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1、 XX 大 学 毕 业 设 计 题 目：1200 熟料圆锥破碎机控制系统设计 院、系：_ 姓 名：_ 指导教师：_ 系 主 任：_ 2016 年 4 月 8 日 I 摘 要 本文简要介绍了熟料圆锥破碎机控制系统的控制方式，步进顺控图，变频器参数设置，熟料圆锥破碎机的结构及功能，并阐述了机电一体化技术的特点以及其在国内外发展的特点和 PLC控制。本文采用西门子 PLC控制系统设计熟料圆锥破碎机的控制系统，因为采用 PLC控制系统对熟料圆锥破碎机的操控很简单，抗干扰能力强，输入和输出接口，运行速度快，稳定可靠，维护和维修方便，此外，该熟料圆锥破碎机控制系统具有高可靠性，低功耗，长寿命，良好的环境适
2、应性，适用于熟料圆锥破碎机的开发，以及熟料圆锥破碎机利润也很高，从而使 PLC的机可以得到更好的发展，因此，本次的基于 PLC的熟料圆锥破碎机控制系统的设计在某种程度上面来说具有重大的经济和社会意义。关键词：圆锥破碎机；控制系统；PLC；意义 II Abstract This paper briefly introduces the clinker cone crusher control system,stepping sequence control chart,inverter parameter settings and clinker cone crushing machine st
3、ructure and function,and expounds the characteristics of electromechanical integration technology and its development at home and abroad and PLC control.This control system adopts SIEMENS PLC control system design of clinker cone crusher,because the use of PLC control system of clinker crusher cone
4、is very simple manipulation,strong anti-interference ability,input and output interface,fast running speed,stable and reliable,convenient maintenance and repair,in addition,the clinker Crusher Control System with high reliability,low power consumption,long life,good environment adaptability,suitable
5、 for development in the clinker cone crusher,cone crusher and the clinker profits are very high,so that the PLC machine can get better development,because of this,the design of PLC Cone Crusher Control System of clinker has great economic and social significance in a certain based on the above this
6、level.Keywords:significance of cone crusher;control system;PLC;meaningful III 目 录 摘要.错误！未定义书签。Abstract.错误！未定义书签。1 绪论.错误！未定义书签。1.1 本课题研究的目的、意义.错误！未定义书签。1.2 国内外发展现状.3 1.3 应用 PLC控制系统的优点.5 2 PLC控制系统简介 .5 2.1 PLC简介.7 2.2 PLC的控制过程.7 2.3 变频器的控制方式及分类.8 2.4 变频器的选型.9 2.4.1 变频器简介.9 3 系统总体设计.10 3.1 1200熟料圆锥破碎机控
7、制系统概述.10 3.2 1200熟料圆锥破碎机控制系统的工作原理.11 3.3 系统结构原理框图的确定.11 4 系统硬件的设计.11 4.1 主轴位置电液伺服系统结构.错误！未定义书签。4.2 PLC硬件结构图的确定.错误！未定义书签。5 系统软件设计.错误！未定义书签。5.1 系统控制流程图的确定.14 5.2 程序清单.15 结 论.16 致 谢.17 参考文献.18 1 1 绪 论 1.1 本课题研究的目的、意义 早在十九世纪初期，人类已经开发出了圆锥破碎机的控制系统，可以说，该圆锥破碎机控制系统的发明是产业发展的结晶，给矿山机械的发展带来了很大的进步，服务于人类的生活。随着社会的进
8、步和科学技术的发展，在 21 世纪，圆锥破碎机控制系统已经完全改变，全自动圆锥破碎机控制系统早已在现实生活中被使用。随着工业技术的发展，我们利用现有的技术发展与商业用途的新型多功能工业圆锥破碎机控制系统，实现了大批量的圆锥破碎机控制系统。圆锥破碎机控制系统被广泛使用，主要用于矿山，煤炭开采地等场合，这类系统工况就要求该圆锥破碎机控制系统运行平稳，破碎石块效果好，容量大，故障低，可靠性高，噪音低，寿命长等优点，从而使社会的需求经济发展。1.2 国内外发展现状 圆锥破碎机控制系统行业在中国的建立的时间比较短，在很多矿山开采企业，市场的洗礼和考验的程度不够，工业圆锥破碎机控制系统企业管理水平与国际标
9、准还有一定的差距，在客观认识国内工业圆锥破碎机控制系统市场的需求空间和诸多问题的发展现状，与国际接轨和发展就显得尤为重要。在过去的几年中，中国的工业圆锥破碎机控制系统行业已经进入了一个快速发展的时期。在国内外两大市场具有良好的发展势头。相关负责人表示，随着近几年的价格调整，原材料价格上涨，运输和人力成本不断上升，使中国的工业圆锥破碎机控制系统的发展是一个新的功能，如下所示：一，生产和销售规模日益扩大，信息技术 为了提高品牌知名度，工业圆锥破碎机控制系统企业都采用了大量的营销策略。例如，工业圆锥破碎机控制系统店铺装修文化，导购，市场营销活动，信息技术，服务意识。运用现代技术和手段，以高要求，高消
10、费客户群提供个性化服务。工业圆锥破碎机控制系统企业也不断从国外著名品牌营销战略，服务技能的学习，努力提高自己的营销服务水平。大型，大规模工业化生产的机械化，信息化管理的现代化，是工业圆锥破碎机控制系统企业做大做强的必然选择。二，发展环境趋好 近年来，国家先后出台了一系列政策，以确保增长，扩大国内需求，调整的总体要求，2 结构，保持经济平稳较快发展的政策，这对于工业圆锥破碎机控制系统行业的发展显著。此外，圆锥破碎机控制系统下乡的实施和全国各地的建设，为低碳，环保的工业圆锥破碎机控制系统行业必将得到大力推广和重视。三，出口稳步增长 虽然工业圆锥破碎机控制系统的出口还处于起步阶段，具有广阔的发展空间
11、。中国的工业圆锥破碎机控制系统企业的高度重视，以提高产品质量，不断追求生产高档次，高品质的产品。有些产品在质量和风格可与国际品牌的卧室的门完全可以媲美。一些发达国家采购势头越来越强，这是扩大工业圆锥破碎机控制系统出口非常有利。四，人才储备的重视 工业圆锥破碎机控制系统行业起步比较低，行业整体素质不高，粗放型经济增长方式，抄袭的产品，常见的现象，同质化。因此，许多新的功能可以从上面可以看出，中国的工业圆锥破碎机控制系统市场依旧非常看好，注重产品质量和售后服务，提高行业的整体素质等方面，可以加快我国工业圆锥破碎机控制系统机械工业水平和国际铁路速度快，国际化也是我们的一个挑战，要充分利用国际和特点，
12、加强和交流的机会，努力提高国际化视野和国际化发展布局。1.3 应用 PLC控制系统的优点 与传统的圆锥破碎机控制系统相比，可编程控制器在工业圆锥破碎机控制系统上的优势有以下几个方面：（1）PLC控制系统的优点很多，例如结构紧凑，简单，占地面积小，并且可以多样灵活地控制机械在各个传动机构在动作，控制精度高，顺序不容易错乱。（2）完成，功能齐全，可编程控制器开发的适用性，已形成了一个大，中，小系列产品的所有大小，在各个领域，特别是机械工业得到了更加广泛的应用。PLC具有非常强大的数据换算功能，能够通过模/数之间的转换来实现信号的交接，特别是在大型的工业场所，应用PLC的情况非常普遍。下图 1 即为
13、圆锥破碎机系统的图片：3 图 1 2 PLC控制系统简介 2.1 PLC简介 PLC指以计算机技术为新的工业控制设备的基础。这是 PLC可编程序控制器（可编程序控制器）在 1987年，国际电工委员会颁布的可编程控制器 PLC的标准草案作了如下定义的;PLC英文名称可编程逻辑控制器，中国人的名字是一个可编程逻辑控制器，定义是：电子系统，在工业环境设计的数字运算操作应设计。它使用了一种可编程存储器，用于其内部存储的程序，逻辑操作的实现，顺序控制，定时，计数和诸如面向用户的指令的算术运算，并通过数字或模拟输入/输出控制各种类型的机械或生产过程的。PLC是一个可编程逻辑控制电路，而且硬件和硬件语言的组
14、合，在半导体有非常重要的应用，它可以说是有半导体 PLC上的地方。PLC在工业生产过程中的发展，大量的开关顺序控制，它是按照逻 4 辑 的动作序列，并根据该链保护动作控制之间的逻辑关系，并有大量离散变量 根据集合。在传统上，这些功能是由气动或电气控制系统来实现的。PLC的最基本 最广泛使用的，在逻辑控制开关的，它取代了传统的继电器电路，实现了逻辑控制，顺序控制，它可以用于单个设备的控制，也可用于机器控制和自动化生产线。如注塑机，印刷机，装订器，智能窗帘，粉碎，包装等。目前，PLC在国内外已广泛应用于钢铁，石油，化工，电力，建材，机械制造，汽车，纺织，交通，环保，文化娱乐等行业广泛使用。随着该领
15、域的应用越来越普遍，PLC技术及其产品的持续开发，主要表现在以下几个方面。2.2 PLC的控制过程 可编程控制器执行程序的过程有三个阶段。(1)输入采样阶段 PLC通过扫描把输入端口的输入状态按顺序保存在输入映像寄存器中，然后控制器对采集的信息进行处理，因为输入信号存在输入映像寄存器中，即使程序在执行过程中输入状态发生了变化，对程序的执行和处理也无任何影响。当一次扫描结束，映像寄存器被刷新，输入端信号才再次被采集进入输入映像寄存器中，进行程序执行。再次扫面刷新，再次执行处理。(2)程序执行阶段 PLC梯形图程序扫描遵循从左到右，从上到下的步骤顺序执行。所谓用户程序的执行，并非是系统将 CPU的
16、工作交由用户程序管理，CPU仍执行系统程序中的指令。输入端每次采集数据都会寄存在输入端映像数据存储区内，CPU执行时将存储区内的信号数据进行处理。当用户程序管理程序后，程序执行一次扫描周期后进行刷新，所有的输出映像都被依次刷新，系统进入下一输出刷新阶段。(3)输出刷新阶段 当所有的指令执行完毕后，元件映像寄存器中所有输出继电器的状态在输出刷新阶段存到输出锁存器中，通过输出端子和外部电源，驱动外部设备。其中输出锁存器一直将状态保持到下一个循环扫描周期的开始，所以输出映像寄存器的状态在程序执行阶段是动态的。2.3 变频器的控制方式及分类 变频器的启停及频率自动调节由 PLC、数模转换模块、温度传感
17、器、温度模块进行温差闭环控制，手动/自动切换和手动频率上升、下降由 PLC控制。5 2.4 变频器的选型 随着微电子技术，电力电子技术，数字控制技术的发展，变频器的应用越来越广泛。变频器可以改变电源的频率，所以它可以平滑交流电机的转速，而且它具有最高的效率，并在异步电动机的速度控制系统的最佳性能。逆变器分为间接和直接变频，采用间接变频变频水泵。间接变频装置的特征在于通过整流器的工频交流电源转换为直流，然后通过逆变器将成为直流交流的频率。逆变器具有软启动替代的Y 增量降压起动，降低电源装置的起动电流的影响，降低振动和噪音。2.4.1 变频器简介 Pr.160 :0 允许所有参数的读/写 Pr.1
18、 :50.00 变频器的上限频率为 50Hz Pr.2 :30.00 变频器的下限频率为 30Hz Pr.7 :30.0 变频器的加速时间为 30S Pr.8 :30.0 变频器的减速时间为 30S Pr.9 :65.00 变频器的电子热保护为 65A Pr.52 :14 变频器 DU 面板的第三监视功能为变频器的输出功率 Pr.60 :4 智能模式选择为节能模块 Pr.73 :0 设定端子 2 5 间的频率设定为电压信号 0 10V Pr.79 :2 变频器的操作模式为外部运行 3 系统总体设计 3.1 1200熟料圆锥破碎机控制系统概述 本次设计的熟料圆锥破碎机控制系统采用 PLC为控制核
19、心，触摸屏作为显示装置，磁致伸缩位移传感器、温度传感器和压力传感器分别用来检测圆锥破碎机的排矿口尺寸、润滑油温度和润滑油压力。系统工作时，PLC实时对上述参数进行采集，然后按照编写的程序控制液压系统的齿轮泵和电磁阀的工作匡泰来调整排矿口的大小，最终达到破碎机工作室排矿口保持在恒定状态的的控制目标。6 3.2 1200熟料圆锥破碎机控制系统的工作原理 圆锥破碎机工作时，电动机的旋转通过皮带轮或联轴器、圆锥破碎机传动轴和圆锥破碎机圆锥部在偏心套的迫动下绕一周固定点作旋摆运动。从而使破碎圆锥的破碎壁时而靠近又时而离开固装在调整套上的轧臼壁表面，使矿石在破碎腔内不断受到冲击，挤压和弯曲作用而实现矿石的
20、破碎。电动机通过伞齿轮驱动偏心套转动，使破碎锥作旋摆运动。破碎锥时而靠近又时而离开固定锥，完成破碎和排料。支撑套与架体连接处靠弹簧压紧，当破碎机内落入金属块等不可破碎物体时，弹簧即产生压缩变形，排出异物，实现保险，防止机器损坏。中鑫圆锥式破碎机在不可破异物通过破碎腔或因某种原因机器超载时，圆锥式破碎机弹簧保险系统实现保险，圆锥式破碎机排矿口增大。异物从圆锥破碎机破碎腔排出，如异物卡在排矿石可使用清腔系统，使排矿继续增大，使异物排出圆锥破碎机破碎腔。圆锥破碎机在弹簧的作用下，排矿口自动复位，圆锥式破碎机机器恢复正常工作。破碎腔表面铺有耐磨高锰钢衬板。排矿口大小采用液压或手动进行调整。以下图 3
21、即为该熟料圆锥破碎机原理图：图 3 7 3.3 系统结构原理框图的确定 圆锥破碎机的主电动机功率检测采用 XPW型功率变送器，排矿口尺寸的 检测采用无锡丰润科技有限公司福奥特测试中心生产的 FWD-L型磁致伸缩位移传感器，润滑油温度的检测选用西安航联测控设备有限公司生产的 BWD-8温度变送器，液压系统压力的检测采用1151压力变送器。根据系统主要输入输出信号的个数：14 个数字量输入、6 个数字量输出、5 个模拟量输入、2 个模拟量输出，系统选用 S7-200PLC。其配置：CPU选 226型，具有 24个数字量输入，16 个数字量输出。2 块扩展模拟量输入模块 EM235，该模块有 4个模
22、拟量输入，1 个模拟量输出，1 块扩展通信接口模块 EM277，该模块与监控计算机通过 Prifibus总线通信。4 系统硬件的设计 4.1 主轴位置电液伺服系统结构 本次设计的圆锥破碎机的控制系统的主电动机功率检测采用 XPW型功率变送器，排矿口尺寸的 检测采用无锡丰润科技有限公司福奥特测试中心生产的 FWD-L型磁致伸缩位移传感器，润滑油温度的检测选用西安航联测控设备有限公司生产的 BWD-8温度变送器，液压系统压力的检测采用1151压力变送器。圆锥破碎机的给矿控制主要通过控制给料胶带的电动机转速实现，选用西门子公司的MM440型变频器控制电动机转速。排矿口尺寸的调整主要通过控制液压系统来
23、实现，现有的圆锥破碎机的液压系统采用手动操作，无法实现自动定位控制功能，因此，首先要对液压系统进行改进，即采用液压伺服系统。液压伺服系统又分机械液压伺服系统和电液伺服系统，由于本系统是通过 PLC来实现自动控制的，所以采用电液伺服系统来控制主轴位置。主轴位置电液伺服系统结构如下图所示。电液伺服阀采用 DLEEZ0型直动式滑套伺服比例阀，阀内具有集成电子放大器。8 4.2 PLC硬件结构图的确定 根据系统主要输入输出信号的个数：14个数字量输入、6 个数字量输出、5 个模拟量输入、2 个模拟量输出，系统选用 S7-200PLC。其配置：CPU选226型，具有24个数字量输入，16个数字量输出。2
24、 块扩展模拟量输入模块 EM235，该模块有4 个模拟量输入，1 个模拟量输出，1 块扩展通信接口模块 EM277，该模块与监控计算机通过 Prifibus总线通信。S7-200PLC的硬件结构如下图所示：5 系统软件设计 5.1 系统控制流程图的确定 系统软件设计主要是指 PLC 程序的编写,主要包括数据采集与参数转换、排矿口尺寸PID 控制、主机功率模糊控制 3 个主要模块。系统主程序流程如图 4 所示。数据采集与参数转换程序包括从模拟量输入模块各通道读取采集的数据和将数据进行标度变换,转换为实际的参数值。PLC 从模拟量输入模块各通道读取的值的范围为 9 032000。如对于主机功率信号
25、,其检测量程为0500kW,输出的是020mA 的标准电流信号,所以需要将 PLC 读到的032000范围中的值转换为实际的功率值。由于 PLC 从模拟量输入模块读取的值是在 AIWX(X 为0、2、4、6)单元,功率信号连接在第一个通道,所以 PLC 读取的功率值在 AIW0单元,其标度变换程序如下图所示。10 5.2 程序清单 主机功率模糊控制主要是根据所设计的模糊控制模型,首先将实际检测功率值与功率设定值的误差及该误差的变化率模糊化,作为模型的输入量,从而根据设计的模糊控制规则得到输出量,输出量经反模糊化后得到实际的输出量。其程序流程如图 6所示。11 结 论 本次毕业设计的题目是熟料圆
26、锥破碎机控制系统的设计，直到今天，毕业设计总算接近尾声了，通过这次对于熟料圆锥破碎机控制系统的设计，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度，本文所设计的是熟料圆锥破碎机控制系统的设计，通过初期的方案的制定，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最感谢帮助过我的老师和同学，是大家的帮助才使我的论文得以通过。至此，
27、感觉自己受益良深，在以后的工作中，我将继续努力，以期做到更好。12 致 谢 在此论文完成之际，我的心里感到特别高兴和激动，在这里，我打心里向我的导师和同学们表示衷心的感谢！因为有了老师的谆谆教导，才让我学到了很多知识和做人的道理，由衷地感谢我亲爱的老师，您不仅在学术上对我精心指导，在生活上面也给予我无微不至的关怀支持和理解，在我的生命中给予的灵感，所以我才能顺利地完成大学阶段的学业，也学到了很多有用的知识，同时我的生活中的也有了一个明确的目标。知道想要什么，不再是过去的那个爱玩的我了。导师严谨的治学态度，创新的学术风格，认真负责，无私奉献，宽容豁达的教学态度都是我们应该学习和提倡的。通过近半年
28、的设计计算，查找各类基于 PLC 的熟料圆锥破碎机控制系统的相关资料，论文终于完成了，我感到非常兴奋和高兴。虽然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因为我是怎么想的，这是我付出的汗水获得的成果，是我在大学四年的知识和反映。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是来自老师和同学的潜移默化让我学到很多有用的知识，在这里，谢谢老师以及所有关心我和帮助我的人，谢谢大家。漫长而充实的毕业设计即将结束，通过几十天的学习和努力，我觉得自己的专业知识应用和独立思考能力得到较大提高。这次设计让我学到了很多，特别是对食品机械有了新的认识，并初步了解了国内肉制品加
29、工发展状况和趋势。感谢学校提供这次毕业设计，是对我未来的工作极大鼓励。我在指导老师的指导下，从开始的不知所措，到一步步进入设计状态：收集资料，拟定题纲和结构，图纸绘制直至完成说明书以及后期修改等。通过这次毕业设计，我不但系统复习了以前的知识，而且锻炼独立思考和动手能力。在此，我要感谢我的指导老师，不仅在学术上对我精心指导，在生活上面也给予我无微不至的关怀支持和理解，是他的细心指导和帮助才让我顺利完成了本次设计。从尊敬的老师身上，我不但学到了扎实宽广的专业知识，也学到了做人做事认真负责的道理。在此我要向指导我的老师致以衷心感谢。另外也感谢我的父母和我的同学们，在做设计感觉受挫，枯燥与迷茫时，是他
30、们在悉心的为我释放压力，鼓励我不要气馁，勇敢面 13 对。每周一次和父母的通话，与朋友和同学的长谈后都使我精神放松，斗志倍增，以饱满的热情重新投入到工作中去，感谢他们，正是他们的不懈支持和充分理解才能使我顺利完成毕业设计。谢谢老师以及所有关心我和帮助我的人，谢谢大家。在以后的工作中，我们将继续努力，争取把自己的本职工作做好，在这里，祝愿我的导师和同学们身体健康，万事如意！14 参考文献 1 徐灏等.PLC控制原理M(第二版）.北京：机械工业出版社，2003 2 程悦荪.熟料圆锥破碎机控制系统的设计M.北京：中国农业出版社，1981 3 周纪良.熟料圆锥破碎机 PLC控制系统的设计M.北京：机械
31、工业出版社，1991 4 吉林工业大学教研室编.圆锥破碎机的构造M.北京：中国农业出版社，1982 5 成大先主编.机械设计手册减（变）速器电机与电器M.北京：化学工业出版社，1999 6 朱冬梅.画法几何及机械制图M.北京：高等教育出版社，2000 7 陈立德.机械设计基础M.北京：高等教育出版社，2002 8 陈立德.机械设计基础课程设计指导书M.北京：高等教育出版社，2002 9 刘劲.机械制图国家标准M.北京：机械工业出版社，2000 10 陈立周.机械优化设计方法M.北京：冶金工业出版社，1985 11 电气工业部主编.熟料圆锥破碎机控制系统的设计和计算M.上海：上海科学技术出版社，1980 12 周纪良.熟料圆锥破碎机控制系统结构型式和结构图谱J.农业机械学报，1979(2)：47-63 13 周纪良，孔维恭，于瑞玺.熟料圆锥破碎机控制系统承载能力计算方法的研究J.农业 机械学报，1988（2）：32-39 14 高象平，李齐隆等.熟料圆锥破碎机控制系统优化设计M.广州：广东科技出版社，1987 15 周纪良，孔维恭.熟料圆锥破碎机控制系统的设计和研究J.拖拉机，1983（3）：12-21 16 Charles W.Beardsly,Mechanical Engineering,ASME,Regents Publishing Company,Inc,1998.