PLC课程设计除尘机控制系统说明

电气控制技术课程设计设计题目：气流除尘机的电气控制专业班级：电气工程及其自动化姓名：学号：9210090423指导教师：日期：2012.7.5气流除尘机PLC控制系统设计摘要PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种于体积小很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。本文介绍三菱FX系列的可编程控器（PLC）在气流除尘机上的应用,在满足控制要求的前提下，控制系统可以简单，经济。因此在此次设计中给出了气流除尘机的系统控制方案，程序设计，控制箱及控制面板的元器件布置图及接线图的设计。通过多次的调试和实际运行中表明本系统功能强,性能好,可靠性高,同时实现了生产过程的自动化.关键词气流除尘机PLC系统控制1引言在工业自动化发展的当今社会，工厂对除尘机的需求越来越多，尤其是大型生产的流水在线。生产线灰尘较多，工作环境恶劣，造成环境污染严重。而随着气流除尘机的迅猛发展，大大减轻了这一难题。很多生产商把气流除尘机电气控制部分用PLC作为控制核心，配以触摸接触屏作为人机接互接口，实现了除尘生产线无人操作，生产过程远程监控和实时计数统计功能。目前，PLC控制的气流除尘机成功应用于大型生产环境，该设备运行稳定，除尘效果好，满足工厂需求，从而也改善了工人的操作环境。2除尘机的概述2.1除尘机的发展历史近年来,环境污染问题,日益突出，国家对环保方面,也抓的越来越严.对于环保要求不达标的部分企业,都给予了停工停产的处理。针对这种情况,在科研人员的不懈努力和试验下,新的成套除尘设备已经成功研发了出来,并已经成功投产,主要除尘设备产品包括：脉冲除尘机,袋式除尘机,滤筒除尘机,旋风除尘机,脉冲控制器等10多种系列,数十余种规格的设备。广泛适用于矿业,建材,公路,桥梁,煤炭,化工,冶金,耐火材料,粉体工程等行业的除尘。2.2除尘机的组成除尘机是用于过滤粉尘的主要设备。它是一种尘气分离装置，其作用是捕捉灰尘净化空气。除尘机由上箱体，中箱体，下箱体，上箱体由脉冲电磁阀，气箱，喷吹管，文氏管组成。2.3除尘机的分类2.3.1除尘机按其作用原理分成以下五类(1)机械力除尘机包括重力除尘机、惯性除尘机、离心除尘机等。(2)洗涤式除尘机包括水浴式除尘机、泡沫式除尘机，文丘里管除尘机、水膜式除尘机等。(3)过滤式除尘机包括布袋除尘机和颗粒层除尘机等。(4)静电除尘机。(5)磁力除尘机。2.3.2除尘机按照除尘方式分类(1)干式除尘机(2)半干式除尘机(3)湿式除尘机3除尘机的设计概况3.1除尘机的设计内容3.1.1情况简介气流除尘机是制革业中一种专用于皮革除尘的先进设备。皮革经过磨革工序后，要清除附着在皮革表面的皮屑微粒，除尘原理如图1示，当皮革通过该机时，利用高速气流和吸尘装置即可清除附着在皮革两面的皮屑微粒以满足下道喷浆工序的工艺要求。这种先进的除尘工艺，取代了老式毛刷辊除尘的弊病，即由于静电附着效应，除尘除不干净，使下道工序涂层质量难于保证。本机适用于牛、猪、羊等毛皮加工，输送速度为30m/min,46m/min两种，每小时能通过500张皮革，生产效率很高。本机还配有布袋滤尘器，体积小，除尘效率高，并有电动抖灰尘机构，能确保操作工人身体健康和防止环境污染。气流除尘机设有三组气室2（见图3-1），两组气室喷气口向下，一组向上。由鼓风机产生的低压清洁空气，以15m3/min的排气量，经三根直径为15cm的管道3，通过机内空气过滤器，进入气室，再从狭窄的喷气口（长1850mm,宽0.1mm）喷出，形成高压气幕，将附着在皮革表面的灰屑吹扬起来，然后通过吸尘系统经离心风机，进入布袋滤尘器，滤尘后排出清洁气流。3.1.2气流除尘电力拖动方式介绍皮革传送带有两种传送方式：一种是采用双速异步电动机JD02-32-6/4(1/图3-1气流除尘机原理1.3kw/2.84/3.4A)拖动，以便根据不同类型皮革，选择不同的进料速度；令一种是根据需要才用直流电动机无级调速控制。两种拖动方式均采用单向起停控制。高压气流由LG15/02–08–1罗茨泵产生，其拖动电机为Y160L–4型（15kw、30.3A、1450r/m）三相异步电动机单独起停控制。同时由4–62–1/4离心风机吸尘，离心风机拖动电机为Y132S2–2（7.5kw、15A、2900r/m）。布袋滤尘器抖尘电机，采用AO6324（250kw、0.806A、1400r/m）拖动。按需要，每隔一定时间手动控制抖尘一次（短时工作），大批量生产中也可以用自动定时抖尘控制。3.2除尘机的设计要求(1)设备投入使用时，必须先起动罗茨泵产生高压气流，然后起动送料、洗尘抖尘电动机。由于罗茨泵拖动电动机容量较大，要求采用星形-三角形减压起动。(2)能自由选择两种送料速度或无级变速。(3)能根据需要起动抖尘电机或自动定时抖尘，抖尘电机每次起动工作1min后即自动停止。(4)有必要的电气保护。4除尘机控制箱的设计4.1控制箱元器件的选择4.1.1交流接触器的选用交流接触器的选择．内容包括：额定电压；额定电流；线圈的额定电压；操作频率；辅助触头的工作电流。(1)额定电压：铭牌额定电压是指主触点上的额定电压，通常用的电压等级为：直流接触器：220V，440V，660V；交流接触器：220V，380V，500V,如某负载是380V的三相感应电动机，则应选用380V的交流接触器。(2)额定电流：铭牌额定电流是指主触点的额定电流．通常用的电流等级为:直流接触器：25，40，60，100，150，250，400，600A；交流接触器：5，10，20，40，60，100，150，250，400，600A。上述电流是指接触器安装在敞开式控制屏上，触点工作不超过额定温升，负载为间断—长期工作制时的电流值．若超过8小时，必须空载开闭三次以上，以消除表面氧化膜．如果上述条件改变，就要做相应修正起电流值，具体如下：当接触器安装在箱柜内，由于冷却条件差，电流要降低10~20%使用。当接触器工作于长期工作制，而且通电持续率不超过40%；敞开安装，电流允许提高10~25%；箱柜安装，允许提高5~10%。（3）线圈的额定电压：通常的电压等级为：直流线圈：24、48、220、440V,交流线圈：36、127、220、380V。（选择时一般交流对交流，直流对直流，但交流负载频繁动作时可采用直流吸引线圈的接触器；直流接触器断开时产生的过电压高达10~20倍，故不宜采用高电压等级，电压太低，接通线圈用的继电器或接触器的联锁触点不可靠）。PLC机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的PLC；其它情况则最好选用模块式结构的PLC。4.1.2熔断器的选择原则（1）按照线路要求和安装条件选择熔断器的型号。容量小的电路选择半封闭式或无填料封闭式；短路电流大的选择有填料封闭式；半导体组件保护选择快速熔断器。（2）按照线路电压选择熔断器的额定电压。（3）根据负载特性选择熔断器的额定电流。（4）选择各级熔体需相互配合，后一级要比前一级小，总闸和各分支线路上电流不一样，选择熔丝也不一样。如线路发生短路，15A和25A熔件会同时熔断，保护特性就失去了选择性。因此只有总闸和分支保持2-3级差别，才不会出现这类现象。如一台变压器低压侧出口为RT01000/800、电机为RT0400/250或RT0400/350，上下级间额定电流之比分别为3.2和2.3故选择性好，即支路发生短路，支路保险熔断不影响总闸供电。（5）熔体不能选择太小。如选择过小，易出现一相保险丝熔断后，造成电机单相运转而烧坏，据统计60%烧坏的电机均系保险配置不合适造成的。4.1.3滤波器的选用试用滤波器仅仅是用一只滤波器替换另一只滤波器，同时检查传导及辐射发射，我们只选用滤波器具有最佳的费效比的一只。（1）滤波器有关指标的计算通过将产品的发射频谱与相关的电磁兼容标准比较，可以估算用滤波器控制发射所需要的衰减量。对于抗扰性控制，可以通过比较外部电噪声（通常取自有关的电磁兼容抗扰度标准）与产品电子线路的敏感性以及干扰期间希望达到的性能等级来估算一个粗略值（2）阻抗问题滤波器的工作原理是在射频电磁波的传输路径上形成很大的特性阻抗不连续，将射频电磁波中的大部分能量反射回源处。大多数滤波器的性能是在源和负载阻抗均为50的条件下测得的，这使我们直接联想到极为重要的一点，这就是滤波器的性能在实际情况下不可能达到最佳。滤波器参数是在50Ω的源和负载阻抗的测试环境下获得的，因为大多数射频测试设备采用50Ω的源、负载及电缆。这种方法获得的滤波器性能参数是最优化的，同时也是最具有误导性的。（3）电源线滤波器为了解决阻抗问题，最好是购买生产厂家同时标明了在“匹配”的50/50测试系统中的指标和在“失配”条件下的指针的产品。失配的资料是在源阻抗为0.1，负载阻抗为100的条件下，和相反的条件下，测得的。最好是使用满足安全认证的电源线滤波器。这些滤波器的安全性、可靠性、温度范围、额定电压和电流以及恰当的安全标准的应用均业由厂家认证通过。（4）信号线滤波器如果传导发射或辐射发射由不可避免的信号频谱引起，那么试图使用差模滤波器来减小这些发射并不是办法。不过对所关心的信号频谱范围内的频率，采用共模滤波是可行的，因为有用的信号是差模而非共模。4.2控制面板的元器件的布置图4.2.1元器件的主控电路(如图4-1)4.2.2控制面板布置图(如图4-2)4.2.3控制箱的元器件布置图(如图4-3）5除尘机的程序设计5.1I/O接线图5.1.1PLC控制I/0分配表（表5-1）5.1.2PLC外部接线（如图5-1）图4-1主控电路图两速调节手动自动图4-2控制面板布置图电源指示灯电源开关急停两速调节手动自动图4-3元器件布置图表5-1PLC控制I/0分配输入信号名称代号输入点编号电源按钮SB1X1启动按钮SB2X2手动斗尘按钮SB3X3自动抖尘按钮SB6X010急停按钮SB4X4一二级速度按钮开关SB5X5\X6\X7输出信号名称代号输出点编号电动机接触器KM1Y1星型启动接触器KM2Y3三角型启动接触器KM3Y2一级速度启动接触器KM4Y4二级速度启动接触器KM5Y5斗尘接触器KM6Y6吸尘接触器KM7Y75.2梯形图当按下启动按钮X002后，线圈Y001得电与此同时线圈Y003也得电，时间继电器T1开始计时。电机采用星型连接方法。当时间继电器T1计时6秒后其常开触点闭合常闭触点断开，线圈Y002得电自锁，电机采用三角型连接方法同时时间继电器T0开始计时6秒后其常开触点闭合，常闭触点断开。此设计采用了星-三角降压启动。按下一级速度按钮X005线圈Y004得电自锁，此时开始一级速度送料。按下二级速度按钮X006线圈Y005得电自锁，开始二级速度送料。按下自动抖尘按钮X010时间继电器T3开始计时20秒后常开触点闭合，线圈Y006得电启动抖尘电机开始抖尘，1分钟后抖尘电机自动停止此时，时间继电器T2复位，继电器T3重新开始计时实现自动自动抖尘，直到断开输入信号。根据需要要启动手动抖尘时，只需按下手动抖尘按钮X003即实现手动抖尘且在运行1分钟后自动停止。在开始送料的时候吸尘电机就一直在工作。图5-1PLC外部接线图6除尘机的程序调试将系统梯形图导入GXDeveloper仿真软件进行仿真。选择CPU型号后装载程序。检查程序无误后将仿真软件切换到运行状态。按下启动按钮X002对应的输出信号Y001启动，根据时间继电器所设置的时间来实现星型-三角型的转换，实现星型-三角型的降压启动。(如