残极压脱控制系统的设计毕业设计.docx

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残极压脱控制系统的设计毕业设计

毕业设计

残极压脱控制系统的设计

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

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指导教师签名：

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使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

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学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

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学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

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日期：

年月日

摘要

随着自动化生产程度的提高，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S7-200系列可编程控制器，CPU主机选用CPU226，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；触摸屏

Abstract

Withautomaticproductiondegreerise,PLCcontrolsystem,theapplicationinproductionmoreandmorewidely.Thesystemforsuspensionconveyorchain（hereinafterreferredtoashangingchain）andtheextremepressureoffline（260ttheextremepressureoffline）designoftheautomaticcontrolsystem.ControlschemePLCwiththeGermanSIEMENSS7-200seriesprogrammablecontroller,CPUhostchoosesCPU226,touchscreenwithSIEMENSTP170seriesCOLORtouchscreenTP170BCOLOR,easytorealizeforthecontrolsystemoftheoperation,monitoringandparameterSettingsetc.Function.Theman-machineinterfaceandPLCorganically,withitsproductfunction,canbeveryflexiblestructurecontrolscheme,itisrelativelythetraditionalelectriccontrolschemehashigherreliability,controlmoreprecise.ThetouchscreenandPLCcontrol,thewholeprocesscontrolusingmanualandautomaticway,overcomingtheartificialprocessinglaborintensityandthehiddensecuritytroubleandmorelowefficiencyofshortcomings.

KeyWords:

PLC;Automaticcontrolsystem;Touchscreen

1.2残极压脱控制系统研究的背景和意义

第1章

第1章绪论

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

1.4设计的主要内容、功能和技术指标

1、毕业设计（论文）的主要内容

（1）设计残极压脱控制系统的硬件系统，如控制器及各类模板的选型，控制系统主电路部分的设计等。

（2）设计残极压脱控制系统的软件系统，包括系统的手自动控制、自动状态下各环节参数的修正，以及触摸屏画面的设计等。

2、设计实现的主要功能

（1）手动控制功能：

通过触摸屏实现对残极压脱系统各设备的手动控制

（2）自动控制功能：

在PLC上实现对残极压脱系统的自动控制，同时实现控制参数的修正功能。

（3）报警与保护功能：

对电机及仪表的状态进行实时监控，当出现故障后及时分类地通知操作人员。

3、系统设备清单

1）260t主油泵电机一台，功率75KW.

2）260t辅油泵电机一台，功率15KW.

3）P3悬链电机一台,功率3KW.

4）侧缸3个.

5）控制器：

拟采用西门子S7-200系列PLC.

6）触摸屏：

拟采用威纶通公司EB8000系列触摸屏

4、其他需要说明的问题

第2章系统方案设计

2.1理论依据

残极压脱工艺是电解铝行业中不可缺少的一种作业方式,其作业的劳动强度不大，本系统的作业流程为:

启动260t主、辅油泵电机→启动悬链→1#停止器开→1#推进器推出→2#停止器开→夹具闭合→刀具推出→活塞上升→活塞下降→夹具打开→侧缸拉回→3#停止器开→4#停止器开→2#推进器开→结束。

这种作业方式工作流程长。

早期残极压脱工艺电气控制系统多为继电器、接触器组成的复杂系统，这种系统存在设计周期长、体积大、成本高等缺陷，几乎无数据处理和通信功能，必须有专人负责操作。

而将PLC应用到阳极组装工艺的控制系统后，不仅实现了自动化控制，降