毕业设计（论文）-石灰窑的电控系统设计.doc

毕业设计（论文）报告纸毕 业 设 计 (论 文)专 业 电气工程及其自动化 班 级 07电气3班 学生姓名 学 号 课 题 石灰窑的电控系统设计 指导教师 年 月 日石灰窑电控系统设计机电学院 电气工程及其自动化专业07级3班指导教师： 摘要随着工厂自动化的发展，微型可编程控制器的控制要求越来越复杂和高级，在工业生产中的地位也越来越重要。本文利用可编程控制器的优点，对石灰窑电控系统设计，以达到安全、可靠地进行现代化生产的目的。本文首先介绍了石灰在工业生产中的意义，详细说明了石灰窑的生产工艺流程。然后，根据石灰窑的生产工艺流程，细述了电控系统的继电器控制系统的设计方案。最后，根据控制要求对系统进行了梯形图的编程和详细说明。本文选用了三菱公司的fx2n系列可编程控制器。fx2n-64mr型号是64个i/o总点数，继电器输出的基本单元；模拟量输入模块fx2n-2ad将外部输入的模拟量转换成数字量，再送入可编程控制器的cpu进行处理。关键字：可编程控制器 电控系统abstractwith the development of industry automation, the control of micro plc is becoming more and more advanced, also quite important in industry production. this essay takes the advantages of plc, to design the electric control system in lime kiln, in order to reach the aim of modern production safely and reliably.firstly, we introduce the importance of lime in industry production, describe the technological process. secondly, according to this process, we describe the design solution of plc control system in electric control system. thirdly, we give the program, trapezoidal chart and other details.this essay introduces the fx2n series plc made by mitsubishi corporation. the fx2n-64mr type is a basic unit with 64 i/o points in all and relay output; analog signals input block fx2n-2ad converts the coming analog signals to digital ones, and carries them to the cpu of plc to be dealt with.keywords: plc electric control system、目录1绪论11.1 引言11.2 石灰窑生产工艺流程11.3 本课题主要研究内容22石灰窑电控系统的设计32.1振动给料机电控设计32.2 电子秤的设计42.2.1 工作原理42.3斗阀门的电控设计52.4 小车的电控设计62.5 出灰系统的电控设计72.5.1 螺锥出灰机工作原理72.5.2星形出灰机工作原理82.5.3 斗式提升机工作原理92.5.4出灰皮带机工作原理112.5.5单轴振动筛工作原理122.5.6卸灰阀工作原理133系统的plc设计153.1 fx系列可编程控制器的梯形图编程153.1.1 fx系列可编程控制器的编程元件153.1.2 fx系列可编程控制器的指令183.2上料系统的软件设计183.3出灰系统的软件设计203.4三菱编程与仿真软件224总结27谢辞28参考文献29附录301绪论1.1 引言随着社会的进步和人们生活水平的日益提高，越来越多的产品被市场所需求，人们对其要求也越来越高。作为许多产品的原料，石灰显得十分重要，在很多行业发挥着重要作用。石灰和石灰石被大量用做建筑材料，也是许多工业的重要原料。石灰石可直接加工成石料和烧制成生石灰。工业上，把石灰石放在石灰窑里，经过高温煅烧，就制成生石灰（cao），同时得到副产品二氧化碳。把粉碎后的石灰石和黏土按适当比例混合，再加强热，就可以制成水泥。熟石灰经调配成石灰浆、石灰膏、石灰砂浆等；用做涂装材料和砖瓦粘合剂。炼钢用生石灰做造渣材料，除去硫、磷等有害杂质。用生石灰食盐氨等原料经多步反应就制成了纯碱。利用消石灰和纯碱反应制成烧碱。利用纯净的消石灰和氯气反应可以制得漂白剂。利用石灰石的化学加工制成氯化钙硝酸钙亚硫酸钙等重要钙盐。消石灰能除去水的暂时硬性，用做硬水软化剂。石灰石烧加工制成教纯的粉状碳酸钙，用做橡胶、塑料、纸张、牙膏、化妆品等的填充料。石灰与烧碱制成的碱石灰用做二氧化碳的吸收剂。生石灰用做干燥剂和消毒剂。农业上，用生石灰配制石灰硫磺合剂、波尔多液等农药。土壤中施用熟石灰可中和土壤的酸性改善土壤的结构供给植物所需的钙素。用石灰浆刷树干，可保护树木。总之，在日常生活和工业生产中，石灰都是必不可少的。而石灰窑的生产过程自动化适应了当今市场竞争的需求，因此，本课题就石灰窑的电控系统进行设计。1.2 石灰窑生产工艺流程石灰窑的电控系统包括上料系统和出灰系统。其中上料系统有振动给料机、电子秤、称量斗阀门和小车几个部分组成（见图11）；出灰系统由螺锥出灰机、星形出灰机、斗式提升机、出灰皮带机、单轴振动筛和两个卸灰阀组成（见图12）。振动给料机、螺锥出灰机、星形出灰机、斗式提升机、出灰皮带机和单轴振动筛均由一台电动机的单向运行来控制；小车的上下运行和两个卸灰阀的开关均各由一台电动机的正、反向运行来控制；称量斗阀门则由两个电磁阀控制开关阀。小 车称量斗阀门电 子 秤振动给料机图11 上料系统工艺流程图在上料系统中，通过振动给料机的运行给料，且斗阀门关闭的情况下电子秤显示所给料的重量，在未达到设定值时，振动给料机一直给料，斗阀门保持关闭状态。当电子秤显示的实际值达到设定值时，振动给料机关闭。由于电动机的惯性原理，振动给料机不能立即停止给料，因此，在几秒钟的延时后，即完全停止给料，这时才可以打开称量斗的阀门。小车在下到位且为空车的情况下，把料倒入小车中。当料倒完时，斗阀门关闭，小车上行，上到位时自动把料倒入石灰窑中，然后小车下行到原来的位置。到此，石灰窑的整个上料系统的工作完成。单轴振动筛出灰皮带机斗式提升机螺锥出灰机星形出灰机图12 出灰系统工艺流程图在出灰系统中，螺锥出灰机、星形出灰机、斗式提升机、出灰皮带机和单轴振动筛根据生产工艺要求从后往前依次起动运行，停止出灰时则从前往后依次关闭电动机。否则，就可能因为后面的电动机还未转动，前面转动的电动机出的灰继续往后传送，而造成整条出灰生产线的故障。石灰经由单轴振动筛把灰分筛到两个卸灰阀中，两个卸灰阀中分别装有大、小两中石灰。正常情况下，两个卸灰阀均关闭，当需要时，再分别打开两个阀门卸灰。1.3 本课题主要研究内容本课题根据石灰窑生产工艺的要求，对整条生产线的电气控制进行设计，以实现生产过程的现代化。本文的石灰窑电控系统利用可编程控制器的继电器得电和失电，来控制每台电动机的运行和停止，灵活运用手动和自动控制，以满足生产过程中的各种需要。并且根据电控系统的控制要求，给出了可编程控制器的软件设计方案，这部分内容将在第三章介绍。本课题所研究的内容充分运用了可编程控制器的优点，用可编程控制器对系统进行设计，以达到安全、可靠生产的目的，同时也就可以提高生产效率，给企业带来更多的利润。2石灰窑电控系统的设计石灰窑的上料系统主要由振动给料机、电子秤、称量斗阀门和小车组成。石灰石原料由振动给料机送至称量斗阀门，当料满到设定值时振动给料机停止给料，称量斗阀门打开，把原料倒入空的小车中，料倒完后，小车开始上行，在上到位时将料自动倒下，然后小车才下行到原来的位置。到此，整个上料过程完成。2.1振动给料机电控设计振动给料机是整个系统工作的开始,由一台交流电动机带动。图2.1 振动给料机电气原理图如图2.1所示，当闭合控制回路空开1q02，将手/自动转换开关拨向手动时，继电器1k01吸合，常开触点断开，当按下按钮1s02时，手动给料回路接通，继电器线圈1k02接通，常开触点1k02闭合自锁，灯l02点亮显示给料状态。同时，自动给料回路断开，振动给料机处在手动控制状态。按下按钮1s03，继电器线圈1k02失电，其常开触点打开，电动机停止运行，振动给料机停止给料。当电动机发生过载等故障时，热继电器常闭触点1k04断开，常开触点闭合，继电器线圈1k02失电，其常开触点断开，电动机停止运行，指示灯l02熄灭。继电器线圈1k05接通，常开触点闭合，指示灯l01点亮显示有故障，以便进行检修。2.2 电子秤的设计2.2.1 工作原理在振动给料机给料过程中，需要称量料重，以便及时控制给料。本文选用dbz-3重量变送器实现称重控制。它以89c52为系统核心，标定、设定等工作参数采用eeprom保存，由传感器输出的重量信号经数据放大器、二阶低通有源滤波器处理后，送高精度三斜积分器转换成数字量，主机将该信号读入处理器后，分成3路进行输出和控制。工作原理框图如图2.2所示。图2.2 重量变送器原理框图2.3斗阀门的电控设计正常情况下，斗阀门一直处于关闭状态。当料满，振动给料机停止给料，并且小车在下到位且为空车时，才打开斗阀门，把料倒入小车中。图2.5 斗阀门电气原理图斗阀门由双向电磁阀来控制阀的开和关。如图2.5所示,当触点2k02闭合时,控制开阀的电磁阀吸合,斗阀门打开；当触点2k03闭合时，控制关阀的电磁阀吸合，斗阀门关闭。控制回路中，当空开2q02闭合，把转换开关2s01拨向手动时，继电器线圈2k01接通，其常开触点闭合，常闭触点打开，自动开、关阀回路断开。此时，若按下按钮2s03，则线圈2k02接通，其常开触点闭合，相应的电磁阀吸合，斗阀门打开。若按下按钮2s02，则继电器线圈2k02失电，常开触点断开，电磁阀失电，停止开阀。当阀门开到位时，限位开关2k06闭合，继电器线圈2k04吸合，其常闭触点断开，停止开阀，同时指示灯l03点亮，显示开到位状态。若按下按钮2s04，则手动关阀回路接通，线圈2k03接通，其常开触点闭合，相应的电磁阀吸合，斗阀门关闭。若按下按钮2s02，则继电器线圈2k03失电，常开触点断开，电磁阀失电，停止关阀。当阀门关到位时，限位开关2k07闭合，继电器线圈2k05吸合，其常闭触点断开，停止关阀，同时指示灯l04点亮显示关到位状态。2.4 小车的电控设计小车的上行和下行分别由交流电动机的正、反转来控制，其电气原理如图2.6所示。图2.6 小车电气原理图如图26所示，当转换开关3s01拨向手动时，继电器线圈3k01吸合，其常开触点闭合，常闭触点断开，自动上行、下行回路断开。若此时按下按钮3s02，则手动上行回路接通，继电器线圈3k02吸合，其常开触点闭合自锁，主回路中常开触点闭合，电动机开始转动，常闭触点断开使得小车下行回路断开实现互锁。于是小车开始上行，指示灯l05点亮显示小车处于上行状态。若按下按钮3s04，继电器线圈3k02失电，其常开触点断开，小车则停止上行。小车上到位时，限位开关3k09闭合，继电器线圈3k04吸合，同时指示灯l07点亮显示小车上到位；常闭触点3k04断开，线圈3k02断开，小车停止上行。当按下按钮3s03时，继电器线圈3k03吸合，其常开触点闭合自锁，主回路中常开触点也闭合，电动机开始运行，常闭触点打开使小车上行回路断开实现互锁。于是小车开始下行，指示灯l06点亮显示小车处于下行状态。此时，若按下按钮3s04，继电器线圈3k03失电，其常开触点断开，小车则停止下行。当小车下到位时，限位开关3k10闭合，继电器线圈3k05吸合，同时指示灯l08点亮显示下到位状态，常开触点3k05打开，线圈3k03断开，其常开触点断开，小车停止下行。当小车过上限时，限位开关3k11闭合，继电器线圈3k06吸合，其常开触点闭合，常闭触点断开，继电器线圈3k02失电，其常开触点断开，电动机停止运行。当小车过下限时，限位开关3k12闭合，继电器线圈3k07吸合，其常开触点闭合，常闭触点断开，继电器线圈3k03失电，其常开触点断开，电动机停止运行。电动机过载时，热继电器3k08的常闭触点断开，继电器线圈3k02、3k03失电，常开触点3k02、3k03断开，电动机停止运行。3k08的常开触点闭合。过上、下限或过载、短路等故障发生时，继电器线圈3k13均得电吸合，其常开触点闭合，故障指示灯l09点亮显示小车有故障，以便对其进行检修。图2.1，2.5，2.6中，当转换开关拨向自动时，手动开关即失去作用，系统将由软件部分控制。2.5 出灰系统的电控设计出灰系统由螺锥出灰机、星形出灰机、斗式提升机、出灰皮带机、单轴振动筛和两个卸灰阀组成。它们均各由一台交流电动机的运行来控制出灰。其中，只有两个卸灰阀由电动机的正、反转分别控制阀的开、关，其余五台电动机均单向运行控制出灰。出灰系统工作时，螺锥出灰机、星形出灰机、斗式提升机、出灰皮带机和单轴振动筛从后往前依次起动运行，而关闭出灰系统时，则应从前往后依次关闭。当其中任何一台电动机出现故障停止运行时，其前面的电动机都要也立即停止运行，否则石灰将积聚在一起使出灰系统出现故障。正常情况下，两个卸灰阀均处于关闭状态，当需要卸灰时，即可手动控制开阀卸灰。2.5.1 螺锥出灰机工作原理螺锥出灰机的电气原理图如图2.7所示。闭合空开4q02后，当转换开关4s01拨向手动状态时，继电器线圈4k01接通，其常开触点闭合，常闭触点断开，自动出灰回路断开，当按下按钮4s03时，线圈4k02吸合，手动出灰回路接通，常开触点4k02闭合，电动机开始运行，指示灯l10点亮，显示为出灰状态，螺锥出灰机开始手动控制出灰。若按下按钮4s02，则手动出灰回路断开，继电器线圈4k02断开，其常开触点断开，电动机停止运行。出灰状态时，若电动机过载，则热继电器4k03的常闭触点断开，继电器线圈4k02失电，其常开触点断开，电动机停止运行。若出现过载或短路等状态时，常开触点4k03闭合，常闭触点4q01闭合，继电器线圈4k04吸合，其常开触点闭合，指示灯l11点亮，显示螺锥出灰机为故障状态，同时，螺锥出灰机停止运行等待检修。图2.7 螺锥出灰机电气原理图2.5.2星形出灰机工作原理石灰从螺锥出灰机出来后即被送到星形出灰机，星形出灰机的电气原理图如图2.8所示。闭合空开5q02后，当转换开关5s01拨向手动状态时，继电器线圈5k01接通，其常开触点闭合，常闭触点打开，自动出灰回路断开，当按下按钮5s02时，线圈5k02吸合，手动出灰回路接通，常开触点5k02闭合自锁，电动机开始运行，同时指示灯l12点亮，显示星形出灰机为出灰状态。若按下按钮5s03，则继电器线圈5k02失电断开，其常开触点断开，星形出灰机停止运行，指示灯l12熄灭。出灰时，若过载或短路等故障出现时，热继电器5k03的常闭触点断开，继电器线圈5k02失电，其常开触点断开，星形出灰机停止运行；5k03的常开触点闭合，继电器线圈5k04吸合，其常开触点闭合，指示灯l13点亮，显示星形出灰机有故障待检修。图2.8 星形出灰机电气原理图2.5.3 斗式提升机工作原理从星形出灰机出灰后,要经过斗式提升机将石灰送至出灰皮带机传送给单轴振动筛。斗式提升机的电气原理图见图2.9。闭合空开6q02后，当把转换开关6s01拨向手动时，继电器线圈6k01吸合，其常开触点关闭，常闭触点打开，自动提升回路断开，若按下按钮6s03，则继电器线圈6k02吸合，其常开触点闭合自锁，电动机开始运行，斗式提升机开始工作，且指示灯l14点亮，显示斗式提升机为运行状态。此时，若按下按钮6s02，则继电器线圈6k02失电，其常开触点断开，斗式提升机停止运行，指示灯l14熄灭。当运行过程中出现过载或短路等故障时，热继电器的常闭触点断开，继电器线圈6k02失电，其常开触点断开，电动机停止运行；6k02的常开触点闭合，继电器线圈6k04吸合，其常开触点闭合，指示灯l15点亮，显示斗式提升机为故障状态以待检修。图2.9 斗式提升机电气原理图2.5.4出灰皮带机工作原理图2.10 出灰皮带机电气原理图石灰经斗式提升机送到出灰皮带机，出灰皮带机由一台交流电动机的单向运行带动，将石灰送往单轴振动筛处理。出灰皮带机的电气原理图见图2.10所示。如图2.10中所示，闭合空开0q02后，当把转换开关0s01拨向手动时，继电器线圈0k01吸合，其常开触点闭合，常闭触点打开，自动传送回路断开，若按下按钮0s03，则继电器线圈0k02吸合，其常开触点闭合自锁，电动机开始运行，出灰皮带机开始工作，且指示灯l16点亮，显示出灰皮带机为运行状态。此时若按下按钮0s02，则继电器线圈0k02失电，其常开触点断开，出灰皮带机停止运行，指示灯l16熄灭。运行时若出现过载或短路等故障，热继电器0k03的常闭触点断开，继电器线圈0k02失电，其常开触点打开，电动机停止运行；0k03的常开触点闭合，0q01的常闭触点闭合，继电器线圈0k04吸合，其常开触点闭合，指示灯l17点亮，显示出灰皮带机有故障应检修。2.5.5单轴振动筛工作原理图2.11 单轴振动筛电气原理图石灰被送到单轴振动筛后，振动筛将大、小块石灰分别筛到两个卸灰阀内。单轴振动筛由一台交流电动机带动，其电气原理图如图2.11所示。如图2.11中所示，闭合空开7q02后，当把转换开关7s01拨向手动时，继电器线圈7k01吸合，其常开触点闭合，常闭触点打开，自动振动回路断开，若按下按钮7s03，则继电器线圈7k02吸合，其常开触点闭合并自锁，单轴振动筛开始工作，且指示灯l18点亮，显示振动筛为工作状态。此时若按下按钮7s02，则继电器线圈7k02失电，常开触点打开，单轴振动筛停止工作，指示灯l18熄灭。若工作过程中出现过载或短路等故障，热继电器7k03的常闭触点断开，继电器线圈7k02失电，其常开触点断开，电动机停止运行；7k03的常开触点闭合，7q01的常闭触点闭合，继电器线圈7k04吸合，其常开触点闭合，指示灯l19点亮，显示单轴振动筛为故障状态应检修。出灰系统工作过程中，若螺锥出灰机、星形出灰机、斗式提升机、出灰皮带机和单轴振动筛中任一台电动机出现故障停止运行后，它前面的所有电动机也都应该立即停止运转。当图2.7、图2.8、图2.9、图2.10和图2.11中转换开关拨向自动时，则继电器系统失效，电气控制转向可编程控制器的软件部分。2.5.6卸灰阀工作原理当单轴振动筛将石灰分成大、小两种送入两个卸灰阀后，卸灰阀贮存石灰。正常情况下，两个卸灰阀均处于关闭状态。当需要石灰时，根据所需石灰的大小选择开其中一或两个阀卸灰。大、小石灰卸灰阀电气原理分别见图2.12和2.13，它们均由一台交流电动机的正反转来控制阀的开和关。如图所示，当空开8q02、9q02闭合后，若把转换开关8s01、9s01拨向手动，则继电器线圈8k01、9k01得电吸合，其常开触点闭合，常闭触点打开，自动开、关阀回路断开，若按下按钮8s03、9s03，则继电器线圈8k02、9k02得电吸合，其常开触点闭合，常闭触点打开，卸灰阀打开，同时关阀回路断开实现互锁。当阀开到位时，限位开关8k05、9k05闭合，继电器线圈8k09、9k09得电吸合，其常闭触点打开，继电器线圈8k02、9k02失电，其常开触点断开，停止开阀，同时指示灯l20、l23点亮，分别显示两个卸灰阀为开到位状态。当卸灰阀开过限时，限位开关8k07、9k07闭合，继电器线圈8k11、9k11得电吸合，其常闭触点打开，继电器线圈8k02、9k02失电，其常开触点断开，开阀停止。图2.12 大石灰卸灰阀电气原理图当转换开关拨向手动时，若按下按钮8s04、9s04，则继电器线圈8k03、9k03得电吸合，其常开触点闭合，常闭触点打开，卸灰阀关闭，同时开阀回路断开实现互锁。当阀关到位时，限位开关8k06、9k06闭合，继电器线圈8k10、9k10吸合，其常闭触点打开，继电器线圈8k03、9k03失电，其常开触点断开，停止关阀，且指示灯l21、l24点亮，显示阀为关到位状态。若关阀过程中关过限，则限位开关8k08、9k08闭合，继电器线圈8k12、9k12吸合，其常闭触点打开，继电器线圈8k03、9k03失电，其常开触点断开，停止关阀。若开、关阀过程中出现过载，则热继电器9k04的常闭触点断开，继电器线圈8k02、8k03、9k02、9k03失电，常开触点断开，电动机停止运行。工作过程中出现过上、下限，过载或短路等故障时，则常开触点8k04、8k11、8k12、9k04、9k11、9k12闭合，常闭触点8q01、9q01闭合，继电器线圈8k13、9k13吸合，其常开触点闭合，故障显示灯l22、l25将点亮，以便工作人员进行检修。图2.13 小石灰卸灰阀电气原理图3系统的plc设计现代社会要求制造业对市场需求作出迅速的反应，生产出小批量、多品种、多规格、低成本和高质量的产品。为了满足这一要求，生产设备和自动生产线的控制系统必须具有极高的可靠性和灵活性，可编程控制器正是顺应这一要求出现的，它是以微处理器为基础的新型工业控制装置，已经成为当代工业自动化的主要支柱之一。可编程控制器的应用领域极其广泛。对于早期的可编程控制器，凡是有继电器的地方就需要可编程控制器；而对于当今的可编程控制器，几乎可以说凡是需要控制系统存在的地方就需要可编程控制器。就目前的应用情况来看，可编程控制器主要用于单机自动化，而大型可编程控制器则是自动生产线的必不可少的部件。可编程控制器除了外部接点外，内部提供了无穷多的各类触点，辅助继电器（尤其是许多特殊辅助继电器），其功能大大地扩展了。由于是计算机产品，其程序的易修改性、可靠性、通用性、易扩展性、易维护性都大大提高。加上其体积小巧，安装、调试方便，使设计加工周期大大缩短，因此很容易作到高产量、短交货期。对于系统设计，采用可编程控制器后，只要初步确定i/o点数，即可定下机型及模块。至于最终细节的设计，由软件即可完成。本课题由上料系统和出灰系统两部分组成，由一个可编程控制器控制。它们的输入点数均为16点，输出均为5点，因此选用三菱公司的fx2n-64mr型号的可编程控制器，它的i/o点数为64，使继电器输出的基本单元。在上料系统中，电子秤需要显示给料的重量，因此需要一个特殊功能模块fx2n-2ad。它是供fx2n用的2通道12位模拟量输入模块，各通道可以指定为电流输入或电压输入。本课题选择电流输入（4ma20ma），对应的输出数字范围为04000。3.1 fx系列可编程控制器的梯形图编程3.1.1 fx系列可编程控制器的编程元件1 输入继电器（x）fx系列可编程控制器的输入继电器和输出继电器的元件号用八进制数表示。输入继电器是可编程控制器接收外部输入的开关量信号的窗口。可编程控制器通过光点耦合器，将外部信号的状态读入并存储在输入映像寄存器内，外部输入电路接通时对应的映像寄存器为on（“1”状态）。输入端可以外接常开触点或常闭触点，也可以接多个触点组成的串并联电路。输入继电器的状态唯一地取决于外部输入信号的状态，不可能受用户程序的控制，因此在梯形图中绝对不能出现输入继电器的线圈。2 输出继电器（y）输出继电器时可编程控制器向外部负载发送信号的窗口。输出继电器用来将可编程控制器的输出信号传送给输出模块，再由后者驱动外部负载。输出模块中的每一个硬件继电器仅有一对常开触点，但是在梯形图中，每一个输出继电器的常开触点和常闭触点都可以多次使用。3 辅助继电器（m）辅助继电器是用软件实现的，它们不能接收外部的输入信号，也不能直接驱动外部负载。相当于继电器控制系统中的中间继电器。fx2n系列可编程控制器的通用辅助继电器的元件号为m0m499，共500点。在fx2n系列可编程控制器中，除了输入继电器和输出继电器的元件号采用八进制外，其他编程元件号均采用十进制。如果在可编程控制器运行时电源突然中断，输出继电器和m0m499将全部变为off。若电源再次接通，除了因外部输入信号而变为on的以外，其余的仍将保持off状态。特殊辅助继电器共256点，它们用来表示可编程控制器的某些状态，提供时钟脉冲和标志（如进位、借位标志），设定可编程控制器的运行方式，或者用于步进顺控、禁止中断、设定计数器是加计数或是减计数等。特殊辅助继电器分为触点利用型和线圈驱动型两种。前者由可编程控制器的系统程序来驱动其线圈，在用户程序中可直接使用其触点，例如：m8000（运行监视）：当可编程控制器执行用户程序时，m8000为on；停止执行时，m8000为off（见图3.1）。m8002（初始化脉冲）：m8002仅在m8000由off变为on状态时的一个扫描周期内为on（见图3.1），可以用m8002的常开触点来使有断电保持功能的元件初始化复位和清零。图3.1 波形图线圈驱动型由用户程序驱动其线圈，使可编程控制器执行特定的操作。4 定时器（t）可编程控制器中的定时器相当于继电器系统中的时间继电器。它有一个设定值寄存器（一个字长）、一个当前值寄存器（一个字长）和一个用来储存其输出触点状态的映像寄存器（占二进制的一位）。这三个存储单元使用同一个元件号。fx系列可编程控制器的定时器分为通用定时器和积算定时器。常数k可以作为定时器的设定值，也可以用数据寄存器（d）的内容来设定。例如外部数字开关输入的数据可以存入数据寄存器，作为定时器的设定值。t0t249为通用定时器。t0t199为100ms定时器，定时范围为0.13276.7s，其中t192t199为子程序和中断服务程序专用的定时器；t200t245为10ms定时器，定时范围为0.01327.67s。通用定时器没有保持功能，在输入电路断开或停电时复位。t246t255为积算定时器。1ms积算定时器t246t249的定时范围为0.00132.767s，100ms积算定时器t250t255的设定范围为0.13276.7s。积算定时器对时钟脉冲进行累加计数，当前值等于设定值时，定时器的常开触点接通，常闭触点断开。且停电时停止定时，当前值保持不变。5 内部计数器（c）内部计数器用来对可编程控制器的内部信号x，y，m，s等计数。内部计数器输入信号的接通或断开的持续时间，应大于可编程控制器的扫描周期。（1）16位加计数器16位加计数器的设定值为132767，其中c0c99为通用型，c100c199为断电保持型。在计数脉冲个数达设定值后，计数器的当前值等于设定值，它对应的位存储单元的内容被置“1”，其常开触点接通，常闭触点断开。再来计数脉冲时当前值不变，直到复位输入电路接通，计数器的当前值被置“0”。除了可由常数k来设定计数器的设定值外，还可以通过指定数据寄存器来设定，这时设定值等于指定的数据寄存器中的数。（2）32位加/减计数器32位加/减计数器的设定值为-2147483648+2147483647，其中c200c219为通用型，c200c234为断电保持型。32位加/减计数器c200c234的加/减计数方式由特殊辅助继电器m8200m8234设定，对应的特殊辅助继电器为on时，为减计数；反之为加计数。6 数据寄存器（d）数据寄存器在模拟量检测与控制以及位置控制等场合用来储存数据和参数，数据寄存器为16位（最高位为符号位），两个合并起来可以存放32位数据。3.1.2 fx系列可编程控制器的指令fx系列可编程控制器共有27条基本逻辑指令，此外还有一百多条功能指令。仅用基本逻辑指令便可以编制出开关量控制系统的用户程序。下面就本文所涉及的指令做简单介绍。1 set与rst指令set：置位指令，使操作保持的指令。rst：复位指令，使操作保持复位的指令。set指令可用于y，m和s，rst指令可用于y，m，s，t，c，d，v和z。对于同一编程元件，可多次使用set和rst指令。rst指令可将数据寄存器d、变址寄存器z，v的内容清零，rst指令还用来复位积算定时器t246t255和计数器。2 比较指令（cmp）比较结果用目标元件的状态来表示。待比较的源操作数可取任意的数据格式，目标操作数可取y，m和s，占用3点。比较指令cmp比较源操作数，比较的结果送到目标操作数。3 传送指令（mov）mov指令的源操作数可取所有的类型，将源数据传送到指定目标，并自动转换为二进制。3.2上料系统的软件设计图3.2 上料系统梯形图根据上料系统的控制要求，图3.2中给出了上料系统的梯形图，可编程控制器的外部接线见图3.3。三菱公司的fx2n-64mr型号可编程控制器时继电器输出型的基本单元，输入点数为32点，输出也为32点。如图3.3所示，上料系统用了16个输入点和5个输出点。由于上料系统中需要用电子秤显示料重，因此，添加一个fx2n-2ad的模拟量输入模块，称到的料重实际值对应4ma20ma电流值，fx2n-2ad将模拟量转换成相应的数据量04000，再读入可编程控制器进行数据处理并运用。图3.3 上料系统的plc连线图当称量斗阀门的转换开关拨向自动时，输入继电器x3的常开触点闭合。料满信号置位时，其常开触点m102闭合，定时器t20接通开始计时。计时5s后，振动给料机完全停止给料，其常开触点t20闭合，当小车下到位且为空车时，输出继电器线圈y1接通，斗阀门打开。开到位时，常开触点x6闭合，定时器t21接通。计时5s后，且料空时，输出继电器线圈y2接通，斗阀门关闭，同时其常闭触点打开实现互锁，防止开阀。当关到位或开阀时，其相应的常闭触点x4，x7打开，继电器线圈y2断开，停止关阀。当阀开到位后延时5s且料满信号置位时，小车满信号m103置位，同时料满信号m102复位。当小车的转换开关拨向自动时，其输入继电器的常开触点闭合，当小车满且阀处于关到位时，相应的常开触点m103与x7闭合，输出继电器y3接通，小车上行，其常闭触点x11打开，实现互锁，防止小车下行。当小车上到位时，常开触点x13闭合，定时器t22接通；常闭触点x13断开，输出继电器y3断开，小车停止上行。计时5s后，其常开触点t22闭合，输出继电器线圈y4接通，其常开触点y4闭合自锁，小车开始下行，常闭触点x12打开，实现互锁，避免小车上行。当小车下到位时，其常闭触点打开，输出继电器线圈断开，小车停止下行。小车上、下行过程中若出现过载等故障，则常闭触点x17断开，相应的输出继电器线圈断开，小车停止下行。3.3出灰系统的软件设计出灰系统的软件设计要求从后往前依次起动螺锥出灰机、星形出灰机、斗式提升机、出灰皮带机和单轴振动筛，停止时则从前往后依次关闭。当其中任一台电动机停止运行时，它前面的所有电动机都必须停止运行。出灰系统的可编程控制器外部连线见图3.4，梯形图编程见3.5。出灰系统的转换开关拨向运行后，当单轴振动筛的转换开关拨向自动时，输入继电器x34闭合，输出继电器y11接通，单轴振动筛开始运行。常开触点x35闭合，定时器t1接通。计时5s后，常开触点t1闭合，出灰皮带机转换开关拨向自动时，常开触点x31闭合，输出继电器y10接通，出灰皮带机运行。常开触点t2闭合，斗式提升机开始运行。常开触点x27闭合，定时器t3接通，计时5s后，常开触点t3闭合，星形出灰机转换开关在自动时，常开触点x23闭合，星形出灰机运行。常开触点x24闭合，定时器t4接通，计时5s后，常开触点t4闭合，当螺锥出灰机转换开关拨向自动时，输入继电器x20常开触点闭合，螺锥出灰机运行。于是，整个出灰系统开始工作。图3.4 出灰系统plc连线图图3.5 出灰系统梯形图当要出灰系统停止工作时，将转换开关拨向停止，x37的常开触点打开，常闭触点闭合，螺锥出灰机停止运行。其常闭触点x21闭合，定时器t5接通，计时5s后，常闭触点t5断开，输出继电器y6断开，星形出灰机停止运行，常闭触点x24闭合，定时器t6接通。计时5s后，t6的常闭触点打开，输出继电器y7断开，斗式提升机停止运行，其常闭触点x27闭合，定时器t7接通。计时5s后，t7的常闭触点打开，输出继电器y10断开，出灰皮带机停止运行，其常闭触点x32闭合，定时器t8接通，计时5s后，t8的常闭触点打开，输出继电器y11断开，单轴振动筛停止运行。当其中任何一台电动机出现故障停止运行时，其运行状态的常闭触点打开，前面一台电动机也将停止运行。依次，一直到螺锥出灰机关闭为止。3.4三菱编程与仿真软件元件和指令放置方法梯形图编程采用鼠标法、热键法和指令法均可调用、放置元件。1. 鼠标法：移动光标到预定位置，鼠标左键单击编程界面下方的某个触点、线圈或指令等符号，弹出元件对话框，如图2-3所示。输入元件标号、参数或指令，即可在光标所在位置放置元件或指令。图2-3 元件对话框2. 热键法：点按某个编程热键，也会弹出元件对话框，其他同上。3. 指令法：如果对编程指令助记符及其含义比较熟悉，利用键盘直接输入指令和参数，可快速放置元件和指令。编程常用指令，参见“表1-4 plc编程常用指令”。例如：输入“ld x1”,将在左母线加载一个x1常开触点；输入“andf x2”,将串连一个下降沿有效触点x2；输入“out t1 k100”，将一个10s计时器的线圈连接到右母线。线段只能使用鼠标法或者热键法放置，而且竖线段将放置在光标的左下角。步进接点只能使用指令法放置。梯形图编辑1. 删除元件 点按键盘del键，删除光标处元件；点按回退键，删除光标前面的元件。线段只能使用鼠标法或者热键法删除，而且应使要删除的竖线在光标左下角。2. 修改元件 鼠标左键双击某元件，弹出元件对话框，如图2-3所示。选择元件、输入元件标号，可对该元件进行修改编辑。3. 右键菜单 单击鼠标右键，弹出右键菜单如图2-4所示，可对光标处进行撤销、剪切、复制、粘贴、行插入、行删除等操作。1. 程序转换 鼠标左键点击“转换程序”按钮，进行程序转换。此时如果编程区某部分显示为黄色，表示这部分编程有误，请查找原因予以解决。 2. 保存程序 左键点击“工程/保存”，选择存盘路径和文件名存盘。3. 程序调用 左键点击“工程/打开工程”，选择路径和文件名，调入原有程序。4. 程序写入 左键点击“plc写入”，将程序写入模拟plc主机，即可进行仿真试运行，并根据运行结果调试修改程序。点按“梯形图编辑”进入编程状态，该软件只能利用梯形图编程，并通过点按界面左下角 “转换程序”按钮或f4热键，将梯形图转换成语句表，以便写入模拟plc主机。但是该软件不能用语句表编程，也不能显示语句表。在编程区的左右母线之间编制梯形图，编程区下方显示可用鼠标左键点击或者热键调用的元件符号栏，如图2-2所示。图2-2 元件符号栏及编程热键常用元件符号的意义说明如下: 将梯形图转换成语句表(f4为其热键)；：放置常开触点；：并联常开触点；：放置常闭触点；：并联常闭触点；：放置线圈；: 放置指令；：放置水平线段；：放置垂直线段于光标的左下角；：删除水平线段；：删除光标左下角的垂直线段；：放置上升沿有效触点；：放置下降沿有效触点。元件符号下方的f5f9等字母数字，分别对应键盘上方的编程热键，其中大写母前的小写s表示shift；c表示ctrl；a表示alt。将梯形图画好之后点击仿真就可以了下面是具体的仿真4总结通过这次设计，使我对石灰窑的生产工艺流程有了清楚的了解，同时重新学习了可编程控制器方面的知识，更多地了解到plc能完成各种逻辑关系，计时、计数等控制功能，可广泛地应用于闭环控制、数据采集与处理、过程控制等领域，认识到plc具有可靠性、安全性、易维修性等优点。此次，通过对石灰窑生产工艺进行plc控制的设计，我已经初步掌握了plc的相关知识，并能够运用plc进行系统设计。同时，我还学习了与石灰窑生产工艺有关的知识，扩充了自己的知识，提高了自学能力。这次设计使我认识到了实践的重要性。虽然从这次设计中，我得到了很多收获，但同时我也感到了自己其他方面的缺陷。并且由于种种因素的限制，不能对本方案的所有方面都进行具体分析和设计，也令人感到遗憾。谢辞本论文设计在孙虹老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，无不凝聚着孙老师的心血和汗水，在我的毕业论文写作期间，孙老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，没有这样的帮助和关怀，我不会这么顺利的完成毕业论文。在此向孙老师表示深深的感谢和崇高的敬意。 在临近毕业之际，我还要借此机会向在这四年中给予了我帮助和指导的所有老师表示由衷的谢意，感谢他们四年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。我还要感谢同组的各位同学，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢。参考文献1 廖常初主编，可编程控制器的编程方法与工程应用。重庆大学出版社，20032 钟肇新 彭侃编译 可编程控制器原理及应用 华南理工大学出版社2003.3 清源计算机工作室编著 protel 99 se原理图与pcb及仿真。机械工业出版社 2004.4 dbz-3重量变送器 使用说明书 余姚通用仪表公司5 王永华主编 宋寅卯 陈玉国 郑安平副主编。现代电气控制及plc应用技术 北京航空航天大学出版社 2003.6 广东工业大学 邓则名 邝穗芳 程良伦编 电器与可编程控制器应用技术 机械工业出版社 2002.7 吉林工业大学 常健生主编 检测与转换技术 机械工业出版社 2002.8 fx2n-2ad special functionblock users guide jy992d74701b 1999.19 邵裕森、巴筱云. 过程控制系统及仪表 机械工业出版社 2002.210 施仁、刘文江、郑辑光. 自动化仪表与过程控制 电子工业出版社 2003年3月11 薛定宇 陈阳泉.基于matlab/simulink的系统仿真技术与应用 清华大学出版社 2002.412 isa transactions, in press, corrected proof, available online 3 december 201013 modules for industrial plantsan experimental setup附录plc technique discussion and future developmentalong with the development of the ages, the technique that is nowadays is also gradually perfect, the competition plays more strong; the operation that list depends the artificial has already cant satisfied with the current manufacturing industry foreground, also cant guarantee the request of the higher quantity and high new the image of the technique business enterprise.the people see in produce practice, automate brought the tremendous convenience and the product quantities for people up of assurance, also eased the personnels labor strength, reduce the establishment on the personnel. the target control of the hard realization in many complicated production lines, whole and excellent turn, the best decision etc., well-trained operation work, technical personnel or expert, governor but can judge and operate easily, can acquire the satisfied result. the research target of t