电气控制系统设计论文大全11篇

绪论：写作既是个人情感的抒发，也是对学术真理的探索，欢迎阅读由发表云整理的11篇电气控制系统设计论文范文，希望它们能为您的写作提供参考和启发。

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一、电工技师论文的作用及分类

电工技师(高级技师)论文是其在总结研究本职业(工种)领域中的有关技术或业务问题时，表达其工作或研究过程及其成果的综合实用性文章，是维修电工技师从事本职业(工种)的学识、技术能力的基本反映，是科学研究成果和工作经验总结的文字体现，也是个人劳动成果、经验和智慧的升华。技师专业论文是社会实践活动的产物，是撰写者在长期的社会生产实践中不断总结经验，努力学习理论知识，不断追求和探索所取得的研究成果的文字存在形式，撰写技师专业论文是培养人才、选拔人才和保证人才质量的重要途径之一。

按电类技师本身的内容和性质不同，一般电类技师论文分为：专题型、论辩型、综述型和综合型。按电类技师论文具体涉及内容的主要有：维修电气经验总结类、技术革新类、新产品开发类和四新技术推广类。

二、电工技师论文撰写的要求

撰写电工技师专业论文，既是一个艰苦的思考、探究和再学习的过程，又是一种复杂的创造性劳动，需要对工作实践、技术革新和技术改造等做出客观的评价。

1.注意论文的科学性。科学性是指电工技师专业论文的基本观点和内容能够反映事物内在的基本规律。电工技师专业论文的科学性来自对客观事物周密而详实的调查研究，掌握大量丰富而切合实际的材料，使之成为研究论述的基础。

2.注意论文的翔实性。电工技师专业论文要求作者所提出的观点、见解确实是属于自己的。那么，要使自己的观点能够得到普遍的承认，就一定要拿出有说服力的论据来证明自己的观点是正确的。这样，就应该在已掌握的大量材料中选择具有典型性、代表性的关键证据来证明。

3.内容正确、语言简明。撰写技师专业论文应当力求言简意赅，无多余的字句。对论文的内容不要进行艺术性渲染和夸张；切忌不适当地夸大个人在技术革新和技术改造中的贡献；更不能将技术问题的争论引入政治观点。同时，在撰写技师论文时，要注意按照撰写格式进行撰写，并熟练应用。

三、电工技师毕业设计论文的选题

论文的选题必须立足于总结工作成果与实践紧密联系上。在对已获得的大量素材进行分析、归纳和研究的基础上，提出问题，确定写作的基本方向。

1.论文的选题原则：准确恰当、提高创新和可行实用。

(1)准确恰当。论文的选题要提得准确恰当，面向实际，着眼于社会的需要，确实是生产实践中亟需解决的问题。选题一定要与生产实践相结合，与自己的工作领域相结合。

(2)提高创新。创新性原则是指选题要有新颖性、先进性，有所发明，有所发现，以推动本职业(工种)的发展。遵循这一原则，选题时必须注意选择位居本职业(工种)较前沿的并具有普遍意义的课题；选择填补空白的课题；选择补充前人学说的课题；选择突破禁区的课题；选择借他山之石可以攻玉的课题，即借用其他学科的新理论、新技术、新工艺和新材料，从新的角度进行研究、验证或论证来解决本职业(工种)中的老问题或疑难问题的课题。

(3)可行实用。可行实用性原则是指要选择有利于发挥个人的聪明才智，有完成的把握，同时也符合自己的志趣、适合个人能力的论题。

2.论文的选题方法

(1)选择能发挥本人特长的论题。申报电工技师(高级技师)的人员，都具有相当长的本职业(工种)专业工作的经历，在理论与实践的结合上有自己的独到之处和技术特长；而预备技师在学校学习4～5年，理论知识特别是新技术的知识非常充实，但实践经验欠缺。

(2)选择具有突破性的论题。申报电工技师(高级技师)的人员长期工作在第一线，对于生产实践中出现的问题最有发言权。如果敏锐地抓住问题的关键处，加以研究，就能形成应用性极强的专业论文。

(3)选择具有普遍性的论题。所谓具有普遍性的论题是指在生产实践中有广泛的用武之地的课题。例如，用现代电气技术改造机床的电气控制问题、变频技术在中央空调系统的应用问题及电梯的技术改造和维修技术问题等。有些问题看似简单，但实际上有很多需要进一步研究总结的内容，这些都属于具有普遍意义的论题。

3.论文的推荐选题

(1)典型PLC控制系统的设计、安装与调试。机械手的PLC控制系统设计、安装与调试；组合机床PLC控制系统设计、安装与调试；立体车库控制系统设计、安装与调试；材料分拣装置的PLC控制系统设计、安装与调试。(2)典型低压电气柜的设计。两台三相异步电动机动力控制电气柜的设计、安装与调试；变频调速控制柜的设计、安装与调试；总计量配电箱设计、安装与调试。(3)供配电系统的设计。某通用机械厂供配电系统的电气设计、安装与调试；某学校生活区配电系统设计、安装与调试。(4)电子技术应用设计。三相正弦波变频电源的设计、安装与调试；晶闸管串级调速系统的设计、安装与调试。(5)典型单片机控制系统的设计。基于单片机和LCD的电子钟的设计；数字钟的设计与制作等。(6)机床电气控制系统改造。Z3050型摇臂钻床PLC改造；M1432A型万能外圆磨床PLC改造；T68型卧式镗床PLC改造；B2012A型龙门刨床PLC、变频器改造等。(7)楼宇自动化技术及维修。电梯控制线路的安装与维修；无塔供水系统控制线路的安装与维修等。

总之，加强对电工技师毕业论文的指导，可使他们通过论文的写作，在以后的工作岗位上更好地发挥技术带头人的作用，为高层次实践经验和科研成果转化成现实生产力打下坚实的基础。

参考文献: 

[1]王建.国家职业资格证书取证问答[M].机械工业出版社,2006,3. 

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Abstract: environmental protection inevitably involves the sewage treatment plant, and sewage treatment is effective and reasonable of related units of a difficult problem. We can use the computer system of the sewage treatment process of intelligent control, monitoring and management. Among them with the level of single chip microcomputer system as the core system, using intelligent instrument, and the opening of frequency conversion governor valve process control, is responsible for the control of all motor, electromagnetic valve switch quantity. Level 2 network system is responsible for data to take, and through the A/D converter and sensor of measurement and control system, accept control instrument all data, then processed data the data communication uploaded to PC network system level. Level 1 network PCS for the VC software program, real-time control and display of sewage treatment process, and all kinds of data quantity change value.

Keywords: SCM system, sewage treatment, data communication, intelligent instrument

中图分类号：U664.9+2文献标识码：A 文章编号：

正文

1 研究需求

随着我国工业生产的迅速发展，各种污染废水随意排放严重地影响着人们的生存环境。因此，污水的处理检测系统在环境保护及经济建设中显得越来越重要。在工业污水处理系统中，为保证污水处理的正常进行，使排放的污水达到国家有关标准，电气控制系统在其中起着关键作用。

好的电气控制系统能保证在恶劣的工作环境中也能稳定、可靠、准确地进行污水处理监控工作，同时实现日常管理的信息化。对所控制的信息数据，如溶解氧、液位、pH值、电导率、温度等能够实现有效的检测与控制。

2系统的设计

该系统采用二级计算机网络系统分别负责监测、控制、管理，即采用一级和二级计算器网络结构系统。系统采用分级控制结构，使控制参数的预置和现场状况的数据测试控制由一级网络系统实现。系统的总体结构如图1所示。

图1系统总体结构图

2.1一级网络系统

一级网络系统采用微控制处理器，用高级语言VC++编制界面软件。显示单元能动态地显示电机、泵、阀门所处的工作状态、停止状态和故障状态。污水路、净化水路采用不同颜色动态显示。故障状态可显示故障产生的部位，pH值、温度、溶解氧、液位等参数以直方图形式显示。图形界面能实现现场工作状态的同步监视，并可随时打印所需要的各种数据。一级网络微控制器的核心部分可与二级系统进行有效通讯，执行污水处理工艺要求的总体控制。

2.2二级系统

二级系统是由复合传感器组成，负责各种相关数据的采集。它具有掉电保护数据存取区，可长期完整地保存相关参数及各种重要参数。二级系统的控制器，即智能仪表具有单独的输入按键及显示器，能独立完成信号，如pH值、温度、溶氧、液位的采集工作。传感器采用PH值、温度、溶解氧、液位的复合传感器，能直接测取相关数据。测量的数据经过A/D转换传送到数据处理单元，经处理的数据经过射频单元传送到一级网络中心。

3系统的主要构成单元

电气控制系统所涵盖单元主要有操作控制单元、显示单元、通信单元、传感器单元等。系统里有很多数据需要检测，按照设置的程序对数据进行处理，有效控制信号的输入输出。

（1）操作控制单元，操作控制单元单片机控制中心，负责所有流程的控制。

（2）显示单元，显示所有的监测数据，一般采用触摸屏或者人机界面。

（3）通信单元，负责信号的传输，主要负责将二级网络采集到的信息数据传送到一级网络中心和将一级网络的控制命令信息传送到二级节点。

4参数检测

采用复合传感器直接测取液位数据、PH值数据、温度数据、溶解氧数据。

在污水池中，测量时通过被测液体内部的静压变化测量液位数据。在液位静压变化的作用下传感器产生电压信号，经温度补偿、电压放大、转换电路将信号转换成标准信号从液体内输送到液体外数据处理中心[1]。

温度传感器采用铂热电阻，传感器侵入污水池中。在传感器距离控制仪表很近的情况下，采用三线电路进行测量。测量的过程为：首先将得到的温度信号通过转换器变成电压信号，经放大、A/D，然后分别送到三路控制中：一路主要做用是报警和控制，是一个控制信号，控制继电器的输出；一路为BCD码和位控制扫描信号控制LED显示；一路经D/A转换为4~20 mA的标准信号，将这一信号送入控制器中，以此来控制电动调节阀，调节热蒸气量，进行闭环控制[2]。

pH值通过测量电极上有特殊的反应灵敏的玻璃触头，当玻璃触头和氢离子接触时产生电位。电位由在氯化银溶液中的银丝作为参比电极测到。pH值的输出信号很微弱，经放大后，将信号转换成频率信号传送给控制器。

在生物污水处理厂中，它使用的是活性污泥，溶氧量的测量是非常重要的。对氧含量进行测量，不仅有利于寻找出最优的污水净化方法，也有利于经济的曝气池配置的选择。采用隔膜将氧量测量传感器覆盖起来，这样就形成了工作电极的阳极和阴极，同时，阳极也能够起到反电极以及参比电极的功能。隔膜能够隔离电极与被测量的液体，可以有效的保护传感器，不仅密封住电解质，同时也能够阻止其他物质对其造成的污染。通过风机的鼓风，能够增加污水中的溶氧量， [3]。

生物污水净化系统的另一重要环节是电导的测量。通过将盐、酸或碱等电解质加入溶液中，来改变电导，电导的测量是通过与侵入溶液中的电子线路，采用电导分析系统来进行的，将一个交变电压信号加到传感器上，通过分析器来测量信号的大小。在实际的调试过程中得知，对仪器进行准确的温度补偿，可以获得较为准确的电导测量值，根据该测量值控制改变液体的含盐量，从而对电导进行控制[4]。

5结束语

本文介绍了污水处理厂的控制系统设计，讨论了二级计算机网络控制系统，实现了污水处理的自动化管理。该设计可供一般污水处理厂电气控制设计者参考，本设计系统经操作简单，设计结构清楚，对污水处理起到良好的控制与监测作用。

参考文献:

[1]程玉华，西门子S7-200工程应用实例分析[M].北京：电子工业出版社，2008.1.

[2]何献忠.工业污水处理的PLC控制应用[J].湖南冶金职业技术学院学报，2004，43（4）：86-87.

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中图分类号：TM921.5文献标识码： A 文章编号：

一、地铁屏蔽门控制系统、基本构成以及运行模式

1、地铁控制门系统

地铁屏蔽门系统是一个典型的机电一体化产品,包块机械和电气控制部分，其沿站台边缘布置，将车站站台与行车隧道区域隔离开，降低车站空调通风系统的运行能耗。同时减少了列车运行噪音和活塞风对车站的影响，防止人员跌落轨道产生意外事故，为乘客提供了舒适、安全的候车环境，提高了地铁的服务水平。

2、地铁屏蔽门控制系统的基本构成

地铁屏蔽门控制系统的基本组成包括硬件组成和软件组成。其硬件组成主要包括就地控制盘LCB、中央接口盘PSC、车站紧急控制盘PEC、配电屏、驱动ups、控制ups、蓄电池屏、、屏蔽门状态报警盘、屏蔽门操作控制开关等。软件组成主要包括电机控制、门宽参数自学习系统、障碍物检测系统、防挤压系统、开门程序控制系统、关门程序控制系统、总线控制系统等。如图：

3、屏蔽门控制系统运行模式

正常运行模式分为两种：

(1)在列车配备自动驾驶系统的情况下，来自系统级(列车信号系统)的控制。

(2)在列车无自动驾驶系统的情况下，信号系统发出“列车占位”信号，由授权的操作人员在站台控制面板(PSL)上控制屏蔽门的操作为站台级控制的正常运行模式。

3．2非正常运行模式

(1)故障运行模式

在以下故障情况发生时，进入故障运行模式：

a.滑动门关闭时探测到障碍物。

b.列车超过允许停车精度，列车门与滑动门错位。

c.个别滑动门不能打开。

d.控制系统发生故障。

(2)紧急工作模式

在以下故障情况发生时，进入紧急工作模式：

a.列车在隧道罩发生火灾。

b.车站内发生火灾。

c.其它以外突况。

(3)测试工作模式

当系统安装或维修时采用的工作模式。

二、地铁屏蔽门控制系统功能及其作用

电气设计中采用控制部分和监视部分分开，其中控制部分采用硬线连接，监视部分采用总线连接。

1、控制功能。在任何运行模式中，接收上级发来的各种命令，上报信息以及对各屏蔽门单元进行自动控制，完成相应的动作。

2、监视功能。具有监视功能的设备包括两部分：中央接口盘(PSC)和远方报警盘(PSA)。主要完成站台每侧屏蔽门单元相关信息的集成，主要有以下功能：（1）收集系统测试(PST)、手动解锁、就地控制(LCB)、车站紧急操作装置(PEC)、站台控制PSL的状态信息；（2）通过现场总线通信收集全部门控单元(DCU)信息；（3）允许对DCU参数进行修改；（4）存储屏蔽门故障诊断信息以及正常系统运行记录；（5）收集驱动电源信息。

3、屏蔽门控制系统作用

从屏蔽门控制系统的作用的角度来讲，屏蔽门系统的控制分就地级控制、站台级控制、列车信号系统级控制、火灾模式级控制。就地级控制是每个活动门模块可以独自机械，电气操作；站台级控制，列车信号系统级控制，火灾模式级控制都是通过PSC里的继电器控制活动门模块的运行，PSC是根据各级控制发出的命令对活动门模块进行操作、监视，是各级控制的集合体。优先级是就地级，其次是火灾模式级，然后是站台级，最后是列车信号系统级。火灾模式级是在车控室操作屏蔽门系统，支链打开屏蔽门。

现在有两种PSC设计方法，一种是把电气系统(主要是处理硬线命令的继电器组)和监控通讯系统组合在一个模块里，成为一个黑盒子。黑盒子的输出输入接口有电源，现场总线网络(监视网络)，各级控制的命令、状态的硬线端口，门单元的命令、状态的硬线端口。可以既控制屏蔽门运行，也监控屏蔽门状态、故障，并把相关信息存贮起来。一种是电气系统和监控通讯系统各自独立，把电源，各级控制的命令、状态的硬线端口，门单元的命令、状态的硬线端口集合一起，把现场总线网络(监视网络)独自成一体，与各门单元，PSC里各重要继电器组有接口，从而全面监控系统，电气系统和监视网络收集的若干重要状态如“开门”状态，若干重要故障如“系统故障”通过PSC的指示灯面板反映。首先这样电气和监控通讯两个系统不会相互影响，独立开来以后维修、改造方便。其次减低维修成本，一个部件损坏不必整个PSC更换。

三、制系统的关键技术

1、伺服驱动系统

门机是屏蔽门系统的核心设备之一，门控单元(DCU)是门机的重要组成部分，向．门控单元的丰要部分是服伺驱动系统，包括电机和伺服驱动器。从成本来考虑，伺服驱动系统约占门机的l／2，约占屏蔽门系统每单元的1／6。目前，屏蔽门行业国内的生产厂商所采用的是大都是外购通用件，功能齐全，性能很好，相成地价格很高；有的还需要另外配置控制器，使得系统累赘和不可靠。相比之下，国外的屏蔽门厂商就有很大的优势，因为他们掌握了伺服驱动的核心技术，拥有他们自己的电机和驱动器，他们以最少的硬件投资成本，获得了最大化的利润，他们卖的是技术。冈此，如果能够自己研制伺服驱动系统，节省的成本将相当可观。

2、监控软件

运行于中央接口盘(PSC)上的MMS和远方报警盘(PSA)上的监视软件系统，它能够实时临测系统运行状态。编程语言的选择多为VB(Visual Basic)，从软件的功能实现和系统的大小来说，VB也完全能够胜任，不过，已经有不少客户为了追求更好的性能，要求采用VC(Visual C++)。

3、现场总线

DCU的状态信息是通过通信网络传递到PSC的，对于通信网络的选择有多种，常见的有RS485、CAN总线、Profibus以及LonWorks等。由于地铁站台的距离一般较长，有的将近200米，为了通信的实时、稳定，现在多采用现场总线。每个DCU单元作为一个从设备(节点)挂在总线上，总线丰设备放在屏蔽门系统设备室，上设备收集到DCU的状态信息后发到PSC，完成通信。

四、控制系统设计特点

所有控制线路通过硬线连接，保证了控制系统的高可靠性，成本较低. 监控系统采用标准的国际工业网络数据总线进行链接，传输大量信息. 采用这种方式保证了系统操作的高可靠性、良好的功能和设备扩展，除门控器需要进口外，其他控制部件和软件都能由国内的专业公司提供。

总结

地铁屏蔽门是地铁环控系统的重要部件，其活动门数量多，运营中平均每2 min 就须开关门一次，其控制系统必须十分安全可靠. 地铁屏蔽门是一复杂的分布参数控制系统，它集建筑、机械、电子和控制等科学于一体，其信息传递速率、同步性、系统可靠性和电磁兼容性等要求十分严格. 本文在经过2 年多屏蔽门样品研制，参照国外屏蔽门工程实例，结合国内研究的基础上，较深入地研究了屏蔽门的控制原理。.

【参考文献】

[1] 张杰.地铁屏蔽门驱动系统的研究与探讨[期刊论文]-机电产品开发与创新2009,22(4)

[2] 饶美婉.地铁屏蔽门直法流系统设计[期刊论文]-都市快轨交通2009,22(4)

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中图分类号：TS958文献标识码： A

首先，它可应用于建筑。智能化建筑的发展必然离不开电气自动化,随着我国国民经济的飞速发展以及数字电子化科技发展,高档智能化建筑无疑已经成为当今建筑界的主要发展方向。自然达到合理利用设备,在资源方面，人力的节省就有了建筑设备的自动化控制系统。智能化建筑内有大量的电子设备与布线系统。这些电子设备及布线系统一般都属耐压等级低,防干扰要求高,是最怕受到雷击的部分。智能建筑多属于一级负荷,应该设计为一级防雷建筑物,组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。

其次，它也可以应用于净化空调设备。净化空调系统控制自动监控装置,可以设计成单个系统的测量、控制系统,也可以设计成以数字计算机控制管理的系统。在温度控制方面，净化空调系统采用DDC控制。装设在回风管的温度传感器所检测的温度送往DX一9100,与设定点比较,用比例加积分、微分运算进行控制,输出相应电压信号,控制加热电动调节阀或冷水电动调节阀的动作,控制回风温度应保持在18-16度之间,从而使得洁净室温度符合GMP要求。在湿度控制方面。装设在同风管内的湿度传感器所检测的湿度,送往控制器与设定湿度比较,用比例加积分运算控制,输出电JK信号,控制蒸汽电动调节阀的动作,控制回风湿度应该保持在45%-65%之间,这样洁净室湿度方能满足GMP要求。

一、建筑电气概述

建筑电气技术是以电能、电子、电器设备及电气技术为手段来创造、维持和改善人民居住或工作的生活环境的电、光、声、冷和暖环境的一门跨学科的综合性的技术科学。它是强电和弱电与具体建筑的有机结合。

随着科学技术的发展和人民生活水平的不断提高，人们对有关供配电、照明、消防、防雷地通信、网络等系统的要求越来越高，使得建筑开始走向高品质、多功能领域，并进一步向多功能的纵深方向和综合应用方向发展。

建筑电气设计是在认真执行国家技术经济政策和有关国家标准和规范的前提下，进行工业与民用建筑建筑电气的设计，并满足保障人身、设备及建筑物安全、供电可靠、电能节约、技术先进和经济合理。

二、建筑电气设计的概念

1.1设计的概念

设计是一个构思表达、再构思表达、反复推敲、不断深入发展和进行评价的过程。基本上可以概括为博览、创意、构思、表达等几个阶段。设计过程从一开始到深入下去，各阶段思维的广度、深度都不同，表达方式、工具也可能是多样化的。表达方式和工具要适应思维的速度，推动思维发展成熟。

1.2服务的对象

设计是为甲方（业主）的功能需要服务的，也是为施工单位的施工需要服务的。在满足国家有关规定的前提下，设计人员应树立服务意识、树立合作观念、树立敬业精神。对建筑电气专业的设计人员而言，妥善处理与各个专业之间的关系是十分重要的事情，在协调上所用的时间甚至可能超过埋头设计的时间。

部分工程（特别是规模较小的工程）不按建设程序办事，私雇资质等级不符合要求的设计人员及施工单位（或个体户）设计或承包工程。由于设计和施工人员技术水平有限，致使一些安装工程达不到规定指标的要求。

三、电气自动化控制系统设计的一般原则和设计思想

（一）设计原则

1、最大限度满足生产机械和工艺对电气控制的要求。生产机械和工艺对电气控制系统的要求是电气设计的依据，这些要求常常以工作循环图、执行原件动作节拍表、检测元件状态表等形式提供，对于有调速要求的场合，还应给出调速技术指标。其他如启动，转向、制动、照明、保护等要求，应根据生产需要充分考虑；2、在满足控制要求的前提下，设计方案应力求简单，经济；3、妥善处理机械与电气的关系。很多生产机械是采用机电结合控制方式来实现控制要求的，要从工艺要求、制造成本、结构复杂性、使用维护方便等方面协调处理好二者的关系；4、正确合理地选用电器元件；5、确保使用安全、可靠；6、制造美观、使用维护方便。

（二）设计思想

1、集中监控方式。集中监控方式不但运行维护方便，控制站的防护要求也不高，而且系统设计也很容易。但由于这种方式是将系统的各个功能集中到一个处理器进行处理，所以处理器的任务相当繁重，处理速度也会受到一定的影响。由于电气设备全部进入监控，致使主机冗余的下降、电缆数量增加，投资加大，长距离电缆引入的干扰也可能影响系统的可靠性。同时，隔离刀闸的操作闭锁和断路器的联锁采用硬接线，由于隔离刀闸的辅助接点经常不到位，这也会造成设备无法操作。这种接线的二次接线比较复杂，查线也不方便，而大大增加了维护量，还存在在查线或传动过程中由于接线复杂而造成误操作的可能性。

2、远程监控方式。远程监控方式具有节约大量电缆、节省安装费用、节约材料、可靠性高和组态灵活等优点。但由于各种现场总线的通讯速度不是很高，使得电厂电气部分通讯量相对又比较大，所以这种方式大都用于小系统监控，而在全厂的电气自动化系统的构建中却不适用。

3、现场总线监控方式。目前，对于以太网(Ethernet)、现场总线等计算机网络技术已经普遍应用于变电站综合自动化系统中，而且已经拥有了丰富的运行经验，智能化电气设备也有了较快的发展，这些都为网络控制系统应用于发电厂电气系统奠定了坚实的基础。现场总线监控方式使系统设计更加具有针对性，对于不同的间隔可以有不同的功能，这样就可根据间隔的情况进行设计。这种监控方式除了具有远程监控方式的全部优点外，还可以减少大量的隔离设备、端子柜、模拟量变送器等，而且智能设备就地安装，与监控系统通过通信线连接，节省了大量控制电缆，节约了很多投资和安装维护工作量，从而降低成本。此外，各装置的功能相对独立，组态灵活，使整个系统具有可靠性而不会导致系统瘫痪。因此现场总线监控方式是今后发电厂计算机监控系统的发展方向。 转贴于 中国论文下载

四、结束语

近年来我国经济发展迅速，建设项目日益增多。随着人们生活水平的提高，电气安装工程的质量要求也越来越高，它不仅要满足照明、家电用电量、安全用电等需求，更注重其美观、实用、方便的使用效果。这就要求设计师在设计时就要设身处地的为人们的实际生活考虑，力求设计的完美和实用效果。

参考文献

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可编程控制器控制系统设计与调试一体化课程结合了企业实际工程，以工程技术人员完成整个项目的工作过程为教授的模板，以培养工程技术人员的方法培养学生，培养学生的学习能力、思考能力、动手能力、团队合作能力等，以提升学生的综合能力为主要目的，促使学生牢牢掌握先进的工业自动化技术，并能运用所学的技术技能解决实现工作中所遇到的问题。教师在可编程控制器控制系统设计与调试一体化课程中，除了向学生传授先进的工业自动化技术之外，更重要的是指导学生如何进行正确的分析问题、解决问题、总结问题，为学生日后能成为高技能型人才打下坚实的基础。从事这门课程教学的教师要有丰富企业经验和较强的教学能力，对教师也是一个提升。可编程控制器控制系统设计与调试课程结合了多门课程：CAD制图（画电气控制图）、工具的使用及机械加工（电箱制作）、电力拖动（控制线路的设计及制作）、电工基础（元件的选择）、传感器技术（传感器的选择及使用）、写作（编写技术文件）、PLC技术（控制系统的设计）、变频器技术（控制系统的设计）、触摸屏技术（控制系统的设计）、组态技术（控制系统的设计）等，是一门多学科的综合应用，是学生毕业前的一次实战。可编程控制器控制系统设计与调试课程教学主要是以学生为主，教师为辅；学生独立完成，教师监控指导；贴近企业生产实战，培养技能技术，培养技术员，以一毕业就能上手为目的。可编程控制器控制系统设计与调试课程真实再现技术项目实施的全过程，从提出工艺要求过程设计元件选择电柜制作程序编写安装设备调试技术资料整理交设备、技术资料验收。通过该课程的学习，学生能充分体验作为一个工控人的乐趣和存在的工作压力，掌握进行企业技术改造的流程和工作方法。可编程控制器控制系统设计与调试课程实行分组学习，项目连续实施，每组4人，团队合作完成。

二、可编程控制器控制系统设计与调试课程实施详细步骤

1.根据客户的项目工艺要求，确定项目的电气控制方案根据客户提供的项目工艺流程、工艺要求和完成的目标，仔细分析完成每个工艺流程步骤所要涉及的机械动作，以及要完成机械动作所需的电机、液压、气动等运行方式，提出控制方案，确定控制方式，撰写项目设计任务书，在对工艺要求有疑问时要及时与客户联系沟通，确保设计方案的正确性。通过这个步骤，培养了学生的分析问题、发现问题、解决问题的能力和与人沟通的能力，也让学生对所学的电气控制技术进行一次总结，另外也让学生学习到了正在企业中运用到的先进技术，学生也能掌握电气控制系统设计理念。2.根据设计任务书进行项目的设备选型以项目控制系统设计方案为基础，选择控制所需的开关、按钮、传感器等系统输入设备的型号和品牌，以及指示灯、中间继电器等系统输出设备的型号和品牌；根据输入输入信号类型和数量，控制对象，选择可编程控制器型号，确定可编程控制器容量、I/O点数、特殊模块等内容；根据动力要求，通过计算力矩的大小，并根据动力运行模式，选择电机类型如：伺服电机、变频电机、普通电机等，并选择电机的容量和型号。在这个环节，教师教授学生做预算、选型、计算力矩等方面的基础知识，学生可以通过网络调查、电气设备市场咨询等方式进行工程实践，了解电气设备的类型、质量、价格等方面的知识，掌握如何做预算、如何选型、如何计算力矩等工程技术人员必备的知识，为自己拥有设计能力打下基础。3.设计项目的电气电路图根据项目控制系统设计方案和设备的选型进行项目电气电路设计。首先分配可编程控制器的I/O点，画出I/O分配表，以可编程控制器的核心，设计电路设计，并转化为电气原理图、接线图。在这部分，学生对电气电路图不但要能看得懂，还得深刻理解，掌握电气电路图的特点和一般规律，以及电气制图的方法和电气元件标识及绘制，学会使用CAD进行电气电路图的设计，另外也能进行电气设备布置图、接线图的设计。4.装配电气硬件根据项目电气器件布置图、接线图，进行控制柜和操作台的制作。在这个过程中，教师传授机械加工、电气硬件装配的经验和方法，并传授世界技能大赛机电一体化项目装配工艺要求，让学生开阔视野，了解国际技能标准并掌握。学生经过这个过程的训练，要能进行电气硬件的设计和现场施工，掌握机械加工方法，如机械工具的使用、钣金加工、机床使用等，并具有机械装配的能力；根据接线图按世界技能装配工艺标准进行现场接线，包括导线的使用、冷压端子的压制、线路的连接等方面内容，并进行详细检查线路连接的正确性。5.项目程序设计根据项目控制系统设计方案进行程序设计，结合项目的工艺过程选择适合的编程方法，比如是使用经验法编程方法，还是用步进编程方法。编写的程序以要满足系统控制要求为主线，分别编写实现各部分控制功能或各子任务的程序，逐步完善系统整体功能。教师结合世界技能大赛机电一体化项目，讲解在企业工程项目中编程要注意的内容：安全保护措施的设计、人机对话的设计、程序相互保护设计、优化设计等。学生通过编写具体的工程项目，有了实际工程程序设计的经验，学与用不再脱节，学生通过学习编程设计，掌握工程编程设计技巧，不会觉得工程程序设计高深莫测，树立起日后从事技术工作的信心。6.项目程序的模拟调试项目程序设计完成后，还要进行模拟调试，模拟工程项目现场运行过程，给程序运行提供运行信号，观察程序运行的结果是否符合项目要求，确保程序的正确性。学生通过模拟调试掌握二种模拟调试的方法：硬件模拟法、软件模拟法。学生可以通过使用按钮、信号发生器等硬件设备模拟产生现场的信号，并将这些信号连到PLC系统的输入端，操作输入信号观察输出信号是否正确，来检测程序的正确性。学生也可以编写一套模拟程序，模拟提供现场信号，通过软件的监控功能来判断程序的正确性。7.联机调试程序模拟调试完成后，把该程序应用到工程项目中。调试过程应循序渐进方式，从PLC只连接输入设备、再连接输出设备、再接上实际负载等逐步进行调试。不符合设计要求的，就对硬件或程序做出相应的调整。另外，根据实现情况进行程序和机械优化，在安全可靠的前提下，尽可能地提高设备工作效率和减小能耗。全部调试完毕后，交付试运行。经过一段时间运行，如果工作正常、程序不需要修改，保存程序，防止丢失。在调试中，学生会发现很多问题，教师只是起引导作用，培养学生独立解决问题的能力。8.整理和编写技术文件项目设计、安装、编程、调试完后，要进行技术文件编写和整理，把使用说明书、技术说明书、电气电路图、线路接线图、电气元件明细表、PLC程序等交给客户。教师在这个环节要教授技术文件撰写技能。学生通过这个环节，既掌握了技术文件的撰写，同时也提高了他们的写作能力，为他们日后写作论文打下基础。

三、可编程控制器系统设计与调试课程实施项目

以项目—退火炉传输辊道PLC控制系统设计为例。传输辊道是在生产企业中最常见、使用最广的设备之一；它用来传送物料，节省人力、提高生产效率；传输系统即可实行简单控制，也可实施复杂的全自动控制。该项目可根据学生对知识的掌握程度设置难易度，但都可实际运用在生产中，使学生掌握生产工艺和电气设备设计技巧。设计任务书内容为：1.设计题目退火炉物料输送辊道PLC控制系统设计2.设计要求（1）设计基本要求。①退火炉物料输送辊道控制主线路由一台1.5kW的Y系列三相交流异步电机及其控制元件组成。②炉门的升降和辊道的运行之间的配合和联锁必须符合工艺要求。③控制系统应能满足全自动循环加工工艺和手动调整工艺的需求。④输送辊道按顺序一个物料进入退火炉，满足一定条件后，再把物料输送出退火炉，完成了一次输送任务。再接着第二次工作。⑤本系统主电路供电系统电压为交流380V、控制电路为交流220V、PLC控制电路为直流24V、指示灯为直流24V。⑥进行系统设计时，要注意安全措施设计、硬件联锁设计、电压等级设计、PLC程序联锁设计等方面。（2）技术改造要求（可任意选择其中的一项或多项）。①在不同的区域实施多段变频速度控制。②根据炉温实施自动控制。③使用触摸屏实行人机对话。④实行电脑监控。（3）设计技术参数。①辊道电机：Y112M-1.51.5kW1440r/min2.2A380V②炉门升降电机：Y112M-1.51.5kW1440r/min2.2A380V（4）设计内容。①根据退火炉物料输送辊道运行工艺和控制流程设计功能图表。②根据设计要求，选择控制方案。③进行PLC选型，设计PLC硬件系统，画出相应的PLC接线图。④选择PLC控制系统元件，并列出元件明细清单。⑤控制柜的设计及元件的设计。⑥设计PLC控制梯形图。⑦编写设计说明书。（5）所需元件。①三菱PLC：FX2N-48MR-001②三菱温度模块：FX2N-4AD-TC③热电偶：K型④三菱变频器：FR-D740-3.7K-CHT⑤三菱触摸屏：GT1100-Q-C⑥电箱：800X800X500（底板、面板可更换）⑦按钮开关、指示灯、行程开关、光电开关、接近开关⑧220V交流接触器、24V直流中间继电器、DC24V电源⑨控制导线、电缆、线号管、线槽、卡轨（6）所需工具。①电钻、开孔器、丝锥、钻头②万用表、电工工具等。

篇（6）

ABSTRACT：This page has introduced the design plan of theautomatic boring machine PLC control system, and has narrated thebasic principles of the boring machine’s operation, the basicprinciples of PLC and the engineering design step of PLC. the whole system has adopted aPLC to control, the whole control system sets up a control room andutilize a PLC control boring machine to run. It realized thefunction of boring machine’s start , stop , trouble stop , stoppromptly. And it has two kinds of control methods the manuallycontrol and automatically control, thus realized the automaticfunction of the boring machine’s operation.

KEYWORDS: PLC；boring machine；control system

目录

【摘要】 1

目录 2

1.绪论 4

1.1 选题的目的和意义 4 1.3PLC的概述及构成 5

1.31PLC的定义 5 1.3.3 PLC的特点 6

1.3.4 PLC的基本组成 7

2 车镗专机的概况 8

2.1车镗专机概述 8

2.1.1车镗专机的功用及组成 8 2.2车镗专机的电气控制 10

2.2.1概述 10

2.2.2电气控制线路工作原理 10

3车镗专机电力拖动电动机的选择 14

3.1电动机选择的基本知识 14

3.2.1连续工作制电动机容量的选择 14

3.2.2长期变化负载下电动机容量的选择 15

3.3车镗专机用电动机容量的选择 15

3.3.1车镗专机主轴和油泵电动机容量的选择 15

3.3.2快速移动电动机容量的选择 16

4车镗专机电气控制用低压电器的选择 17

4.1低压电器的定义 17

4.2低压电器的选择 17

4.2.1低压断路器的选择 17

4.2.2交流接触器的选择 17

4.2.3熔断器的选择 18

4.2.4热继电器的选择 18

4.2.5行程开关与刀开关的选择 19

4.2.6组合开关与万能转换开关的选择 19

4.2.7主令控制电器的选择 19

4.2.8指示灯的选择 19

5车镗专机PLC控制系统的设计 20 5.2PLC控制系统设计步骤 20 5.2.2车镗专机PLC的I/O接线图 21

5.2.3其他硬件配置 22

5.2.4车镗专机梯形图的设计 22

5.2.5程序调试过程 24

5.2.6列写电器元件一览表 24

结束语 26

谢 辞 27

文 献 28

1.绪论

1.1 选题的目的和意义

由于现代加工技术的益提高，对加工机床特别是工作母机的要求也越来越高，数控技术是计算机技术、信息技术、现代控制技术等发展的产物，他的出现极大的推动了制造业的进步。机床的控制系统的优劣与机床的加工精度息息相关，特别是PLC广泛应用于控制领域后，已经显现出它的优越性。可编程控制器PLC已广泛应用于各行各业的自动控制。在机械加工领域，机床的控制上更显示出其优点。由于镗床的运动很多、控制逻辑复杂、相互连锁繁多，采用传统的继电器控制时，需要的继电器多、接线复杂，因此故障多维修困难，费工费时，不仅加大了维修成本，而且影响设备的功效。采用PLC控制可使接线大为简化，不但安装十分方便而且工作可靠、降低了故障率、减小。 现代化生产的水平、产品的质量和经济效益等各项指标，在很大程度上取决于生产设备的先进性和电气自动化程度。机电一体化技术是随着科学技术的不断发展，生产工艺不断提出新的要求而迅速发展的。在控制方法上主要是从手动到自动；在控制功能上，是从简单到复杂；在操作上，是由笨重到轻巧。随着新的控制理论和新型电器及电子器件的出现，又为电气控制技术的发展开拓了新的途径。 传统的机床电气控制是继电器接触式控制系统，由继电器、接触器、按钮、行程开关等组成，实现对机床的启动、停车、有极调速等控制。继电器接触式控制系统的优点是结构简单、维护方便、抗干扰强、价格低，因此广泛应用于各类机床和机械设备。目前，在我国继电器接触式控制仍然是机床和其他机械设备最基本的电气控制形式之一。 在实际生产中，由于大量存在用开关量控制的简单的程序控制过程，而实际生产工艺和流程又是经常变化的，因而传统的继电器接触式控制系统常不能满足这种要求，因此曾出现了继电器接触控制和电子技术相结合的控制装置，叫做顺序控制器。它能够根据生产的需要改变控制程序，而又远比电子计算机结构简单，价格低廉，它是通过组合逻辑元件插接或编程来实现继电器接触控制的。但它的装置体积大，功能也受到一定限制。随着大规模集成电路和微处理机技术的发展及应用，上述控制技术也发生了根本性的变化，在70年代出现了将计算机的存储技术引入顺序控制器，产生了新型工业控制器——可编程序控制器（PLC），它兼备了计算机控制和继电器 控制系统两方面的优点，故目前在世界各国已作为一种标准化通用装置普遍应用于工业控制。为解决占机械总加工量80％左右的单件和小批量生产的自动化的难题，50年代出现了数控机床。它综合应用了电子技术、计算机技术、检测技术、自动控制和机床结构设计等各个技术领域的最新技术成就，它是典型的机电一体化产品。数控机床经过40年来的发展，品种日益增多，性能不断完善，其中以轮廓控制的数控机床和带有自动换刀装置和工作台能自动转位的数控加工中心发展更为迅速。数控机床由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体等部分组成，其中伺服系统的性能是决定数控机床加工精度和生产率的主要因素之一。

1.3PLC的概述及构成

1.31PLC的定义

20世纪是人类科学技术迅猛发展的一个世纪，电气控制技术也由继电控制过渡到计算机控制系统。各种工业用计算机控制产品的出现，对提高机械设备自动控制性能起到了关键的做用。进入20世纪，各种自动控制产品正在向着控制可靠，操作简单，通用性强，价格低廉的方向发展，使自动控制的实现越来越容易。 “可编程逻辑控制器是专为在工业环境下应用而设计的一种数字运算操作的电子装置，是带有存储器、可以编制程序的控制器。它能够存储和执行命令，进行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作，并通过数字式和模拟式的输入、输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关的外围设备，都应按易于工业控制系统形成一个整体、易于扩展其功能的原则设计。” 虽然PLC 问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段： 1．早期的PLC（60 年代末—70 年代中期） 早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制、定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O 接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式—梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言—梯形图一直沿用至今。 2．中期的PLC（70 年代中期—80 年代中后期） 在70年代微处理器的出现使PLC 发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC 的中央处理单元（CPU）。这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。 3．近期的PLC（80 年代中后期至今） 进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。

1.3.3 PLC的特点 1.3.4 PLC的基本组成

可编程控制器系统由输入部分、运算控制部分和输出部分组成。

可编程控制器主机的硬件电路由CPU、存储器、基本I/O接口电路、外设接口、电源等五大部分组成，PLC典型硬件系统如图1-1所示。

图1-1 可编程控制器主机硬件电路图

2 车镗专机的概况

2.1车镗专机概述

2.1.1车镗专机的功用及组成

  ;车镗专机是用来对台式钻床的立拄进行镗孔加工，同时对孔的右端面进行车削加工的一种自动加工设备。加工工件如图2-1所示。

图2-1 工件示意图

车镗专机的基本组成 车镗专机的基本组成如图2-2所示。左、右机械动力头各有三台电动机（快速电动机、工速电动机、主轴电动机），液压站由一台电动机拖动。

图2-2 车镗专机的基本组成示意图 1.车镗专机加工过程

加工过程如图2-3所示。操作者将要加工的工件放在工作台上的夹具中，在其他准备工作就绪后，发出加工指令（按下按钮）。工件自动夹紧，压力继电器动作，左、右动力头同时开始镗削加工。左动力头快进，工进至终点后，快退回原位；而右动力头快进、工进至终点后还应进行右端面的车削加工（车刀横进、横退）后才快退。当两动力头都退回原位，此时Ⅰ工位的粗加工结束，工作台移到Ⅱ工位，开始进行精镗加工。左、右动力头重新起动，快进，工进到终点延时后快退回原位，Ⅱ工位加工结束，工作台退到Ⅰ工位，松开工件，一个自动工作循环结束。

图2-3 车镗专机的加工过程

（3）液压系统 车镗专机液压系统元件如表2-1所示。

表2-1 车镗专机液压系统元件表

YV1 + 卸荷 SP1 + 油压到信号

YV2 +（-） 工件松开（夹紧） SP2 + 工件紧信号

YV3 + 向Ⅰ工位 YV5 + 横 进

YV4 + 向Ⅱ工位 YV6 + 横 退

注：表中“+”表示得电，“-”表示断电。

2．车镗专机的控制要求

1）本系统有七台电机：油泵电机、右主轴电机、右快速电机、右工速电机、左主轴电机、左快速电机、左工速电机。

2）工作台有两个工位，由液压系统实现两工位的转换和加工工件的夹紧与松开。

3）有自动和点动两种工作方式，其中自动工作方式又有三种形式：全自动循环、Ⅰ工位循环、Ⅱ工位循环工作。全自动循环过程是从Ⅰ工位Ⅱ工位Ⅰ工位，Ⅰ工位循环、Ⅱ工位循环工作是指工件只在Ⅰ工位或Ⅱ工位时的加工循环。

4）手动工作方式包括左、右主轴的点动对刀，左、右动力头的快进与快退点动，手动松开工件、手动移位等。

5）左、右床身导轨应具有自动功能（YV7、YV8）。 7）油泵起动后，液压系统要有一定的压力缓冲，才允许开始工作，工作结束要卸荷。

8）具有电源、油泵工作、原位、工作指令等信号的指示。

9）具有照明和必要的联锁环节和保护环节。

2.2车镗专机的电气控制

2.2.1概述

镗床是一种精密加工机床，主要用于加工精确的孔和各孔间相互位置要求较高的零件。它的运动由部件多，调速范围宽。镗床主运动与进给运动由一台主轴电动机拖动，有各自传动链传动，为缩短辅助时间，镗头架的上下运动、工作台的前后左右运动及镗轴的进出运动除工作进给外，还应有快速移动，由快速移动电动机拖动。

2.2.2电气控制线路工作原理

（1）主轴的点动控制 （2）主电机的正反向长动 使用高速时，限位开关XK闭合，按下SB1后，电动机先低速起动，延时5秒后KM6断开，再经0.6秒KM7得电动作。KM7的主触点使电机的绕组连成双星形并重新接入电流，从而使主电动机从低速再起动到高速。 （3）主轴或进给变速时主电机的缓转控制 （4）主轴箱、工作台或主轴的快速移动

机床的各部件的快速移动由限位开关S2、S6和快速电机M2驱动。S2被压动，PLC输出使KM4得电动作，快速移动电动机M2正转、限位开关S6被压动，PLC输出使接触器KM5得电动作，快速电动机M2反转。

（5）主电机的反接制动控制

当电动机正转时，速度继电器的正转动合触点Kn闭合，而正转动断触点Kn。图2-4是镗床电气控制系统主电路图

图2-4 镗床电气控制系统主电路图

2.2.3车镗专机接线布置图设计

1、控制面板图的设计要使整个系统的控制处于方便、快捷、集中、紧凑；

2、在场地允许条件下对发热厉害，噪声振动大的电气部件放在离操作者较远的地方或隔离起来；

3、对于多工位加工的大型设备，应考虑两地操作的可能；

4、总电源紧急停止控制应安放在方便而明显的位置，图2-5安装板电气元件平面布置图，图2-6 控制面板按钮、行程开关平面布置图。

图2-5 安装板电气元件平面布置图

图2-6控制面板按钮、行程开关平面布置图

3车镗专机电力拖动电动机的选择

3.1电动机选择的基本知识

要使电力拖动系统经济而可靠地运行，必须正确选择拖动电动机。这包括电动机的种类、型式、额定电压、额定转速和容量﹝功率﹞的选择。

选择电动机的种类时，对一般要求的生产机械，优先考虑 选用三相笼型异步电动机。对于要求起动转矩大，并且有一定调速要求的生产机械，可选用绕线转子异步电动机；对拖动功率大，需要补偿电网功率因数以及稳定的工作速度时，优先考虑选用三相同步电动机；对于调速性能要求高，在要求快速而平滑的起、制动时，考虑优先选用直流电动机。 在选择电动机的额定转速时，根据电机设计知识，当电动机功率一定时，则高速电动机教经济。但当生产机械的工作速度一定，则电动机转速越高，传动机构的传速比越大，使传动机构复杂，整个系统装置的造价升高。所以选择电动机额定转速时，必须从电动机与机械装置两个方面综合考虑。

在选择电动机容量时，必须从生产机械的工艺过程、负载转矩的性质、电动机的工作制及经济性等几个方面综合考虑。如果选择容量太小，电动机将长期过载而使其过早损坏；如果选择容量过大，不仅电动机容量不能被充分利用，造成设备投资浪费，而且造成运行效率低及异步电动机的功率因数低。因此，正确选择电动机的容量非常重要。

3.2电动机容量选择的基本方法

3.2.1连续工作制电动机容量的选择

长期恒定负载时指在长期运行过程中，电动机处于连续工作状态，负载大小

恒定或负载基本恒定不变，工作时能达到稳定温升τ，其负载图Pl=F﹙t﹚与温

图3-1连续工作制时电动机的负载图与温升曲线

升曲线τ=F﹙t﹚如图3-1所示。这种生产机械所用的电动机容量选择比较简单。选择的原则是使稳定温升τ在电动机绝缘允许的最高温升限度之内选择的方法是使电动机的额定容量等于生产机械的负载功率加上拖动系统的能量损耗。

3.2.2长期变化负载下电动机容量的选择

图3-2 长期变化负载图

3.3车镗专机用电动机容量的选择

3.3.1车镗专机主轴和油泵电动机容量的选择

主轴箱和工作台油泵电动机属于连续工作制且长期工作在恒定负载下的电动机，由于一般电动机是按照常值负载连续工作设计的，电动机设计及出厂试验保证是在额定容量下工作时，温度不超出允许值，而电动机所带负载功率小于或等于其额定功率，发热自然没问题，不需发热校验。则主轴电动机和油泵电动机参数如下：

左右主轴电机的一些参数：交流380V 8.4A 4.0KW

油泵电机的一些参数：交流380V 3.0A 1.1KW

3.3.2快速移动电动机容量的选择 如果电动机实际暂载率与标准暂载率相同，则可直接按照产品目录选择合适电动机，如果电动机实际暂载率与标准暂载率不相等，应该把实际功率换算成邻近的标准暂载率下的功率，在选择电动机和校验温升。则选择左右快速电机的参数和左右工速电机的参数如下：

左右快速电机的参数为：交流380V 4.9A 2.2KW

左右工速电机的参数为：交流380V 3.0A 1.1KW

4车镗专机电气控制用低压电器的选择

4.1低压电器的定义

低压电器通常是指在交流额定电压1200V、直流额定电压1500V及以下的电路中起通断、保护、控制或调节作用的电器产品。

4.2低压电器的选择

4.2.1低压断路器的选择

低压断路器又称自动空气开关或自动空气断路器，主要用于电力线路中。它相当于刀闸开关、熔断器、热继电器和欠压继电器的组合，是一种自动切断电路故障的保护电器。

（1）低压断路器主要由触电系统、操作机构和保护元件三部分组成。

低压断路器的选用的技术原则：

断路器的额定工作电压应大于或等于线路或设备的额定工作电压。对于配电 电路来说应注意区别事电源保护还是负载保护，电源端电压比负载端电压高出约5%左右。

（2）断路器主电路额定工作电流大于或等于负载工作电流。

（3）断路器的过载脱口征订电流应等于负载工作电流。

（4）断路器的额定通断能力大于或等于电路的最大短路电流。

（5）断路器的欠电压脱口器额定电压等于主电路额定电压。

（6）断路器类型的选择，应根据电路的额定电流及保护的要求来选用。

4.2.2交流接触器的选择

交流接触器主要由触电系统、电磁机构和灭弧装置等组成。接触器主触点的额定电压选择事根据被选用的接触器主触点的额定电压应大于或等于负载的额定电压，接触器主触点的额定电流选择是根据对于电动机负载，接触器主触点额定电流计算可得到。

接触器的类型应根据电路中负载电流的种类来选择。即交流负载应选用交流接触器，直流负载应选用直流接触器。根据使用类别选用相应系列产品，接触器产品系列是按使用类别设计的，所以应根据接触器负担的工作任务来选择相应的使用类别。 接触器的图形符号及文字符号如图4-1所示

图4-1 接触器的图形符号和文字符号

﹙a﹚ 线圈 ﹙b﹚主触点 ﹙c﹚ 动和铺助触点 ﹙d﹚动断铺助触点

4.2.3熔断器的选择

熔断器是一种广泛应用的最简单有效的保护电器之一。其主体是低熔点金属丝和金属薄片制成的熔体串联在被保护的电路中。在选择熔断器时应该考虑熔体的额定电流以及熔断器的额定电流与额定电压。

熔体额定电流的选择

熔体额定电流与负载大小、负载性质有关：

（1）对于一般照明电路、电热电路等负载可按负载电流大小来确定熔体的额定电流。 多台: IN P =（1.5~2.5）INmMax+∑INM

2、熔断器额定电流与额定电压的选择

（1）熔断器额定电流大于或等于熔体的额定电流；

（2）熔断器额定电压大于或等于电路的工作电压。

4.2.4热继电器的选择

热继电器是一种具有反时限过载保护特性的过流继电器，广泛应用于电动机的过载保护，也可用于其他电气设备的过载保护。 4.2.5行程开关与刀开关的选择

刀开关主要由手柄、触刀、静插座和底板组成。刀开关参数选择应从：极数，额定电流，额定电压，通断能力等进行选择；

依据生产机械的行程发出指令以控制其运行方向和行程长短的主令电器，称为行程开关。行程开关参数选择：操作头的结构，自动复位或非自动复位，长挡铁与短挡铁，触点的数量。

4.2.6组合开关与万能转换开关的选择 万能转换开关是一种多挡式且能对电路进行多种转换的主令电器。万能转换开关参数选择：位数，接线图编号，额定电流，额定电压，通断能力等。

4.2.7主令控制电器的选择

应根据使用场所，结构型式，触头数及颜色来进行选择。

4.2.8指示灯的选择 2.直流 6/12/24/36/48/110/220V 4.形状：球形/园平头/方形/长方形

5.颜色：红、绿、黑、黄、白、蓝等

6.发光源：LED、白炽灯泡和氖泡

5车镗专机PLC控制系统的设计

5.1PLC控制系统的设计内容

PLC是现代工业自动控制的一种通用计算机，但其工作方式与微机控制系统不同，与继电接触器控制系统也有本质的不同。PLC应用系统设计包括硬件设计和软件设计两个方面。

1.硬件设计

PLC应用系统硬件设计的主要内容包括PLC的机型选择、输入输出设备的选择、控制柜的设计和控制系统各种技术文件的编写，PLC外部硬件电路的设计等。

2.软件设计

PLC应用系统软件的主要内容就是编写PLC用户程序，即绘制梯形图或编写语句表。

5.2PLC控制系统设计步骤

1.熟悉被控对象，制定控制方案；

2.确定I/O点数；

3.选择PLC机型；

4.选择输入输出设备，分配PLC的I/O地址；

5.设计PLC应用系统电气图纸；

6.程序设计；

7.系统调试；

8.建立文档。

5.2.1选择PLC的机型

图5-1 流程图

PLC机型的选择基本原则是在满足功能要求及保证可靠，维护方便，可扩展，经济的前提下，力争最佳的性能价格比。选择时主要考虑以下几点：

1.I／O点数在满足控制要求的前提下力争使用的I／O点最少，但必须留有一定的裕量（10％~15％ ）；

2.基于本设计I/O口的要求，需24个输入16个输出，因此我们选择了FX-0N这种型号的PLC；

3.根据动力头的工作过程分析，结合PLC外部电气控制线路的设计，可以很方便地设计出系统的工作流程图﹙如图5-1﹚。

5.2.2车镗专机PLC的I/O接线图

总共用到22个输入端，基本功能的实现用22个,另外有2个用于扩展功能.。输入点采用分组输入的方法减少输入点数.将“自动”控制中的“起动”按纽与 5-2 镗床控制系统PLC外部接线图

5.2.3其他硬件配置

PLC选型确定以后还要考虑系统中的其他部分，主要有：

① 电源

有的PLC机具有独立的电源模块，选择电源模块时要使电源模块的额定输出电流大于或等于主机、I/O模块、专用模块等总的消耗电流之和。为I/O模块选择直流电源时必须查阅产品手册，按其给出的模块技术参数正确选配。

② 大中型系统配置

对大中型的控制系统，可能须要配置总监控制台和监控模拟屏、PLC输入输出二次隔离重动继电器柜以及系统专用UPS电源等。

5.2.4车镗专机梯形图的设计

根据镗床控制系统PLC外部接线图，来画梯形图。画是应该主要每运行一次要线圈复位一次。 其中手动加工部分有：左主轴对刀SB3、右主轴对刀SB4、左快进SB5、左快退SB6、右快进SB7、右快退SB8、手动松开SA3、手动移位SB9。 判断油压是否到位（到T0后如果油压没有上升报警）—手/自动选择（假如是自动加工）—判 断是否夹紧—原位判断（假如工作台不在原位则快退回原位，包括左原点、右原点、横原点）—当工作台都回到原位的时候原位指示灯HL1亮并进行工位判断（若工作台不在Ⅰ工位则YV4得电工作台回Ⅰ工位）—工作台松开，当工件放上去时，再次手自动判断—按启动按钮，工作台再次夹紧，工作指示灯亮（当工作台松开时长时间没有按下启动按钮则直接卸荷）—工作循环方式选择，判断是否是Ⅱ工位加工（因为Ⅰ工位加工与全循环加工的前面部分一样，

所以只要判断是否是Ⅱ工位加工）—左右断机判断—快进（到工进点）—工进（到终点，假如是右工作台加工还需进行端面加工）—快退（Ⅰ工位加工退到原点，全循环加工退到工进点）—判断是否是Ⅰ工位加工（若不是则进行Ⅱ工位加工）—Ⅱ工位快进、工进、快退（Ⅱ工位加工到终点是还需延时一段时间，去除毛刺）—回Ⅰ工位。 输出点部分I/O点数比较少故不要使用减少I/O点数的措施。图5-2 镗床控制系统PLC梯形图。

图5-3镗床控制系统PLC梯形图

5.2.5程序调试过程

按功能表图的流程顺序来调试程序，调试的过程应该符合设计的控制要求，主要能执行全自动、单I、单II、断左、右机、手动。

5.2.6列写电器元件一览表

整理全部电路设计图，程序流程框图，程序清单，元件参数计算公式、结果，列出元件清单。表5-1 电气元件一览表

表5-1 电气元件一览表

符号 数量 名称及用途

M1 1 主电动机，拖动主运动和进给运动用

M2 1 快速移动用电机

Q 1 空气开关，限流、欠压保护 KM3 1 限流电阻短路用接触器

KM6 KM7 3 主电动机高低速转换用接触器

KM4 KM5 2 快速电机正反转用接触器

SB5 1 主电动机停止用按钮

Kn 1 主电动机反转制动用速度继电器 SB3 SB4 2 主电动机正反转点动按钮 S3 S4 2 进给变速用限位开关

S 1 接通主电动机高速用限位开关

S5 S6 2 快速电动机正反转用限位开关

R 2 点动、高速启动，制动用限流电阻

FU1~FU8 8 短路保护熔断器

KR 1 主电动机过载保护用热继电器

K1 1 控制PLC用开关

PLC 1 可编程控制器

结束语

此次毕业设计是我们从大学毕业生走向未来工程师重要的一步。从最初的选题，开题到计算、绘图直到完成设计。其间，查找资料，老师指导，与同学交流，反复修改图纸，每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。通过这次实践，我了解了车镗专机PLC控制系统的用途及工作原理，熟悉了车镗专机PLC控制系统的设计步骤，锻炼了工程设计实践能力，培养了自己独立设计能力。此次设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固，同时也是走向工作岗位前的一次热身。此次设计收获很多，比如学会了查找相关资料相关标准，分析数据，提高了自己的绘图能力，懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。同时，仍有很多课题需要后辈去努力去完善。 但是此次也暴露出自己专业基础的很多不足之处。比如缺乏综合应用专业知识的能力，对材料的不了解，等等。这次实践是对自己大学3年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己的求学之路还很长，以后更应该在工作中学习，努力使自己成为一个对社会有所贡献的人，为中国工业添上自己的微薄之力。

谢 辞

在整个毕业设计中，我得到了指导老师王署霞老师的热心指导和帮助，他严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；他循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。

感谢我的室友们，从遥远的家来到这个陌生的城市里，是你们和我共同维系着彼此之间兄弟般的感情，维系着寝室那份家的融洽。三年了，仿佛就在昨天。三年里，我们没有红过脸，没有吵过嘴，没有发生上大学前所担心的任何不开心的事情。只是今后大家就难得再聚在一起吃每年元旦那顿饭了吧，没关系，各奔前程，大家珍重。我们在一起的日子，我会记一辈子的。

感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。

在论文完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完

成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的

谢意！

文 献

[1] ：胡辛鸣主编.电机及拖动基础.北京：机械工业出版社，1999

[2] ：张运波.刘淑荣.工厂电气控制技术.北京：高等教育出版社，2004

[3] ：孙平.可编程控制器原理及应用.北京：高等教育出版社，2003

[4] ：余雷声.电气控制与PLC应用.北京：机械工业出版社1996

[5] ：马镜成.低压电器.北京：兵器工业出版社，1993

[6] ：李桂和.电器及控制.重庆：重庆大学出版社，1993

篇（7）

Abstract: As one of the important basic industries of national economy, power industry plays an extremely important role in the national economic development strategy. At the same time, as the million-kilowatt-class large-scale power plant system, stable operation and economic benefit of power plant electrical system and is closely related to the. Therefore, in order to make the large power plant safe and reliable operation and good economic benefits, it is necessary for the electrical system wiring, equipment selection, following aspects of protection, control, analysis, and design a scientific and effective electrical control system.

Key words: power plant; electrical system; effective control

中图分类号：TM62文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

伴随当今发电技术的迅猛发展，由于我国的人均可利用的能源资源比较缺乏，因此，亟待发展大容量、高效率、节能环保的百万千瓦级大型发电机组。同时，又因为电气系统对电厂的生产运行作用巨大。所以，为使发电机自动化水平得到提高，并实现其安全可靠运行和较高的生产效益，就必须进一步加强对电厂电气系统的有效控制。

一、发电厂电气系统设计所要遵循的基本原则

1.发电厂电气主接线形式的选择所要遵循的基本原则。发电厂电气主接线在满足灵活性、经济性以及可靠性等基本要求之外，还需以以下几项内容作为设计所要遵循的依据：第一，在电力系统中发电厂所起的作用及其地位；第二，分期以及最终建设发电厂的规模；第三，负荷的重要性及其大小；第四，电气系统备用容量的大小；第五，电气主接线由电气系统专业所提供的具体资料。

2.发电厂主变压器容量的选择所要遵循的基本原则。首先，主变压器的容量可以按照扣除厂用变压器计算负荷后的发电机最大连续容量来加以选择。其次，主变压器的容量可以在扣除本机组的厂用负荷并留出10％裕度的发电机额定容量来加以选择。

3.发电厂主变压器阻抗的选择所要遵循的原则。首先，变压器的阻抗实际上就是产生于绕组之间的漏抗，其大小主要有变压器的材料及其结构所决定。并且，当变压器的材料、结构以及所采取的的类型、变比一定时，其阻抗大小受变压器容量的影响便很小。其次，从供电质量及电力系统稳定性两方面分析，对变压器的阻抗要求尽量偏低；然而变压器阻抗偏低却又可能造成系统的短路，而导致电流急剧增大，从而造成选择高压及低压电气设备变得困难。此外，发电厂主变压器阻抗的大小与变压器并联运行的要求密切相关。

4.发电厂用电接线形式选择所要遵循的基本原则。首先，为避免出现因一台故障机停运或出现电气故障而导致对另一台的正常运行产生影响，因此，要保持各机组厂用电系统之间相互独立。其次，要对机组启动及停运过程的供电要求加以充分考虑，如配备可靠的备用/启动电源；尽量减少机组启动、停用或发生事故时的切换操作。再次，要对厂用电系统在电厂分期建设及连续施工过程的运行方式加以充分考虑，尤其是需要对厂用电系统给公用负荷供电所带来的影响加以格外注意。最后，为保证在全厂停电时，变压器能够持续运行，则需要在2机组中设置容量足够大的交流事故保安电源，并保证保安电源的供电装置不能间断【1】。

二、发电厂电气系统控制的基本方式

通常在当前大型火力发电厂中，采取DCS（Distributed Control System）集散控制的电气控制系统。该系统高度整合通信技术、控制技术、屏幕显示技术以及计算机技术，是网络控制以及计算机高速发展并有效结合的产物，在诸如化工、电厂、炼钢、制药等诸多领域都有广泛的应用。一般来说，依据结构层次对集散控制系统进行分类，其主要包括上位管理层、监督控制层、现场控制层以及生产现场四类，并且该系统的结构图如图所示。

图1 集散控制系统DCS的结构图

1.集散控制系统的现场控制层。现场控制层在DSC结构层次中处在最低端，其主要完成的功能是：首先，采集过程数据，即对现场的状态开关量以及各种物理量加以采集，并适当采取转换及滤波设备对数据加以处理。其次，监测并诊断装置设备情况及其运行的状态。最后，使得开环及闭环控制得以实现，并尽可能地对顺序逻辑控制功能或DDC控制功能加以完成，逐渐将一些自动控制技术包括仿真智能控制、专家系统控制、预测控制以及自适应控制等投入到集散控制系统当中。

2.集散控制系统的监督控制层。监督控制层主要是用来对现场控制层发出的实时数据及状态信息加以接受，然后将下一步操作指令向下级进行。其主要功能包括：处理事故报警以及对装置加以监视；各类报表的打印工作；提供集散控制工作的操作界面；使得优化控制、自适应控制以及其他各类的先进控制策略得以实现；完成数据通信等。

3.集散控制系统的上位管理层。从功能层次上看，上位管理层主要包括调度层和决策管理层两类。其中调度层主要是依据市场调查的情况，完成对生产计划的制定工作，并然后使生产优化的调度与管理得以实现。在此过程中，能够获得工厂级制定的统计报表以及实时的监测数据。而决策管理层则是为方便上层管理人员能够方便科学地进行决策管理，所以从调度层获得相关的统计信息及监测数据等【2】。

三、发电厂电气系统的有效控制方案选择

（一）发电厂电气主接线有效方案的选择

发电厂电气主接线通常选用两种接线方式：一台半断路器接线和双母线接线。

1.一台半断路器接线包括六台断路器，有两个完整串，其接线图如图2所示。

图2 一台半断路器接线图

采用一台半断路器接线的优点包括，第一，供电具有极高的可靠性，因为在每一条回路均有2台断路器进行供电，因此，一旦母线发生故障，只需将所有与此母线相连的断路器跳开，便可保证认可回路电路运行正常。并且在对回路进行事故检修时，停电回路要低于两回。

第二，运行调度非常灵活，通常情况下，全部断路器及两组母线均被置入工作之中，形成多环形供电的模式，因此对其运行的调度非常灵活。

第三，对检修的操作非常方便，线路中的隔离开关只用作检修，无需被当做倒闸操作电器。

而采用一台半断路器接线的缺点是，因为一台半断路器接线中一条回路中被接入两台断路器，并且中间断路器的两端各连着一条回路，因此，将二次回路和继电保护变得异常复杂。

此外，500kV配电装置采取一台半断路器接线，其占地面积为208。

2.双母线接线包括五台断路器，且中间没有分段，其接线图如图3所示。采用双母线接线的优点包括，第一，供电比较可靠，为防止供电中断，可以将两组母线的隔离开关用作倒闸操作电器，以便对母线进行轮流检修。并且一旦一组母线出现故障，可以迅速将供电恢复正常，同时在对任意一回路的母线隔离开关进行检修时，只需将该回路停运即可。

第二，运行调度比较灵活，可以任意将各个回路负荷及电源箱某一组母线分配，从而能够使运行中对各种潮流变化的需要而进行的调度操作变得更加灵活。

采用双母线接线的缺点是，第一，在检修母线出现故障的过程中，将隔离开关当成了倒闸操作电器使用，因而，容易出现操作上的失误。

第二，在今后将双母线接线扩建成双母线双分段或者双母线单分段的接线方式，会增加更多的设备，因而，使得其运行的可靠性与灵活性比一台半断路器接线方式要差。

其中，500kV配电装置采取双母线接线，其占地面积为。

图3 双母线接线图

综合考虑两种接线方式的优缺点、占地面积及经济性特点，依据发电机出口是够装设机组的启动（备用）电源以及GCB断路器，当接入500kV配电装置时，得出两种发电厂电气系统的主接线有效方案。其一，是将断路器装设在发电机与主变压器之间，并在每四台机组配置一台高压备用变压器；其二，是不在发电机与主变压器之间设断路器，而在美两台机组中设置两台高压启动（备用）变压器。

（二）发电厂发电机出口断路器的有效选择

1.发电机出口断路器技术性能的分析。发电机出口断路器一般在绝缘性能、电气性能和机械性能上鱼通用型断路器基本一致。其与后者主要的区别是，发电机出口断路器对直流分量及衰减时间常数的要求比较严格。这是因为发电机的电感值相对较大，因而导致在瞬间断路器所承受的衰减时间常数及直流分量急剧增加。

2.发电机出口断路器的有效选择。当前国际通用的ANSI/IEEEC37-013规定，对发电机出口断路器型式的选择主要考核系统源短路以及发电机源短路时断路器的开断与关合。首先，系统源短路是断路器的开断与关合试验，通常情况下，发电机出口断路器的工作是在非自动重合闸操作顺序之下，直流分量包括DC％＞20％和DC％＜20％，其瞬间恢复的电压峰值是发电机最高工作电压的1.7倍，而瞬态恢复电压达3.5Kv/us的上升率；而通用型断路器通常是在自动重合闸操作顺序之下工作，其直流分量为DC％＜20％，瞬间恢复电压峰值为额定工作电压的1.71倍，而瞬态恢复电压的上升率仅仅为0.34Kv/us。

其次，发电机源短路的开端与关合，发电机源短路时，依照国际标准规定，其直流分量的值为DC％=130％，远远高出通用型断路器的直流分量。

综上所述，发电机出口断路器的选择主要从断路器在电力系统中的作用、发电机源短路及系统源短路的可靠性数据的计算、电厂接入系统的方式等多方面进行考虑【3】。

此外，在变压器的选择过程中，除却要遵循其变压器容量及阻抗选择的原则之外，通常还要对变压器的可靠性要求、运输条件及制造条件等多方面综合考虑，从三相变压器或者单相变压器组中进行合理选择。尤其是大型变压器，则更需对其运输的可能性进行考察。

结束语：基于电气系统与电厂的稳定运行及经济效益之间的密切关系，电气系统的有效控制包括电气系统主要设备如断路器以及主变压器等的合理选择、对电气主接线形式的合理选择、电气系统的继电保护以及控制等的科学有效，在保证大型发电厂的电气系统为发电厂提供安全、可靠、经济的生产环境方面，均具有极其重要的意义。

参考文献:

篇（8）

机电类毕业设计是高等职业教育过程中的重要环节之一,对提高学生的全面素质、技能水平和创新能力都具有深远的影响和重要的意义。在具备基础课、专业基础课、专业课等理论知识后,用近一个学期的时间,学生要结合实际课题和所学的书本理论,自己动手分析问题、解决实际问题,得到理论与实践的基本训练,将所学的知识融会贯通。

毕业设计环节不仅是对学生综合能力、分析问题能力、解决问题能力和动手能力的一次全面训练,也是对学生克服困难的毅力、严谨求实的工作作风、创新思维和科学态度的一次培养。所以,毕业设计环节是以往其他教学环节的继续、补充和深化,是培养学生工作能力的重要途径。多年来的教学实践证明,毕业设计是实现培养应用型技术人才目标的重要教学环节,因为学生在设计过程中必须综合运用所学的知识和技能去分析和解决工程实际问题,学会检索资料、收集信息、树立工程与经济观念、图文处理和文字表达能力也会有明显提高,在毕业后就能够较快地适应工作需要。

高等教育进入市场化运作以来,各院校的招生人数大大增加,但是由于教师资源有限,毕业设计指导教师心有余而力不足。近几年,由于用人单位招聘时间不断提前,学生就业压力越来越大,在毕业前要参加很多的社会活动,一部分学生提前工作,在校内进行毕业设计的有效时间相当有限。而学生缺乏工程实践经验,要在较短的时间里完成一个设计课题确有困难,因而毕业设计成了最薄弱的环节。如何根据目前的实际情况安排、指导学生的毕业设计,确保毕业设计的质量,是我们面临的紧迫任务。针对上述新的情况,我们在广泛收集往届机电类专业毕业学生对毕业设计的意见和建议的基础上,对机电专业毕业设计进行了一定的改革和探索。

一、根据高职教育人才培养方案要求,明确人才培养目标

目前,社会对人才的需求是全方位、多层次的。作为高职学院的机电类专业应加强调查研究,分析社会人才需求,结合自身发展历史和办学实际,找准自己的位置,办出具有特色的高水平的专业,才能在日趋激烈的社会竞争中立于不败之地。经过长期的社会调查和反复论证,我们明确地把具有专业基础理论、实践技能和综合素质的创造性复合型应用人才作为培养目标。学生毕业后,既能从事机电一体化产品的设计和开发,现代加工设备的安装、调试、维护、运行和管理等方面工作,也能从事数控设备的使用、维护及电气控制系统设计、调试等工作和从事现代化工厂自动化生产。

二、根据顶岗实习工作特点,确定毕业设计课题的选题原则

高职教育的最大特点是学用结合、学以致用。毕业设计应根据顶岗实习的工作情景来确定毕业设计课题,具体原则如下:

1.要加强选题的科学性、新颖性、创造性,同时还要考虑学生毕业设计能否顺利进行和完成,使学生具有足够的信心和动力,真正发挥学生的专业特长和运用综合知识的才能以及潜在的创造力。选题应由实习指导教师确定,因为学生还不具备确定选题的能力。选题要充分考虑训练对象刚完成五个学期的课程学习这一因素,但不能完全受这一因素的限制,还应通过这一实践环节让一部分学生接触本专业领域的前沿,因此选题范围包括两方面:(1)是充分考虑学生目前的基础,所选课题主要应用学生已学过的知识;(2)是为了激发学生掌握新知识的积极性,部分选题可以是本专业的前沿领域,甚至是多专业交叉的领域。

2.确定选题的原则是尽可能地选择实际项目中的内容,充分兼顾学生已有的理论基础,适当接触前沿课题。应符合教学要求,面向经济建设,尽量结合实际生产、科研任务,也可结合实验室建设,实验项目改造进行。毕业设计课题的选择可以给学生较大的自由度,学生可根据社会的需求和自己的意愿与兴趣选择毕业设计课题,充分调动学生学习的主动性。

3.按照工作岗位实际的课程设计,强调毕业设计课题来自企业工作岗位,采用某些公司的部分项目或产品作为设计的课题。因为这样的毕业设计题目不但可以在技术上紧跟当代工程技术水平的发展,而且做到有的放矢,能激发学生极大的兴趣。坚持毕业设计面向实际,面向生产中需要解决的技术性题目是高质量毕业设计的保证。学生通过这样的毕业设计可得到综合训练,工程实际能力会产生质的飞跃。

三、发挥实习指导教师的导航作用,以Internet为媒体,提高学生的信息素质

实习指导教师向学生介绍了解本课题的相关国际国内主要学术刊物、国际国内主要知名专家、知名的论著和文献以及著名的公司和企业,将相关网站全部告诉学生,并简单向学生介绍一些如何从网上获取信息的方法,介绍一些比较好的搜索网站和搜索工具。让学生在毕业设计的过程中学会主动地去获取信息、加工信息、解决问题的能力。教师主要起导航的作用,并采取一些好的措施,不断激发学生的求知欲和好奇心,使学生有主动学习的动力。同时,在毕业设计的过程中,通过因特网实现学生与学生之间和教师与学生之间的互动交流,也便于实习指导教师能够及时辅导学生。

四、加强毕业设计环节的教学工作,采用新的毕业设计形式并提高质量

采取毕业设计与科研相结合、与用人单位相结合。充分利用社会资源,提高毕业设计质量和水平。

1.提前就业的学生可以在就业单位寻找适合自己兴趣的课题,指导教师可以是本校教师,也可以是外单位工程技术人员,由教研室对毕业设计题目和外单位导师资格进行审查并进行辅导和论文评审。要求学生做开题报告,指导教师对设计题目进行严格审核,检查学生资料检索情况,要求学生制定毕业设计的计划和进度安排,每周与指导教师联系一次,汇报进度、解答疑难问题,答辩在校内进行。

2.教师的科研课题对学生有很强的吸引力和成就感,用这样的毕业设计课题吸引学生留校在校内完成毕业设计。

3.采用多个已在实际工程应用的实例,完成应届机电班的课程设计和毕业设计工作,学生对设计的兴趣和设计质量比往届有明显提高。不仅有选用教师的科研课题上的实例,还有学生在工作单位带来的项目、工厂实际的供配电系统、教师正在研究的产品设计,都是已成功的项目或正在研究的产品,与社会的联系非常紧密。

4.通过答辩培养学生的口头表达能力,以答辩的方式按组进行开题报告有助于训练学生的口头表达能力。在以往的毕业答辩中,较普遍地存在这样的问题,有的学生毕业设计完成的较好,但答辩时不能突出重点、不能很好地表达所完成的工作,说明在校期间缺乏这方面的训练。因此我们认为在科技方法训练这一实践环节中,应训练学生的口头表达能力。在进行答辩之前,教师都具体指导学生应该如何在有限的时间内,将开题报告的内容表述清楚的方法。

五、加强毕业设计环节的教学管理

加强毕业设计环节管理,检查学生资料检索情况,要求学生作开题报告;同时,加强对毕业设计的管理,对指导教师的资格、设计题目将进行严格审核,对指导教师的职责、进度安排、答辩、成绩评定等环节提出具体要求。

六、开设毕业设计专题讲座以及新产品的巡回展

1.邀请实践经验非常丰富的专家和教授给机电类专业毕业班学生进行电气控制系统设计入门讲座,为学生讲授进行电气控制系统设计所必须的理论知识,以若干设计项目作为示范,说明设计过程如何进行,应该完成的设计图样及文字资料,等等。介绍近年来已在企业生产现场成功应用的项目中选出的多个范例,它们各具特色;既有传统的继电器、接触器控制装置,又有采用PLC、变频器、工控机和组态软件等较为复杂的控制系统;有的项目相当简单,可用作设计入门,大部分项目能够用作毕业设计课题。这些项目适用的领域很宽,包括汽车制造、冶金、矿山、化工、环保、城镇建设等行业。对扩展学生的知识面有非常大的帮助,学生走上工作岗位之后还有一定的参考价值。

2.为了配合教学,丰富电机系学生的专业知识,我们联系“西门子全集成自动化(TIA) 卡车巡展”,在学院内进行,向学生展示全球工业自动化领域最新的应用实例和技术。并邀请名牌大学的教授座谈如何利用世界著名的自动化公司来促进高校相关专业的教学建设,学生反映良好。

毕业设计是学生两年多来首次进行实际课题的方案调研和设计工作,尽管根据选题的不同要求,有的主要是综合运用所学知识进行方案设计,有的侧重新知识的学习,需查阅较多国内外文献资料,但要完成开题报告,都需要涉及很多原来在课程学习中没有遇到过的新知识、新方法。

七、实施效果

高职类学生在这一实践环节中都表现出了很大的学习热情和工作积极性,从完成情况看,学生有了较强的自学能力,在实习教师的指导下能较快地掌握新的知识。教学实践证明,这些改革措施使学生有了主动权,不仅提高了毕业设计质量,而且提高了学生的独立工作能力,对他们毕业后求职上岗都有帮助,学生反映非常好。

参考文献:

篇（9）

中图分类号：TP311

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)14-0055-03

可编程逻辑控制器(Programmable Logical Controller)，简称PLC，它主要用来代替继电器实现逻辑控制。可编程控制器是一种数字运算操作电子系统，专为在工业环境应用而设计的，它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入／输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计的。总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机，在自动控制领域有着极其广泛的应用。

一、PLC构成及其发展

(一)PLC的构成

用可编程控制器实施控制，其实质是按一定算法进行输入输出变换，并将这个变换予以物理实现。输入输出变换和物理实现可以说是PLC实施控制的两个基本点，而输入输出变换实际上就是信息处理。物理实现要求PLC的输入应当排除干扰信号适应于工业现场，而输出应放大到工业控制的水平，能为实际控制系统方便使用。这就要求FO系统电路专门设计。根据PLC实施控制的基本点的分析，PLC采用了典型的计算机结构，主要是CPU、RAM、ROM和专门设计的输入输出接口电路等组成，如图1所示：

因为PLC是工业环境应用而设计制造的计算机，它和一般计算机一样由中央处理器、存储器、输入接口电路、输出接口电路等组成。

(二)PLc的发展

虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模、超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通迅技术的不断进步。PLC也迅速发展。其发展过程大致可分为三个阶段：

1.早期的PLC(60年代末～70年代中期)。早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。早期的PLC的性能要优于继电器控制装置。其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言――梯形图一直沿用至今。

2.中期的PLC(70年代中期～80年代中、后期)。在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大变化。美国、日本、德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元(CPU)。这样，使PLC的功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程FO模块、各种特殊功能模块，使PLC的应用范围得以扩大。

3.近期的PLC(80年代中、后期至今)。进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的档次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。

PLC是一门综合技术，其发展与微电子技术和计算机技术密切相关。随着可编程序控制器应用领域的不断扩大，它本身也在不断发展。目前PLC主要朝两个方向发展：

(1)小型化方向。目前的小型PLC大都局限在开关量的输入输出，而且CPU和FO部件组装在一个箱体内，今后的小型PLC也将增加模拟量的处理功能，而且也将有灵活的组态特性，并且能与其它机型连用。小型PLC的基本特点是价格低廉、经济可靠，适用于回路或设备的单机控制，便于“机电仪”一体化。但免不了要牺牲一些用户使用的方便性。既要简单经济，又要不断增强功能和使用的方便性是小型PLC的发展方向。

(2)大型化方向。主要包含以下几个方面：1)功能不断加强：不仅具有逻辑运算、计数、定时等基本功能，还具数值运算、模拟调节、监控、记录、显示、与计算机接口、通讯等功能；2)网络功能是PLC发展的一个重要特征。各种个人计算机，图形工作站、小型机等都可以作为PLC的监控主机或工作站，这些装置的结合能够提供屏幕显示、数据采集、记录保持、回路面板显示等功能。大量的PLC联网及不同厂家生产的PLC兼容性增加，使得分散控制或集中管理都能轻易地实现；3)应用范围不断扩大：不仅能进行一般的逻辑控制，还能进行中断控制、智能控制、过程控制为、远程控制等；4)用于过程控制的PLC往往对存贮器容量及速度要求较高，为此，开发了高速模拟量输入模块，专用独立的PID控制器，多路转换器等，使得数字技术和模拟量技术在可编程序控制器中得到统一；5)编程软件的多样化和高级化：采用多种编程语言，有面向顺序语言和面向过程控制系统的流程图语言；还有与计算机兼容的高级语言，如BASIC、C及汇编语一言；另外还有专用的高级语言，例如三菱的MELSAP采用编译的方法将语句变为梯形图程序；也有采用布尔逻辑语言的。PLc也将具有数据库，并可实现整个网络的数据库共享。还将不断发展自适应控制和专家系统；6)构成形式的分散化和集散化：PLC与I/O口分散，PLC本身也可分散，分散的PLC可以连用，这样可将集中控制存在的“危险集中”化为“危险分散”。分散的PLC与上位机结合构成集散系统，分散地进行控制，这就便于构成多层分布式控制，以实现整个工厂或企业的自动化控制和管理。

三、PLC在自来水工控现场的应用实例

(一)控制需求分析

自动供水系统结构组成示意图，如图2所示。该系统通过2台抽水泵(另外2台备用)分别将#1和2#两口水井中的井水抽到清水池中，加药处理后由2台(另外1台备用)和1台(另外1台备用)加压泵分别向左岸和右岸水塔自动供水，以保证左、右两岸居民的用水需求。

自动控制供水系统主要是控制4台抽水泵和5台加压泵的启停，保证用户供水。控制系统设“手动”和“自动”两种工作方式。手动方式是一种备用方式，它是在自动方式不能正常运行的情况下启用。自动方式可以实现无人值班，无需人为干预，正常情况下自动供水，保证用户有水可用。

自动供水系统控制要求：

1.1#或2#冰井液位低于最低水位时，自动停止相应的抽水泵，在操作台显示液位值，并向上位机发出报警信号。

2.清水池水位低于下限水位时，1#和2#两口水井中的各自 一台水泵向清水池送水，同时根据设定值自动启动加药泵进行加药处理；当高于上限水位时，两台水泵和加药泵同时停止。要求各台备用水泵在相应水泵出现故障时，自动投入运行。

3.左岸或右岸水塔水位低于下限水位时，如果清水池中的水位不低于下限水位，各主加压泵同时向水塔送水；当水塔水位高于上限水位时，主加压泵停止送水。要求各台备用加压泵在相应加压泵出现故障时。自动投入运行。

4.通过上位机监控系统运行状态和报警，并实时显示水井、清水池、水塔的液位。

5.本系统要求运行安全可靠，手动操作、自动操作转换方便、可行。

(二)PLC控制系统设计

本系统采用德国西门子公司57 200系列中的57-226控制器及其STEP7/WNI软件作为系统的软硬件设备。该型号的PLC有良好性价比，同时提供了良好的开发平台以及大量的相关参考资料，在小型PLC控制系统中得到了广泛的应用，并在WNIDOWS2000完成了系统软件的编制和调试。上位机采用北京杰控Fameview5.5实现对PLC的监控，上下位机间通信采用MODBUS通信。

根据控制系统要求，PLC控制器主要是对两个取水泵站的四台水泵和两个液位传感器、加药站的加药泵、加压站的五台加压泵进行控制及向上位监控机传送各种信息。由此，自来水工程PLC控制系统的流程图，如图3所示：

由自来水工程PLC自动控制系统原理框图工艺组成可得：电气控制系统要求5个液位传感器分别检测两个水井液位、清水池液位、右岸生活水池液位和左岸生活水池液位；5个出水辅助电接点压力表来控制五台加压泵电动阀门的开启和检测五台加压泵电机运行是否正常，除此之外，电气控制系统还要求一些水泵电机运行指示灯和按钮等元器件，由控制系统参数以及对PLC输入输出点数、性质的要求，对控制系统的关键元器件：PLC、液位变送器和变送器传送屏蔽电缆线，进行必要的选型。

考虑到PLC控制系统的可靠性问题，电源是控制系统引入干扰的主要途径之一，特别是对于系统中存在大接触器、大电机等的场合，更易引入干扰信号。在系统设计过程中，采用了隔离变压器对PLC供电，并在一次侧采用380VAC供电。对系统中，要求有常用和备用、手动和自动两种运行状态不容许同时运行，由连锁可靠性要求，除了在PLC内部进行软件连锁外，同时还利用接触器的辅助触点进行了必要的电气连锁，以提高系统的可靠性。

从系统要求出发，系统要求在PLC不能正常工作时，能够利用手动按扭，进行正常供水控制，故在系统设计时，对手动控制没有采用PLC控制，而是采用继电器触点控制。系统电动阀控制器，由电动阀生产厂家配套生产，在此只对其进行改装，以实现远程控制。

上位机监控系统可以监测各个点水位变化的实时状况、各个电机的运行情况、各条管路的状况、查询历史水位的变化和历史报警信息以及电机历史运行状况。

上位机监控系统程序采用了Modbus通信协议的方式完成数据采集。采集的内容包括模拟输入AIU、数字输入DI口以及保存信息的内部字节信息。根据PLC控制系统需要，选定系统参数，在第一循环扫描中初始化Modbus从站协议，得到初始化梯形图。

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在电机的组装中，法兰与轴承的组装是其中的一个重要工序。用手工安装方式，效率低下，成品不良率高，人工成本高。本文设计了一种法兰与轴承自动组装的装置，用于提升产品生产效率和质量。

一、法兰与轴承自动组装的方案设计

（一）系统的控制要求。在本设计中为了实现法兰与轴承自动组装能够顺利完成自动组装的任务，主要应用了传感器和可编程控制器来进行系统控制。法兰与轴承自动组装机动作过程是上电后，检查法兰部分气缸、轴承部分气缸与组装部分气缸是否在原点，工装是否正确，总气源压力正常，门开关正常。轴承与法兰搬运机构将法兰与轴承搬送到组装工位，然后由组装机构进行压入组装，最后将成品排出。

（二）控制方案的确定。基于PLC控制的自动组装机应符合系统的动作要求和实际应用性。在自动组装机装置中，需要的控制元件很少，采用可编程控制器结合传感器作为开关元件的控制系统，这种系统控制简单、廉价、可靠性好，而且接线固定，编程方便，适用范围广。

二、法兰与轴承自动组装结构设计

（一）机架本体与组装工件。法兰与轴承自动组装机上部的机架是铝型材构成以及由压克力构成的面板，台面是铁制面板，表面镀镍处理，底座是铁制底座，表面刷漆。组装工件是法兰与轴承零件，法兰的长度约为50mm，宽约为40mm，轴承的内径约为7mm。

（二）法兰输送以及移载结构。法兰输送机构主要组件有法兰零件、圆盘式振动盘、直线式振动盘、法兰振盘压紧缸、检测传感器。法兰搬送机构的基本动作是振动盘启动法兰输送到搬送振盘出口出口接近感应（同时法兰振盘压紧缸下压）法兰移载平移气缸前伸前伸到位法兰移载升降气缸下降下降到位底部吸盘带有的接近感应真空电磁阀动作吸盘吸气（动作保持）下降保持2s并一直保持吸气法兰移载升降缸上升上升到位法兰移载平移缸后退后退到位法兰移载升降缸下降下降到位真空电磁阀断电吸盘无气法兰移载升降缸上升旋转缸旋转同时法兰移载机构前伸搬运法兰。

（三）轴承输送以及移载结构。轴承输送机构主要组件有轴承零件、圆盘式与直线式振动盘、轴承切料气缸、轴承顶升气缸、检测传感器。轴承移载机构主要组件有轴承移载升降气缸、轴承移载平移气缸、轴承移载夹爪气缸。轴承搬送机构的基本动作是轴承送到切料治具取料光纤感应轴承切料气缸前伸轴承升降缸下降轴承顶升气缸上顶轴承升降缸上升轴承移载平移气缸前伸轴承升降缸下降轴承移载夹爪气缸松开回复到原点。

（四）法兰轴承组装结构。法兰轴承组装机构主要组件有组装下压气缸、压力传感器、组装工位的旋转气缸、脱料气缸、检测接近开关、槽型光电、轴承振盘出口光纤（装载在旋转气缸的两个工位上，用来检测法兰的有无，槽型光电的作用是作为压力测试点）。

三、硬件选型

（一）可编程控制器PLC的选型。本设计采用了基恩士PLC在此设计中所采用的是KV-NANO系列的，根据本设计的要求及输入、输出点的分配合理性，本设计将选用KV Nano系列小型可编程控制器：KV-N60AT。

（二）传感器的选型

1.光电传感器。在此设计中选用了对射型光电和扩散反射型光电。在轴承振盘满料光电和不良检出光电两个部位选用了对射型光电传感器。在法兰与轴承振动盘空料光电两个部分选用了扩散型光电传感器。

2.光纤传感器，由于在轴承振盘出口与轴承取料检测的精度要求较高，所以在这两部分选用了光纤传感器。

3.压力传感器，设计中所选用的压力传感器也称为称重传感器，其类型有许多种，在此设计中选用了电阻应变式的压力传感器。

（三）气动部分元器件的选型。在本设计中气动部分元器件的选型包括、气缸的选型、电磁阀的选型、真空吸盘的选型，

1.气缸的选型。在本设计中一共使用了11个气缸，在法兰部分有振动盘压紧缸、法兰移载升降缸、法兰移载平移缸，由于振动盘压紧缸没有什么特殊要求，因此选用了SMC薄型CQ2系列的气缸，法兰移载升降缸的选用要求轻巧，所以选择了SMC MG系列带导杆薄型气缸，法兰移载平移缸根据其运动的要求选用了SMC气动滑台气缸MXS系列；在轴承部分有上顶气缸、轴承移载平移缸、轴承移载升降缸、夹爪气缸、轴承切料缸，上顶气缸的作用是将切料缸中的轴承顶入夹爪中，所以要求不高，可以选用SMC型CQ2系列薄型气缸，轴承移载平移缸和轴承移载升降缸均选用了SMC带导杆薄型气缸，切料缸所要求的行程较短所以选用了SMC薄型气缸CQ2系列；在组装部分使用了脱料气缸、下压缸、旋转缸，脱料缸的作用是保证法兰搬运到位后不跑位，所以要求也不高，选用了双作用气缸，下压缸的要求与其他气缸不一样，要求下压时带缓冲，所以选用SMC带缓冲的薄型气缸。旋转气缸根据机械要求选用SMC带导杆MGP系列的气缸。

2.电磁阀的选型。根据选型原则和参照设计要求，设计选择了三通袖珍电磁阀，电磁阀体积小，流通能力大，节省空间，低成本；响应时间短；功率仅为0.5W，可靠性高，安装方便，电压选择DC24较为方便。

3.真空吸盘的选型。在此设计中运用真空吸盘主要实现两个功能。一是实现法兰的搬运和推动法兰在振动盘上前进。二是吸取法兰，将法兰零件搬送到组装工位和将已组装好的成品搬送到良品盒中。

（四）振动盘和直线振动器的选型。振动盘是一种自动组装机械的辅助设备，本设计的主要动作要求是通过两个振动盘的振动分别将无序的法兰和轴承有序定向排列整齐、准确的输送到直线料道。由于需要定向整理，且法兰和轴承有一定的形状和尺寸，所以选择圆盘式振动盘。

电气控制系统设计

本设计中最主要的程序就是组装平台的控制程序，由于篇幅所限，在此只给出程序的流程图。

本文设计的法兰与轴承自动组装机，具有结构简单，安装方便，工作稳定，工作效率高等优点。在实际的使用中提高了产品的良品率，节约了人力成本，就有较好的实用价值。

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0 引言

从全球范围内看，钢铁储量已处于过剩状态，钢铁和铁矿石的市场价格持续走低，很难创造可观的利润。在自然条件相同的前提下，选矿自动化技术可以帮助选矿厂带来更多的效益，降低人力成本，提供必备的安全保障[1-2]。选矿生产和作业过程中，皮带分级控制是比较关键的环节，它的作业工序对选矿厂内很多生产指标实现与否有很大的影响，它是磨矿作业的前提，皮带分级控制的好坏直接对磨矿作业产生影响。皮带分级过程往往受到很多因素的干扰，其运行的连续性，有多种参数待控制且彼此间具有明显的相关性。不能仅对运行分过程进行控制，形成闭环控制系统，或是把多个系统重新组合起来，我们需全面控制皮带分级过程中涉及的各个参数，应用控制算法和优良设备。单纯通过人工对皮带分级进行调节，很难为下一步球磨机发挥最大的处理能力做好铺垫，溢流粒度也很难保证100%合格。特别在矿石硬度、粒度波动性大、作业指标及其不稳的情况下，其合格率更没有保证。优质的管理和自动化控制，能够带来超额的效益。可见，探讨皮带分级实施智能控制是很有必要的[3-6]。

本论文结合了皮带分级过程这一重要的工业背景，选取巴润分公司选矿厂作为研究对象，经过多年对设备改造及设备管理水平的提升，设备运行逐步趋向于稳定，而对于设备管理者来说不断提升设备管理水平是个永恒的主题，正值此时公司提出了创建国内一流，国际先进的现代化矿山的战略目标，为了实现公司战略目标，使我公司的设备管理水平再上一个台阶，于是提出了巴润选矿厂破碎区域皮带系统无人值守的课题，此项目实施后不仅可以提升设备管理水平，而且可以极大的起到将本增效的作用。通过分析皮带分级流程中遇到的控制问题，对巴润300万t/a特大型皮带分级控制系统进行详细设计。

1 工艺过程

1.1 选矿流程

宏观上，选矿可分成破碎、磨矿以及筛选这三个核心环节；微观上，则可将其细分成破碎、筛分分级、磁选以及后期处理等不同工序，铁矿的选矿工艺流程见图1。

1.2 磨矿流程

在国内，铁矿磨矿工艺基本适用两段磨矿。中小型选矿厂，则以单段磨矿为主。磨矿，一般是通过研磨、冲击两种形式实现。对产品进行破碎，使其粒度达到10-300μm。磨碎粒度，可参照矿石内有用矿物实际的浸染粒度，适用的选别方法等进行挑选。

1.3 皮带分级流程

皮带分级控制是比较关键的环节，它的作业工序，对选矿厂内很多生产指标实现与否有很大的影响，它是磨矿作业的前提，根据筛面筛孔不同的大小，我们可将物料划分成多种粒度级别，即筛分。筛分分级，适用于那些粒度相对较大的物料。根据介质（一般指的是水）中颗粒自身的沉降速度，同样可将物料划分成多个等降级别，即分级。该操作，适用那些粒度相对偏小的物料。粉碎期间，筛分、分级是将粒度适中的物料予以分出，也可以将物料划分成多种粒度级别。

2 皮带分级控制系统设计

2.1 皮带自动控制系统硬件设计

巴润分公司选厂整体控制体统要求分为三层，第一层为信息层，主要完成集中监控，集中协调控制。设定输入的操作和下达指令的操作，系统报警，运行管理及所有工艺参数、设备运行显示、控制过程显示。第二层为现场控制层（PLC子站），实现数据采集，控制算法的实施，工艺信号的联锁等功能；第三层为设备层，即各类智能传送器、各类接触器、真空断路器等执行机构和各种检测仪器、仪表，完成上层发出的命令和数据采集。破碎过程控制系统流程如图2所示：

本系统中提及的给矿部分，是由小圆盘给矿机（30个）、小皮带（数量为6条）共同予以供矿。每组包含5个小圆盘、1条小皮带；3个小皮带，可以为2条大皮带提供矿产，而2条大皮带则可为球磨机分别予以供矿；系统使用的检测仪表，主要是电子皮带秤、粒度计以及浓度计等多种。

电气控制系统，是由电源控制柜（数量为单台）、PLC控制柜（数量为2台）、电气控制柜（数量为8台）、电子称控制柜（数量为2台）、变频器（数量为14台）以及电机等多个部分组成。电源柜，能够为PLC柜、控制柜以及子称控制柜等多个组件进行正常地供电。按照现场相应的工艺标准与要求，为保证系统自身的可靠性，我们通常选择分布式控制系统，借助HH54P继电器来对开关量进行有效控制。借助RZG-2100R处理器，完成全部隔离操作。继电器能对开关量进行有效监控，改进PL相应的控制效果。现场设备的内部驱动亦或是执行，均需遵循PLC下达的指令；运用隔离处理器，将信号传输至电气控制柜上，让设备能够在满足控制要求的情况下运行。

2.2 皮带自动控制系统软件设计

巴润分公司进行选厂工程设计期间，本系统软件主要由PLC控制程序、计算机监控程序等构件组成。系统软件编写主要应用了西门子公司研发的专用软件，该软件可实现对系统硬件组态以及通信组态进行编写，同时还可实现对系统软件进行编写。若需对控制程序进行编写，需应用版本为STEP7 V5.4的软件，编程方式可选择结构化程序，首先对控制任务进行划分，将其划分为细小的子程序，然后将其编制到各个组织块中。PLC控制程序包括两大类，一类是系统程序，另一类是用户程序。系统程序本身含有系统函数，用户直接对其进行调用，用户程序需按照每个用户提出的控制要求进行编写，它包括主程序块，还包括功能块，此外还有中断组织块以及数据块等。当STEP7软件编写好用户程序以后，需在PLC主机中完成下载工作。系统监控软件采用的是WINCC软件，通过对该西门子中的组态软件加以设计，可实现对生产工艺进行有效调整，同时还可使控制设备保持正常的运行状态。

STEP7软件能够对应用方案进行自动创建，数据可通过项目形式实现管理，如硬件组态数据、模块参数、通信组态数据、模块程序等。图3是该方案的详细创建流程。

STEP7软件研究如何对用户程序进行编写，同时还阐述了硬件组态以及网络组态的相关内容，通过对结构化程序进行设计，实现对现场工艺设备进行有效控制。

2.3 系统实现及应用

巴润分公司对控制系统进行工程设计时，通过引进其他控制系统的相关设计理念，同时借鉴了与控制系统相关的应用经验。结合控制设备的具体配置以及控制系统的方案设计和流程选择，考虑到设备选型以及重要的设计环节，要求提出的设计方案必须具备正确的结构，方案必须合理先进，其性价比以及实用性需比其他控制系统更高。

控制系统完成上位机以及下位机的组态，且完成编程和控制电缆以及电气电缆的连接，同时对其进行多次测试且完成了PLC的供电、输出以及输入等信号线的检查，接下来需对系统进行调试。系统调试有两个不同阶段：模拟、现场调试。

当在线调试进行到一定阶段，皮带分级系统的运行效果以及控制功能将符合设计要求，皮带运行过程中出现故障时，可及时反馈报警，必要时自动停止皮带运转，本系统的运行状况相对比较稳定，其维护难度相对较小且操作人员也更轻松，因此本系统的应用效果比较好。

3 结论

选矿工艺流程内，皮带控制系统可以说是非常重要的环节。以巴润分公司300万t/a选矿工程为例，探讨了皮带分级控制系统主要的设计过程，在对其他皮带分级控制系统所取得经验进行整理和总结的前提下，全面优化控制设备及其选型过程，对控制设备进行科学配置，设计好控制回路以及皮带分级控制系统内部的功能、结构，实现皮带机无人值守的智能控制系统。

【参考文献】

[1]姬长生.露天采矿方法[M].徐州：中国矿业大学出版社，2014.

[2]Stiglitz， J.E.，Toward a General Theory of V and Price Rigidities and Economic Fluctuations，theAmerican Economic Review.1999，89（2）：77-80.

[3]盍樟眨唐秀英，宁旺云.选矿自动化发展现状及趋势[J].现代矿业，2012（4）：116-118.