斗轮堆取料机的PLC设计设计

1、毕业设计（论文） 题 目斗轮堆取料机的 PLC设计 斗轮堆取料机的 PL C 设计 摘要 本次毕业设计的题目是斗轮堆取料机的堆料和取料部分的PLC设计。通过对 斗轮堆取料机整机的分析，来进一步研究斗轮堆取料机的工作过程。斗轮堆取 料机是料场工作运行的核心机械，目前已经广泛应用于港口、码头、水泥、钢 铁厂、储煤场、发电厂等散料存储料场的堆取作业。PLC集成控制技术发展迅 速，应用于斗轮堆取料机能够大大提高工作效率，减少劳动成本。这次设计对 斗轮堆取料机的PLC控制系统进行了详细的研究。 这次研究我们讨论了斗轮堆取料机的工作流程， 选择最佳的堆取料工艺。 合 理选择PLC型号。了解斗轮堆取料机的工

2、作原理。经过系统分析设计要求，设 计开发了斗轮堆取料机的PLC控制系统。该系统具有较好的稳定性、可靠性。 关键词 ： 斗轮堆取料机， PLC 控制系统 目录 第一章 绪论 2. 1.1 课题背景 2 1.2 斗轮堆取料机的发展状况 2 1.2.1 国内斗轮堆取料机发展状况 2 1.2.2 国外斗轮堆取料机发展状况 3 1.3 斗轮堆取料机的工作过程 4 1.3.1 斗轮堆取料机堆料过程 4 1.3.2 斗轮堆取料机取料过程 5 第二章 斗轮堆取料机总体设计 6 2.1总体设计概论 6 2.2 斗轮堆取料机工艺流程分析 8 2.2.1 准备过程工艺流程 8 2.2.2 自动堆料工艺流程 9 2.

3、2.3 自动取料工艺流程 10 第三章 斗轮堆取料机的 PLC 控制系统设计 11 3.1电器元件的选择 11 3.1.1接触器的选择 11 3.1.2 继电器的选择 12 2.1.3 熔断器的选择 13 3.1.3按钮、开关的选择 13 3.2PLC 机型的选择 14 3.2.1I/O 点数的估算 14 3.2.2存储器容量的估算 15 3.2.3 控制功能的选择 15 3.3 斗轮堆取料机自动堆取料设计 16 3.3.1自动堆料设计 16 3.3.2 自动取料设计 17 3.4斗轮堆取料机 PLC 程序设计 17 第四章结束语 2.4 第五章致谢 2.5 第六章参考文献 2.6 附录2.7

4、 第一章绪论 1.1 课题背景 在经济发展的过程中，很多地方需要对一些散料进行装卸，随着科技的发展, 自动化程度越来越高。以往的人工操作已经无法满足社会的发展。降低生产成 本，提高产品的质量及经济效益是企业生产所必须面临的重大问题。斗轮堆取 料机是连续输送机的一种，应用它可以将物料在一定的输送路线上，从装载地 点以恒定的或变化的速度进行输送。斗轮堆取料机是现代化工业散状物料连续 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、储 煤场、发电厂等存储料场的堆取作业。PLC集成自动控制技术、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

5、中监视、控制管理和分散控制；充分吸收了控制系统和集中控制系统的有 点，采用标准化、模块化、系统化设计。在现代化的港口散货装卸作业中，斗 轮堆取料机是生产过程中组成有节奏的流水作业运输线所不可缺少的组成部 分。 1.2 斗轮堆取料机的发展状况 在过去的几十年中发达国家斗轮堆取料机技术的发展，极大的促进了散料输 送工业的发展自动化和信息技术又推动了该产业的发展。目前斗轮堆取料机普 遍采用PLC和变频器调速、液压驱动、网络控制等技术。其生产能力显著提升， 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

6、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状况 我国斗轮堆取料机的应用起步比较晚，最早的斗轮堆取料机设计可以追溯 到1966年。国内斗轮堆取料机的发展基本经历了三个阶段。20世纪60年代、 70年代，国内开始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、800t/h，回转半径分别为25m和30m。20世纪80年代、90 年代，是斗轮堆取料机发展的第二阶段。钢厂、电厂等新建设的散料堆场逐步 采用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、

7、秦皇岛码 头料场，斗轮堆取料机取料出力达到 2000t/h,回转半径达到40m。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 3006000t/h生产能力、2560m回转半 径斗轮堆取料机系列产品的设计和制造能力。这一阶段中，国外厂商仍占据一 定份额，但国内厂家掌握了相当的技术、生产能力，并凭借服务、价格优势占 据了国内市场的主流地位，并逐渐走向国际市场。 国内斗轮堆取料机的发展在近五六年里发展非常迅速。尤其受国民经济固 定资产投资的影响，国内的需求量

8、增长比较大，是近十几年来少有的，主要表 现在港口、电厂、钢铁企业的煤炭和铁矿石的料场增长迅速，能源、原材料行 业的发展也给斗轮堆取料机的产业发展创造了十分良好的发展环境。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心，特别是一些 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能力。国内的 斗轮堆取料机不论在产量上还是在质量上都有非常大的提高，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节需要改进，尤其在产品的 机构设计的细节处理上，与国外先进的公司产品存在较大的差距。因此提高产

9、品细节方面的设计是国内产品制造商需要迫切解决的问题。电气与控制系统的 硬件与国外公司的产品基本山没什么差别，而在PLC软件设计上存在一定的差 距，其中也包括产品设计的可靠性，PLC程序编制的规范性，一次仪表的选型 和设计的可靠性等。经过几十年的发展，我国的斗轮堆取料机研制水平取的了 较大的提高，但是同发达国家相比，仍旧存在明显差距。 1.2.2国外斗轮堆取料机发展状况 世界上研究和开发斗轮堆取料机最早的国家是德国，研究始于19世纪30 年代，第一台于19世纪80年代问世，真正投入世纪应用是在 20世纪初期。在 国外，斗轮堆取料机作为散状物料装卸机械的使用是从上世纪初期开始的，它 是由斗轮挖掘机

10、演变而来的。计算机技术的发展使计算速度加快，数据存储和 读取更加方便。各种网络技术使得数据传输更加容易，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iSAM AG和西门子公司是从事料场设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, 其他国家也在计划和准备订购全自动无人

11、化的斗轮堆取料机。如韩国浦项制铁 就计划采购该种斗轮堆取料机，印度巴西等用户也有使用无人斗轮堆取料机的 意向。 1.3 斗轮堆取料机的工作过程 斗轮堆取料机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、俯仰可使料堆形成梯形断面的整齐形状。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 1.3.1斗轮堆取料机堆料过程 堆料作业工艺有行走堆料、旋转堆料、定点堆

12、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堆积。由料堆高度检测器检测出煤点 的高度（或人工控制），发出指令，控制行走机构进行微动，一堆接一堆地进行 堆积，达到设定位置，进行换列操作，反向堆积；当堆完第一层各列后，进行 换层操作，继续第二层堆积，继而堆完最后一小堆。该工艺特点是，可把不同 煤种进行混堆，这样堆放的煤堆，在采取回转取料时，入炉煤基本为混煤2 2. 旋转堆料 臂架始终固定在预定堆积高度上往返旋转堆积，达到设定次数后（堆积到 一定高度）， 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 场形状较好，便于碾压，但所需存煤场地

13、要求较大。旋转堆料如图1-2所示 3. 定点堆料 第一堆分数层进行堆积，待煤堆分数次堆积到一定高度时，臂架高度保持 不变，按预先设定的旋转方向和角度旋转到第二个堆料点继续堆，达到旋转范 围后，即开动行走机构微动一个设定距离，这样一直堆积到设定的堆料长度后 停止作业。该工业特点是，需要存放场地小，当煤场存放空间小，新、旧煤分 堆时适宜采用该堆料方式，但不利于煤场整形和碾压。 1.3.2斗轮堆取料机取料过程 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，然后旋转控制开始取料，每达到旋转范围 时，行走机构微动一个设定距

14、离，按照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。把斗轮置于第二段最顶层的作业 开始点上，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，然后旋转控制开始取料，每达到旋转 范围时，行走机构微动一个设定距离，开始反向旋转取料，直至取到尽头，随 后大车返回开始作业点，同时臂架下降一个吃煤深度，继续上述过程取第二层 煤。这种方式的特点是，取料后煤场煤堆形状较好，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 斗轮沿堆料的斜坡按照一定的进给量由上往下逐

15、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，进行第二个斜坡取料。这种方式适用于从煤堆 中部取煤。 第二章斗轮堆取料机总体设计 2.1 总体设计概论 总体设计是机械系统内部设计的主要任务之一， 也是进行系统技术设计的依据。 总体设计对机械的性能、尺寸外形、质量及成产成本具有重大影响。因此，总 体设计时必须在保证现已定方案的基础上，尽可能考虑与人、机、环境、加工 装配、运行管理等外部系统的联系，使机械内部系统与外部系统相协调和适应， 以求设计更加完善。 机器在正常工作条件下，整机具有足够的强度、刚度和稳定性。 机器无

16、论在工作状况或非工作状况，在规定的俯仰范围内的各种工况下，整 机都应该处于稳定状态。 在输送线上，特别在取料、卸料和各转运点、必须保证物流流畅，不发生物 料溢出或堵塞现象。 斗轮堆取料机工作机制为重型工作制， 主要钢结构设计寿命为30年。 斗轮直径与带式输送机参数和取煤炭与去铁矿石的同能力的斗轮堆取料机相 比，一般煤炭的要求斗轮直径大，输送带宽、带速高，斗轮驱动功率较小。 司机室要求。司机是要安装牢靠，有防震措施以防震动。且保持在垂直位置 联锁作业。只有当夹轨器松开时，行走机构才工作；只有电缆卷筒制动器松 闸后，行走机构才能启动等等。 各安全保护及检测装备完备。 电缆卷筒装置。电缆卷筒上缠有足

17、够的安全圈数。 漏斗、溜槽及悬挂缓冲装置。 堆取料机是一种大型的电动装卸输送机械，机身高大，受风的影响较大，为 了停车后固定不动，防止大风时滑移，设有手动锚固器和重锤式电动液力推杆 夹轨器。行走时，夹轨器动力缸电机得电，液力推杆提起重锤，夹轨器在弹簧 力作用下打开；停车时，夹轨器动力缸电机失电，在重锤作用下，夹紧轨道。 行走驱动台车数量因机型不同，数量不一。 旋转机构对于调速要求较高，一般采用调速性能较好的直流调速或交流变频 调速，现以一期矿变频调速为例进行分析。 旋转机构是由 2台 Y225-8 TH ，22KW 鼠笼变频电动机通过行星减速器实现臂架旋转无级调速， （分析时， 仅用一台电 动

18、机代替）。大车回转速度为0.05250.099r/min,旋转角度为土 110即旋转范 围 220，旋转机构主回路如图 3-6 所示，主电机 2M 通过三相自动空气开关 2ZK 合闸送电,经过交流接触器 2C1 使变频器从电网上获得电能。 臂架俯仰机构主要用于调节堆料或取料时臂架的高度,配合其它机构,以满 足生产要求。俯仰机构的驱动采用机械传动钢丝绳滑轮组系统,俯仰过程要求 安全、平稳、无冲击,在臂架机构范围内,臂架可以安全地停在任何位置,并 可随时启动。 2.2斗轮堆取料机工艺流程分析 2.2.1准备过程工艺流程 2.2.2 自动堆料工艺流程 初始位迸 堆料 NO 悬臂上升T1时间计数一次

19、置右凹转 已转T2时间计数次 大车后退T3时间计数一次 改变M转方向 结束 223 自动取料工艺流程 第三章 斗轮堆取料机的 PLC 控制系统设计 斗轮堆取料机电气系统采用可编程序控制器又称可编程逻辑控制器（PLC） 进行控制。 PLC 采用模块化的软件结构，编程语言以形象的继电器梯形图为基 础，梯形图与继电器原理图相类似，用户程序的编制清晰直观、方便易学，调 试和查错都很容易。 本设计题目为斗轮堆取料机的 PLC控制设计，主要目的是，应用 PLC实现 斗轮堆取料机的自动控制， 提高斗轮堆取料机工作效率， 减少劳动力。目前 PLC 发展迅速，国内近些年开始研究斗轮堆取料机的无人自动控制，在国外

20、大部分 斗轮堆取料机已经实现了无人自动控制。 在程序优化方面国内还需进一步研究， 在本设计中提出了简易高效的堆取料工艺， 预期能编写出更加简易程序。 3.1 电器元件的选择 3.1.1 接触器的选择 接触器的选用，应根据负荷的类型和工作参数合理选用。具体分为以下步 骤： 1）接触器种类的选择： 根据接触器控制的负载性质来相应选择直流接触器 还是交流接触器；一般场合选用电磁式接触器，对频繁操作的带交流负载的场 合，可选用带直流线圈的交流接触器。 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AC-1、AC-2、AC-3和AC-4.类交流接触器对应的控制对象

21、 是无感或微感负荷，如白炽灯、电阻炉等；二类交流接触器用于绕线式异步电 动机的启动和停止；三类交流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；四类交流接触器用于笼型异步电动机的启动、反接制动、反转和电 动。可根据接触器所控制负载的工作任务来选择相应使用类别的接触器。对于 生产中的广泛使用的中、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使用类别；对于控制机床电动机用接触器， 其负载情况较为 复杂，如果负载明显属于重任务，则应选择AC-4类别，如果负载为一般任务与 重任务混合时，则可根据实际情况选用 AC-3或AC-4类接触器，如选用AC-3类 时，应降级使用。

22、 3）接触器额定电压的确定： 接触器主触点的额定电压应根据主触点所控制 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：一般情况下，接触器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与控 制电路相同。对于交流电路，为保持安全，一般接触器线圈选用110V、127V, 并由控制变压器供电。但如果控制电路比较简单，所用的接触器数量较少时， 为省去控制变压器，可选用 380V、220V电压。 6）接

23、触器触点数目的确定：在三相交流系统中一般选用三极接触器， 即三 对常开主触点，当需要同时控制中性线时，贝诞用四极交流接触器。在单相交 流和直流系统中则常用两极或三极并联接触器。交流接触器通常有三对常开主 触点和四到六对辅助触点，直流接触器通常用两对常开主触点和四对辅助触点。 一般应根据系统控制要求确定所需的触点数及种类，同时应注意触点的通断能 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、可根据实际需 要选择。 3.1.2 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、

24、电压继电器都属于这 一类。选用的主要依据是：被控制或被保护对象的特性、触头的种类、数量、 控制电路的电压、电流、负载性质等因素。线圈电压、电流应满足控制线路的 要求。如果控制电流超过继电器触头定额电流，可将触头并联使用，也可以采 用触头串联使用方法来提高触头的分断能力。 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

25、继电器的选用 对于工作时间短，停歇时间长的电动机，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，可以不设过载保护，除此以外一般电动机都应 考虑过载保护。 热继电器有两相式、三相式及三相带断相保护等型式。对于星 形接法的电动机及电源对称性较好的可采用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情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保护。 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 择发热元件编号和一定的调节范围。 根据要求

26、选用 NR2-36/Z 型，保护整定值 36A,型号 CJX2-32。12 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与溶体 额定电流。根据负载保护特性、短路电流大小、各类熔断器的使用范围来选用 熔断器的类型, 额定电压是根据被保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,他与负载大小、负载性质密切相关。对于负载平稳、无冲 击电流,如照明、信号、电热电路可直接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： 单台电动机长期工作 IR= （1.52.5 ）IN 多台电动机长期共用一个熔断器保护IR （ 1

27、.52.5 ） INmax+艺IN 式中INmax为容量最大的一台电动机的额定电流； 工IN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,系数取 1.5,启动 负载较重及启动时间长,启动次数又 3 较多的情况,则取 2.5。 熔体额定电流 的选择还要照顾到上下级保护的配合,以满足选择性保护要求,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。 3.1.3 按钮、开关的选择 1）按钮 按钮通常是用来短时接通或断开小电流控制电路的一种主令电器。 其选用依 据主要是根据需要的触点对数、 动作要求、是否需要带指示灯,使用

28、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, 供不同使用条件选用。例如,紧急操作一般选用蘑菇型,停止按钮。常选用红 色等，起额定电压有交流 500v，直流440v,额定电流5A。 2）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经常 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、断流容量及需要极数。当用刀开关来控制电动机时，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。当采用组合开关来控制5KW以 下容量异

29、步电动机时，其额定电流一般为（1.52.5 ） IN，接通次数小于（1520） 次/小时。 4）限位开关主要用于位置控制或有位置保护要求的场合。选用时主要根 据机械位置对开关形式的要求和控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保护作用，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，主要从保护特性要求（几段保护）、分断能力、电 网电压类型、电压等级、长期工作负载的平均电流、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，各级保护动作值的整定 还必须和

30、上、下级开关保护特性的协调配合，从总体上满足系统对选择性的保 护的要求。 根据要求，选取LX22-6型行程开关，其额定电压为交流 380V,额定电流 为20A,允许最大速度为300m/min。 根据要求万能转换开关选取 LW2-V、型，额定电压为交流220V,允许最大分 段电流正常情况为30A,故障情况为40A。 3.2 PLC机型的选择 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PLC控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

31、确定控制方案，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，按照易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能 的原则选型所选用PLC应是在相关工业领域有投运业绩、成熟可靠的系统，PLC 的系统硬件、软件配置及功能应与装置规模和控制要求相适应。熟悉可编程序 控制器、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，应详细分析工艺过程的特点、控制要求，明确控制任务和范围确 定所需的操作和动作，然后根据控制要求，估算输入输出点数、所需存储器容 量、确定PLC的功能、外部设备特性等，最后选择有较高性能价

32、格比的PLC和 设计相应的控制系统。 3.2.1 I/O点数的估算 I/O点数估算时应考虑适当的余量，通常根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 根据制造厂商 PLC 的产品特点，对输入输出点数进行圆整。本设计共 19 个输 入点 16 个输出点。 3.2.2 存储器容量的估算 存储器容量是可编程序控制器本身能提供的硬件存储单元大小，程序容量 是存储器中用户应用项目使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。为了设计选型时能对程

33、序容量有一定估算， 通常采用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， 许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。 3.2.3 控制功能的选择 1）运算功能：简单PLC的运算功能包括逻辑运算、计时和计数功能；普通 PLC的运算功能还包括数据移位、比较等运算功能；较复杂运算功能有代数运 算、数据传送等；型PLC中还有模拟量的PID运算和其他高级运算功能。随着 开放系统的出现，目前在 PLC中都已具有通信功能，有些产品具有与下位机的 通信

34、，有些产品具有与同位机或上位机的通信，有些产品还具有与工厂或企业 网进行数据通信的功能。设计选型时应从实际应用的要求出发，合理选用所需 的运算功能。大多数应用场合，只需要逻辑运算和计时计数功能，有些应用需 要数据传送和比较，当用于模拟量检测和控制时，才使用代数运算，数值转换 和PID运算等。要显示数据时需要译码和编码等运算。 2）控制功能：控制功能包括PID控制运算、前馈补偿控制运算、比值控制 运算等，应根据控制要求确定。PLC主要用于顺序逻辑控制，因此，大多数场 合常采用单回路或多回路控制器解决模拟量的控制，有时也采用专用的智能输 入输出单元完成所需的控制功能，提高PLC的处理速度和节省存储

35、器容量。例 如采用PID控制单元、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），需要时应能与工厂管理网（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）、 RIO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，上级的网络通信速率应大于1

36、Mbps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，根据网络组成的实际需要，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只为编程器提供服务，不对现场设备进行控制。完成编程后，编程 器切换到

37、运行模式，CPU对现场设备进行控制，不能进行编程。离线编程方式 可降低系统成本，但使用和调试不方便。在线编程方式：CPU和编程器有各自 的CPU主机CPU负责现场控制，并在一个扫描周期内与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，主机就根据新收 到的程序运行。这种方式成本较高，但系统调试和操作方便，在大中型PLC中 常采用。五种标准化编程语言：顺序功能图（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, Bas

38、ic等，以满足特殊控制场合的控制要求。 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 的逻辑判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与外部输入输 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，直接影响 对操作和维护人员技术能力的要求，并影响平均维修时间。 3.3 斗轮堆取料机自动堆取料设计 PLC软件的编程，主要是根据堆取料工艺进行的。下面分别介绍了自动定点堆 料和回转分层取料作业工艺。 3.3.1自动堆料设计 首先将斗轮堆取料机开至堆料初始位置，进行堆料准备动作，尾车

39、运行到 堆料位置如图2-所示。然后悬臂皮带正向降压启动，开始堆料。当料位传感器 检测到料位时（即料堆达到悬臂高度时），悬臂上升T1时间，并且计数一次。 当悬臂上升到最高时，回转机构右回转 T2时间，并计数一次。当回转机构右回 转到设定值时，大车后退 T3时间，并计数一次。大车后退 T3时间后，悬臂开 始左回转，同样当料位检测器检测到料位时，悬臂左回转T2时间，并计数一次 如上面次序往复堆料，当大车后退次数达到指定次数后，自动堆料结束。 3.3.2 自动取料设计 首先将斗轮堆取料机开始取料初始位置，进行取料准备动作，尾车运行到 取料位置如图2-所示。然后悬臂皮带反向降压启动，斗轮降压启动，开始取

40、料。 悬臂开始右回转，回转T5时间后回转停止，大车前行 T6时间并计数一次。悬 臂开始左回转，回转T5时间后停止。大车再前行T6时间并计数一次。当大车 前行次数到达指定次数后，大车后退到初始位置。悬臂左回转T时间，悬臂 下降T7时间并计数一次，开始第二层取料。当取完最后一层（即悬臂下降次数 到指定次数）后，取料结束。 3.4 斗轮堆取料机PLC程序设计 选择自动堆“门 堆科指示灯:叩 取料按钮: S UT AS R1 选择自动取”;M1.4 自动取料结束：11门 取科指示灯:Q1.1 T ) 回转机构 IN TON FT 1DD ms 右回转计时:T38 回转机构左刘鮎 IN TOM PT 1

41、DD ms 左回转计时:T：39 50 左回转计时:T旳 右回转计數:口 左回转计数:匚3 CUCTU R 10- PV 复位按钮：I1E 丈车前行计时:T42自动取料结束:11 左回转计时订羽 回转机构左 cni it 3UU1 A RS R1 自动腿料结束：11门 丈车再前行紐:T41 大车前行:M3.吕 飞 1月 FIS R1 IN TOM PI 100 ms 大车再前行紹T41 犬车前行计数:仍悬臂下降计数:匚E；自动职料结束:门 丈车后退到詞:T45 大车后退输：M3.6 乓 ninl月 RS R1 (end) 第四章结束语 为期6个星期的毕业设计即将结束了，经过努力，我顺利的完成了这次毕业 设计。本次毕业设计工作是对我大学三学知识的一个总结，在这期间，无论是 资料的查阅、调研、方案的论证及设计校核计算都给我的业务素质、个人能力 的培养提供了一个难得的机会，令我回顾这些天来