前我国在这方面的投入甚少，行业中的产品生产与基础研究经费的投入比例严重失调，生产厂家只顾眼前利益，不愿投入资金进行基础研究。
可以说，破碎机的研发力量薄弱与经费严重不足造成其技术含量低下，无法与国外同类产品竞争，且只能靠低价维持其市场竞争力，无法长期占领市场的现状。
2.在行业中，破碎机低水平重复太多，应变能力不强，国内的大部分生产厂商规模都很小，且大多生产同种类型的设备，在市场上进行低价恶性竞争，而一旦遇上市场要求变动，又无法及时转型，从而极易被市场所淘汰。
2.3破碎机的发展趋势
人机工程学属于一种综合性的边缘学科，现已广泛地应用于产品设计中，使产品设计更注重人的因素，它的最终目的是达到“人—产品—环境”的和谐统一。
那么破碎机设备作为一种为了降低人的劳动强度的产品来说更应该考虑人的因素，且应该将这种观念贯穿于机械设计的每一个细节，如操作台面的高低、操作程序的合理化、操作界面的视觉效果（视疲劳的产生程度）、操作的安全性、维修的方便性、调整的方便性等。
制料厂家由于各种因素对破碎机更新换代比较频繁，那么一种型号的设备就不能只用于一种产品的。
由于不同破碎机的态、特性，即使工艺相同，也会涉及到模具不同、加料方式不同等问题。
现今市场上的破碎机设备兼容性较小，适用也不广泛，一般为一对一的，既使可以包不同的破碎机，更换模具也不是很方便。
如果把工序相同或类似的机械做成一种或几种标准设备，需要更换的部位做成能独立运行的基本单元体，通过接口相连实现和主机的连机，使其和主机成为一个共同体（类似积木的形式，可以根据要求进行组合），在实际应用
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