火药造粒plc控制系统的设计大学论文.docx

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火药造粒plc控制系统的设计大学论文

摘要

燃放烟花是我国民族庆祝传统节日的方式之一，在各种节日及婚庆等场合饰演着极为重要的角色[1]。

烟花的重要原料是火药，火药生产行业是高危行业，安全问题已经成为约束行业发展的突出问题之一。

论文主要在降低火药生产安全风险，设计了一条火药造粒自动生产线[2]。

论文使用PLC取代传统手工火药的制作，设计了火药造粒的控制系统。

介绍了火药的原材料，火药的制作流程，以及FX3U系列PLC的基本知识，该设计以FX3U系列PLC为主控制器，火药流水线工艺流程控制采用顺序控制方式，小车运料采用步进电机控制系统。

论文中主要设计火药造粒生产线的主控制器I/O控制，工艺流程的自动运行、送料小车及挡板的步进电机控制。

梯形图程序设计了初始化、自动运行、手动运行、小车自动往返、挡板自动控制、生产线急停、生产线报警七个环节的梯形图控制，最后系统调试部分对GX-DeveloperV8.86和GXsimulator6.0进行简单介绍，对火药造粒控制系统利用GTDesigner3进行各方面调试和模拟并给出了仿真结果图，达到了火药造粒的生产要求实现了火药造粒自动化生产线。

论文基于PLC控制火药控制系统会有效的改变火药生产的安全问题现状,能实现可靠高效连续自动化生产，大幅度地减少在线操作人员数量，降低劳动强度，提高安全可靠性，并且有效的提高造粒的成粒率，提高造粒效率[3]。

关键词：

烟花；火药；自动化；送料小车；仿真

ABSTRACT

SettingofffireworksisoneofthewaysofcelebratingthetraditionalfestivalsinChina.Itplaysaveryimportantroleinallkindsoffestivalsandweddingcelebrationsandsoon.Theimportantrawmaterialoffireworksisthegunpowder,thegunpowderproductionindustryisahighriskindustry,thesecurityproblemhasbecomeoneoftheprominentproblemsinthedevelopmentoftheindustry.Inthispaper,thesafetyriskofpowderproductionisreduced,andtheautomaticproductionlineofpowdergranulationisdesigned.

Inthispaper,thecontrolsystemofpowdergranulationisdesignedbyusingPLCtoreplacethetraditionalmanualpowder.Powderrawmaterialsareintroduced,powderproductionprocess,aswellasFX3UseriesPLCbasicknowledge,designtheFX3UseriesPLCasmaincontroller,powderproductionlineprocesscontrolusingthesequentialcontrolmode,cartransportmaterialstepbystepandstepmotorcontrolsystem.Inthispaper,themaindesignofthepowdergranulationproductionlineofthemaincontrollerI/Ocontrol,automaticoperationoftheprocessflow,feedingtrolleyandthecontrolofthesteppermotor.Ladderdiagramprogramdesigntheinitialization,automaticoperationandmanualoperation,thecarautomaticallybackandforth,damperautomaticcontrolandproductionlineemergencystop,productionlinealarmsevenaspectsofthetrapezoidalchartcontrol,debuggingsystem,andfinallygivesabriefintroductiontotheGX-DeveloperV8.86andGXsimulator6.0,ofpowdergranulationcontrolsystemusingGTDesigner3forthedebuggingandsimulationandgivesthesimulationresultstothepowdergranulationproductiondemandstorealizetheautomaticproductionlineforpowdergranulation.

BasedongunpowderPLCcontrolsystemcaneffectivelychangethemanufactureofgunpowdersecuritysituation,toachievereliable,continuousandautomaticproduction,greatlyreducednumberofonlineoperationpersonnel,reducelaborintensity,improvethesafetyandreliability,andeffectivelyimprovethemakinggrainrateofgrain,improvetheefficiencyofgranulation.

Keywordsfireworks；gunpowder；automation；transporttrolley；simulation

1绪论

1.1课题的背景及意义

中国是作为古代文明古国，拥有无比辉煌的文明，历史底蕴深厚。

中国在世界文明历史落下深深的印迹。

中国由构成五十六个民族，文化形态多种多样，风俗习惯各有不同。

其中火药作为四大发明之一在历史发展中占有重要的地位，火药主要用于制作烟花爆竹，是从古至今每年都会延续有燃放烟花爆竹民俗活动，寄予了人们向往幸福美好生活、驱邪避害的良好愿望，是人们祈求好运、迎接未来的民俗方式，代表了人们对平安、吉祥、欢乐的追求和向往。

我国烟花爆竹历史悠久，早在春秋时期就人们就已经开始制作烟花爆竹了。

古代人们用燃放爆竹来预示好运，希望可以带来一年的平安。

关于爆竹这样一种的传说流传在民间：

遥远的过去，存在着一头猛兽叫“年”，每次到了农历除夕的那个晚上都会出现在人间，年兽吞食人类和家畜。

人们为了阻止这头年兽，人们在家门口燃烧竹子的并且挂上红色的灯笼、穿上红色的衣服，由于竹子内部有一部分空气，燃烧时空气受热膨胀，将竹子胀破从而产生巨大的声响，年兽害怕声响，因此人们借助此方法驱赶年兽。

最后随着火药的发明，火药爆竹代替了过去的竹节爆竹[4]。

伴随着历史步伐向前迈进，燃放烟花爆竹逐渐形成了过年风俗习惯，使其原来具有迷信的内容也渐渐淡出人们视线，成为了一种独具有民族特色的表达年终欢悦之情的活动。

现在人们不仅仅在迎接新的一年到来时燃放烟花爆竹，并且过节或有婚庆、庆生、店铺开张等事情时，为了表示良好的祝愿都会燃放烟花爆竹。

由此可见，烟花爆竹是中国民族文化的一个重要组成部分，备受人们喜爱，具有世界性的影响力，并且成为中国特色之一。

烟花爆竹不仅仅是中华民族文化的一部分，也是不可缺少的历史见证者。

在我国文化的影响下，世界各国家也对烟花爆竹也逐渐了解并喜爱，使得这一火药的艺术化产品传播更加广泛，自从中国加入WTO后火药市场发展趋势日渐明朗。

烟花爆竹的深受人们喜欢促进了我国的烟火爆竹的生产市场和消费市场[5]。

但是在给人们带来喜庆的同时，烟花爆竹同样也给人们带来了伤害。

烟花爆竹的主要原材料是火药，火药制造不谨慎造成的人身伤害、储存运输不谨慎导致的爆炸、燃放时粗心大意发生的火灾等，特别是进行制作时，重大事经常有发生，在工业化的现代，火药爆炸事故常常被新闻报道。

火药的制造从原料到最后工序的成品都是危险品，易燃易爆，我国对它的生产要求规定很严格，各种规章制度受到了严格的控制。

在火药的生产过程中一个小小的失误就可能是一件重大事故发生的导火线。

但是在手工制作中又时常发生一些低级的失误，例如不使用规定的器具，违反规定的程序操作，生产时发生撞击等，这些都是烟花事故发生的原因的关键因素所在。

为了减小在生产中事故发生的概率和降低事故造成的损失，尽可能正规模式化生产，同时的直接参与的人员减少也是非常重要的。

这就要求将烟花生产的各个环节自动化。

火药的市场发展前景广阔，我国消费市场巨大，每次到了喜庆之日，烟花爆竹销售点都挤满人群[6]。

尽管一些大城市曾经明令禁止燃放烟花爆竹，但这对火药的销售市场并没有产生很大影响。

另外，火药的销售价格一直不曾下调，主要因素在于烟花爆竹的生产制造存在的风险相当大并且生产效率不高。

因此火药生产的自动化是必须进行下去的。

在如今社会自动化生产线已成为生产的主要领导力，应用于各种行业。

同时，自动化程度已经达到比较高的水平。

因此加快火药生产的自动化大势所趋。

1.2设计的主要工作

设计主要是用PLC代替传统的火药制作。

由于大部分火药生产仍旧依靠大量的劳动力，主要以手工为主，因此在生产过程存在很多人身安全相关的问题，安全事故时有发生，用户寻求对火药造粒生产的电气控制系统进行技术改造方法，以便批量生产并减少安全事故[7]。

因此，对火药造粒的控制系统进行研究，提出一条适合传统火药生产的改造技术，并进而提高火药的自动化程度及产量，将具有十分重要的意义。

论文提出采用可靠性高、功能强、故障率低的PLC来控制火药造粒系统。

论文中首先对火药控造粒制系统及其PLC作了比较全面的总结和介绍。

接着阐述了火药控制系统的分类及特点，火药造粒的控制系统可分为脉冲信号和逻辑信号控制两大部分。

进而确定了火药控制系统的总体设计方案，由PLC来实现火药造粒系统的逻辑信号控制，由脉冲数量控制步进电机实现精确定位[8]。

然后是系统硬件开发，PLC需要实现对脉冲的输出实现绝对定位，需要选用具有绝对定位指令的PLC，确定了PLC的选型、通过对输入信号的分析，确定I/O点数分配以及与外围设备与PLC的连接。

在分析火药造粒控制系统所需要完成的功能（初始化、自动运行、手动运行、小车自动往返、挡板自动控制、生产线急停、生产线报警共七个），将七个需要完成的功能形成模块，详细设计出了七个模块的软件流程图，介绍了系统的程序的开发。

对火药造粒控制系统的七个环节的梯形图进行了设计并对工作原理进行阐述。

最后利用GX-DeveloperV8.86和软件对火药造粒控制系统进行了模拟运行调试，并利用自动、手动、急停三种方式对火药造粒的控制系统进行了仿真运行，并给出了火药造粒控制系统的仿真结果显示窗口，并对仿真结果进行分析并得出相应的结论。

2火药基本原理

2.1