青海铝厂阳极组装工艺PLC控制系统设计说明书毕业论文.doc

青海铝厂阳极组装工艺PLC控制系统设计说明书毕业论文 目 录 摘 要 1 Abstract 2 第一章 设计任务、设计要求及设计参数 1 1.1 设计任务 1 1.2 设计要求及设计参数 1 1.2.1 设计要求 1 1.2.2 设计参数 1 第二章 系统方案设计 3 2.1 设计依据 3 2.2 各部分功能分述 3 2.2.1 阳极小车上料过程： 4 2.2.2 夹具动作过程： 4 2.2.3 阳极小车下料过程： 5 2.2.4 翻转装置 5 2.3 控制方案的比较、论证和确定 6 2.3.1 方案的比较 6 2.3.2 方案论证及确定 9 第三章 系统硬件设计 10 3.1 设计依据 10 3.2 主电路设计 10 3.3 导线、电缆及元器件选型 13 3.3.1 导线和电缆 13 3.3.2 断路器 14 3.3.3 熔断器 19 3.3.4 低压隔离器 22 3.3.5 接触器 23 3.3.6 继电器 27 3.3.7 接近开关 32 3.3.8 电动机 33 3.3.9 电流表和电流互感器 34 3.3.10 24V直流电源 34 3.3.11 油加热器 34 3.3.12 光电传感器 34 3.3.13 控制按钮、信号灯 35 3.4 变频器设计 36 3.4.1 概述 36 3.4.2 变频器分类 36 3.4.3 变频器的组成、工作原理及控制方式 37 3.4.4 变频器选择 39 3.5 系统控制电路设计 42 3.5.1 设计依据 42 3.5.2 S7-300系列PLC组成 43 3.5.3 S7-300PLC特点 44 3.5.4 模块选择 44 3.5.5 硬件地址配置 52 第四章 控制系统软件设计 53 4.1 软件设计分析 53 4.1.1 STEP7概述 53 4.1.2 STEP7使用步骤 53 4.1.3 STEP 7的编程功能 55 4.2 系统流程图 57 4.3 I/O地址分配表： 61 4.4 系统程序梯形图 64 总 结 77 参考文献 78 英文翻译原文 79 英文翻译译文 90 致 谢 98 附 录1 99 附 录2 100 附 录3 101 附 录4 102 附 录5 103  第一章 设计任务、设计要求及设计参数 1.1 设计任务 本次设计为功能设计，取材于青海铝厂阳极组装工程实例，根据新型铝厂电解铝的阳极组装工艺要求，完成阳极组装工艺中托盘小车、轨道电机及夹具动作控制系统的电气主电路、PLC控制电路设计和控制程序设计。自动控制系统由可编程控制器（PLC）控制柜、轨道电机操作台、阳极小车等控制系统组成。要求进行系统的设备及元器件选型、各类导线的选择及布线设计。系统以PLC为核心，配以合理的低压电气、先进的检测元件、控制电动机，液压阀等机构协调动作，实现阳极组装工艺过程的自动化控制。 1.2 设计要求及设计参数 1.2.1 设计要求 小车运行控制 （1）包括小车的前进和后退及制动控制，夹具的上升和下降、夹具的翻转和复位 控制等； （2）PLC对变频器的起停，调速和制动使能控制。 轨道电机控制 （1）完成10个电机起、停信号的检测、实现电机的自由起、停； （2）完成小车和轨道电机各种信号的互锁和监控； （3）根据轨道的运载情况，决定电机的起停、故障和过载保护控制。 本设计是要实现对阳极组装工艺过程的自动控制，是一套实际生产设备，设计要依据工艺要求，按照以下原则设计： 1.先进性：选用目前先进的控制设备、仪器仪表、检测元件、低压电器，保证系 统的先进性。 2.可靠性：操作台面板应具有各电机运行状态指示、电动机电流指示、电动机过 统的先进性。 3.可扩充性：PLC设计时，应留有一定余量的输入/输出点数和扩展槽。 4.合理性：硬件图形要合理、正确、标准，具有实用价值；程序设计要先进、合 理，具有可读性和可维护性。 1.2.2 设计参数 （1）油泵电机15kW、油加热器2kW、皮带运输机2.2kW、轨道电机功率2.5kW、 小车移动电机7.5kW、制动电机0.2kW。 （2）系统具有电机过载、过流保护、油温高保护及短路保护等必要的保护环节。 （3）系统具有手动/自动工作方式。 第二章 系统方案设计 2.1 设计依据 铝锭阳极组装工艺是电解铝行业中不可缺少的一种作业方式，其作业的劳动强度不大，但因该工艺主要任务是利用熔化的磷生铁完成合格焙烧阳极块与钢导杆组装成电解所需的阳极 下料过程 10# 9# 8# 7