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1、本科生毕业论文（设计）册 学院 专业 班级 2011届 学生 指导教师 河北师范大学本科毕业论文（设计）任务书编 号： 2011235 论文（设计）题目： 西门子PLC高炉上料上的应用 学 院： 专业： 班级： 2007级 学生姓名： 学号： 指导教师： 职称： 1、 论文（设计）研究目标及主要任务研究目标：高炉上料装置是生产中的重要环节，及时、准确的上料是保证高炉产量和产品质量的前提。 主要任务：对高炉上料进行自动控制。2、 论文（设计）的主要内容首先对高炉上料系统进行分析，然后根据PLC的技术特点及系统设计的要求设计控制回路，利用PLC的逻辑控制实现高炉上料过程的自动化控制，最后对设计进行
2、仿真以验证设计的可行性。3、 论文（设计）的基础条件及研究路线PLC既有计算机控制系统的可编程特点（控制功能由软件实现），又具有继电器控制系统的优良的抗电磁噪声能力（适应工业控制的各种恶劣的工作环境）。本文的主要研究路线是PLC可编程控制器在高炉上料中的应用。4、 主要参考文献1 廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用M.重庆：重庆大学出版社, 2001.22 宋德玉.可编程序控制器原理及应用系统设计技术M. 北京： 冶金工业出版社, 1999.13 西门子公司.西门子S7-200型PLC使用手册M. 德国：西门子公司，20034 吴中俊，黄永红.可编程序控制器原理及应用M.北京：机械工业
3、出版社，2004.5 王永华.现代电气控制及PLC应用技术M.北京：北京航空航出版社，2008.25、 计划进度阶段起止日期12011.1.4-2011.1.15根据选题，查阅资料，确定方案22011.2.15-2011.3.11在教师的指导下，撰写论文开题报告32011.4.8-2011.4.9中期检查42011.5.10-2011.5.19修改初稿，完成论文52011.5.20-2011.6.3论文评议指 导 教师： 年 月 日教研室主任： 年 月 日注：一式三份，学院（系）、指导教师、学生各一份河北师范大学本科生毕业论文（设计）开题报告书 学院 专业 届学生姓名 论文（设计）题目西门子P
4、LC高炉上料上的应用指导教师 专业职称高级工程师所属教研室实验教研室研究方向PLC课题论证：高炉上料装置是生产中的重要环节，提高其自动化水平，可以大大减轻工人劳动强度，提高生产效率。本文简要介绍了PLC系统在高炉上料系统中的应用。该系统用PLC完成所有的过程控制、数据采集、自动调节、事故处理及报警等工作。高炉自动上料系统是高炉冶炼系统中一个重要组成部分，对高炉冶炼的各项指标有着极大的影响。一个良好的系统必须保证其工作的可靠性和准确性。因为高炉生产的特殊性，这一系统必须在长时间高强度工作的情况下保证其可靠性，确保高炉正常生产，同时又必须对各种入炉物料进行准确计量，按规定的装料制度进行顺序装料。由
5、于工厂的特殊工作环境，这一自动上料系统还必须易学好用，易于维修，适合于工厂的实际情况。方案设计：本课题就通过对高炉上料的现状进行了分析讨论，发现了不足。继而提出了西门子PLC在高炉上料系统中的应用，对其原理进行了分析。可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，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。并且设计了其电路。使高炉上料系统更加自动化。高炉上料的
6、控制方式：(1)点动操作点动操作方式下，操作人员必须长按按钮，系统才会进行相应动作，这种方式主要是用于设备的调试。(2)手动操作手动操作方式下，操作人员每一次操作按钮，系统就会产生相应的动作，这种力式可以用于设备的调试，最主要的还是用于排除故障时的操作。当设备出现故障或物流不畅时，上料系统转入手动生产，直到排除故障，再切换到自动生产。(3)半自动操作通过按钮实现上料、卸料的单步自动控制。(4)全自动操作当检测到炉内缺料时，操作台通过按钮实现上料、开门、小车上下行的全部自动控制。通过计算机可实现生产过程的按步顺序的自动控制过程，是主要生产方式。高炉自动上料系统是高炉冶炼系统中一个重要组成部分，对
7、高炉冶炼的各项指标有着极大的影响。一个良好的系统必须保证其工作的可靠性和准确性。因为高炉生产的特殊性，这一系统必须在长时间高强度工作的情况下保证其可靠性，确保高炉正常生产，同时又必须对各种入炉物料进行准确计量，按规定的装料制度进行顺序装料。由于工厂的特殊工作环境，这一自动上料系统还必须易学好用，易于维修，适合于工厂的实际情况。进度计划：第一阶段（2011.1.4-2011.1.15）：根据选题，查阅资料，确定方案第二阶段（2011.2.15-2011.3.11）：在教师的指导下，撰写论文开题报告第三阶段（2011.4.8-2011.4.9）：中期检查第四阶段（2011.5.20-2011.6.
8、3：论文评议指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日教研室意见： 教研室主任签名： 年 月 日河北师范大学本科生毕业论文（设计）文献综述包括国内外研究现状、发展趋势、存在问题、参考文献依据，对文献资料进行概括、分析。高炉上料装置是生产中的重要环节，提高其自动化水平，可以大大减轻工人劳动强度，提高生产效率，同时通过原料的精确配比，又可提升产品的品质和质量。本文简要介绍了PLC系统在高炉上料自动监控中的应用。国际电工委员会（IEC）对PLC标准的定义是：“可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，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
9、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。”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。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。自1969年，美国数字设备公司（DEC）研制出第一台可编程控制器PDP-14，用它取代传统的继电器控制系统在美国通用汽车公司的汽车自动装配线上使用，取得成功以来，
10、这种新型的工业控制装置以简单易懂，操作方便，可靠性高，通用灵活，体积小，使用寿命长等一系列有点，很快成功的应用于食品，饮料，冶金，造纸等工业。经过上世界七十年代日本、西德、法国等西欧国家对其进一步开发和研制，此项技术得到不断发展与提高。数字、信息化二十一世纪，PLC技术应用的深度和广度成为衡量一个国家工业自动化程度高低的标志。在我国，PLC自动控制主要应用于钢铁工业和化工工业等大型工业生产。而在早期PLC没有出现时，我国的钢铁生产主要是平炉生产技术。由于平炉技术的燃料耗损大、冶炼时间长、基建投资和生产费用高，慢慢的在钢铁生产中失去主导作用，被PLC取代。PLC以其可靠性高、抗干扰能力强、功能完
11、善、适用性强、系统的设计，建造工作量小、维护方便、容易改造等优点，以及产品的规格更齐全，完美的人机界面、完备的通信设备会更好地适应各种工业控制场合的需求。因此，采用PLC控制符合要求。符合研究的意义及价值、技术可行性。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障自诊断程序，使系
12、统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。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渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。 PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以
13、方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 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、小批量的生产场合。 现代PLC具有数学运算（含矩阵运算、函数运算、逻辑运算）、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。这些数据可以与存储在存储器中的参考值比较，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能传送到别的智能装置，或将它们打印制表。数据处理一般用于大型控
14、制系统，如无人控制的柔性制造系统；也可用于过程控制系统，如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 PLC通信含PLC间的通信及PLC与其它智能设备间的通信。随着计算机控制的发展，工厂自动化网络发展得很快，各PLC厂商都十分重视PLC的通信功能，纷纷推出各自的网络系统。新近生产的PLC都具有通信接口，通信非常方便。河北师范大学本科生毕业论文（设计）翻译文章 可编程控制器技术讨论与未来发展随着时代的发展,当今的技术也日趋完善、竞争愈演愈烈;单靠人工的操作已不能满足于目前的制造业前景,也无法保证更高质量的要求和高新技术企业的形象. 人们在生产实践中看到,自动化给人们带来了极大的便利和产品质量上的
15、保证,同时也减轻了人员的劳动强度,减少了人员上的编制.在许多复杂的生产过程中难以实现的目标控制、整体优化、最佳决策等,熟练的操作工、技术人员或专家、管理者却能够容易判断和操作,可以获得满意的效果.人工智能的研究目标正是利用计算机来实现、模拟这些智能行为,通过人脑与计算机协调工作,以人机结合的模式,为解决十分复杂的问题寻找最佳的途径我们在各种场合看到了继电器连接的控制，那已经是时代的过去，如今的继电器只能作为低端的基层控制模块或者简单的设备中使用到；而PLC的出现也成为了划时代的主题，通过极其稳定的硬件穿插灵活的软件控制，使得自动化走向了新的高潮。PLC的最大特点在于：电气工程师已不再电气的硬件
16、上花费太多的心计，只要将按钮开关或感应器的输入点连接到PLC的输入点上就能解决问题，通过输出点连接接触器或继电器来控制大功率的启动设备，而小功率的输出设备直接连接就可以。PLC的内部包含了具有中央处理器的CPU，并带有外部I/O口扩展的I/O接口地址和存储器三大块组成，CPU的核心是由一个或者多个累加器组成，它们具有逻辑的数学运算能力，并能读取程序存储器的内容通过计算后去驱动相应的存储器和I/O接口；I/O口将内部累加器和外部的输入和输出系统连接起来，并将相关的数据存入程序存储器或者数据存储器中；存储器可以将I/O口输入的数据存入存储器中，并在工作时调转到累加器和I/O接口上，存储器分程序存储
17、器ROM和数据存储器RAM,ROM可以将数据永久的存入存储器中，而RAM只能作为CPU计算时临时计算使用的缓冲空间。PLC的抗干扰是极其优秀的，我们根本不用去关心它的使用寿命和工作场合的恶劣，这些所有的问题已不再成为我们失败的主题，而留给我们的是关心如何来利用PLC的内部资源为我们加强设备的控制能力，使我们的设备更加的柔性。PLC的语言并不是我们所想象的汇编语言或C语言来进行编程，而是采用原有的继电器控制的梯形图，使得电气工程师在编写程序时很容易就理解了PLC的语言，而且很多的非电气专业人士也对PLC很快认识并深入。以上仅仅是PLC的优点之一，这也是人们比较容易理解的一部分，在很多的设备中，人
18、们已不再希望看到太多的控制按钮，它们不但容易损坏而且极易产生人为的失误，小的并不是主要的失误也许你还能够接受；但过大的甚至是致命的失误是我们无法容忍的。新的技术总是为了给我们带来更安全和便捷的操作，使得我们面临的一大堆问题一扫而光，你有了解过HMI吗？这里说HMI你根本不清楚它是什么，也没有兴趣了解，换一个中文把它说明为触摸屏或者人机界面你就知道了，它和PLC的结合给了我们更大的空间。HMI控制不仅仅是减少了控制按钮，增加控制的灵活性，更主要的它是可顺序性的，而且在能够改变数据输入和数据输出反馈，在温度控制曲线的模拟也能直观的显示出来。并且能够通过编写功能帮助程序来提供各种力所能及的帮助，使得
19、操作者减少不必要的失误。HMI的厂商目前也越来越多，功能也越来越强，价格也越来越低，使用的面越来越广。HMI的前景可以说十分的看好。在很多场合，单靠单机的控制是无法保证设备的顺畅运行，而通过设备与设备的信息交流达到我们想要的效果。比如在前包装和后工序的检测，我们就要将包装的信息反馈到检测处，而检测处的信息也要反馈到包装来。这样通过信息共享来使得两者之间链接起来，形成一个共体，从而使的两者间的配合更加的紧密，在彼此间达到映影相挥的效果。PLC的通信已经愈来愈体现它的价值，在PLC与PLC之间的通信，能够通过信息的沟通和数据的共享来保证设备之间的相互协调，已达到互补的效果。PLC之间的数据转换采用
20、RS232接口来传送数据，而RS232接口只能保证10米的传输距离，如果在1000米的距离内我们可以通过RS485来进行通信，更长的距离只能通过MODEL来进行传输。PLC的数据传送只是将内部的数据传送到对方的一块连续的地址中，我们把它称为一个表，对方的PLC通过读取表中的数据来进行操作。如果表中的数据是一个一般设置的数据的话，那只是一般的数据传送，比如今天的油价上升了，我要把油价的价格传送到所有的输油机上，那就是数据的共享；而当表中的数据是一段控制PLC的指令程序，那就很有难度了，比如你要控制一台机器人来按你想象的动作工作，你会给它编制一段程序并以数据的形式发送过去。信息输送的形式有单工位、
21、半双工位和全双工位的分别。单工位的意义也就是说两者之间，一个只能发送，而一个只能接收，比如一个特务他只能接收上司的指示，而无法给上司回复；半双工位也就是两个能都能发送和接受数据，但不能同时发送和接受，比如你打电话时是不能接电话,对方也一样；而全双工位是两者之间都能发送和接受数据，并可同时发送和接受。像互联网就是典型的例子。PLC technique discussion and future developmentAlong with the development of the ages, the technique that is nowadays is also gradually pe
22、rfect, the competition plays more strong; the operation that list depends the artificial has already cant satisfied with the current manufacturing industry foreground, also cant guarantee the request of the higher quantity and high new the image of the technique business enterprise. The people see i
23、n produce practice, automate brought the tremendous convenience and the product quantities for people up of assurance, also eased the personnels labor strength, reduce the establishment on the personnel. The target control of the hard realization in many complicated production lines, whole and excel
24、lent turn, the best decision etc., well-trained operation work, technical personnel or expert, governor but can judge and operate easily, can acquire the satisfied result. The research target of the artificial intelligence makes use of the calculator exactly to carry out, imitate these intelligences
25、 behavior, moderating the work through persons brain and calculators, with the mode that persons machine combine, for resolve the very complicated problem to look for the best path.We come in sight of the control that links after the electric appliances in various situation, that is already the that
26、 time generation past, now of after use in the mold a perhaps simple equipments of grass-roots control that the electric appliances can do for the low level only; And the PLC emergence also became the epoch-making topic, adding the vivid software control through a very and stable hardware, making th
27、e automation head for the new high tide.The PLC biggest characteristics lie in: The electrical engineering teacher already no longer electric hardware up too many calculations of cost, as long as order the importation that the button switch or the importation of the sensors order to link the PLC up
28、can solve problem, pass to output to order the conjunction contact machine or control the start equipments of the big power after the electric appliances, but the exportation equipments direct conjunction of the small power can.PLC internal containment have the CPU of the CPU, and take to have an I/
29、 O for expand of exterior to connect a peoples address and saving machine three big pieces to constitute, CPU core is from an or many is tired to add the machine to constitute, mathematics that they have the logic operation ability, and can read the procedure save the contents of the machine to driv
30、e the homologous saving machine and I/ Os to connect after pass the calculation; The I/ O add inner part is tired the input and output system of the machine and exterior link, and deposit the related data into the procedure saving machine or data saving machine; The saving machine can deposit the da
31、ta that the I/ O input in the saving machine, and in work adjusting to become tired to add the machine and I/ Os to connect, saving machine separately saving machine RAM of the procedure saving machine ROM and dates, the ROM can do deposit of the data permanence in the saving machine, but RAM only f
32、or the CPU computes the temporary calculation usage of hour of buffer space.The PLC anti- interference is very and excellent, our root need not concern its service life and the work situation bad, these all problems have already no longer become the topic that we fail, but stay to our is a concern t
33、o come to internal resources of make use of the PLC to strengthen the control ability of the equipments for us, make our equipments more gentle.PLC language is not we imagine of edit collected materials the language or language of Cs to carry on weaving the distance, but the trapezoid diagram that t
34、he adoption is original after the electric appliances to control, make the electrical engineering teacher while weaving to write the procedure very easy comprehended the PLC language, and a lot of non- electricity professional also very quickly know and go deep into to the PLC.Is PLC one of the adva
35、ntage above and only, this is also one part that the people comprehend more and easily, in a lot of equipments, the people have already no longer hoped to see too many control buttons, they damage not only and easily and produce the artificial error easiest, small is not a main error perhaps you can
36、 still accept; But lead even is a fatal error greatly is what we cant is tolerant of. New technique always for bringing more safe and convenient operation for us, make we a lot of problems for face on sweep but light, do you understand the HMI? Says the HMI here you basically not clear what it is, a
37、lso have no interest understanding, change one inside text explains it into the touch to hold or man-machine interface you knew, and it combines with the PLC to our larger space.HMI the control not only is reduced the control press button, increase the vivid of the control, more main of it is can se
38、quence of, and at can the change data input to output the feedback with data, control in the temperature curve of imitate but also can keep the manifestation of view to come out. And can write the function help procedure through a plait to provide the help of various what lies in ones power, the one
39、 who make operate reduces the otiose error. Currently the HMI factory is also more and more, the function is also more and more strong, the price is also more and more low, and the noodles of the usage are wide more and more. The HMI foreground can say that think to be good very.At a lot of situatio
40、ns, the list is a smooth movement that cant guarantee the equipments by the control of the single machine, but pass the information exchanges of the equipments and equipments to attain the result that we want. For example fore pack and the examination of the empress work preface, we will arrive wrap
41、ping information feedback to examine the place, and examine the information of the place to also want the feedback to packing. Pass the information share thus to make both the chain connect, becoming a total body, the match of your that thus make is more close, at each other attain to reflect the re
42、sult that mutually flick.The PLC correspondence has already come more body now its value, at the PLC and correspondence between PLCs, can pass the communication of the information and the share of the dates to guarantee that of the equipments moderates mutually, the result that arrive already to rep
43、air with each other. Data conversion the adoption RS232 between PLC connect to come to the transmission data, but the RS232 pick up a people and can guarantee 10 meters only of deliver the distance, if in the distance of 1000 meters we can pass the RS485 to carry on the correspondence, the longer di
44、stance can pass the MODEL only to carry on deliver.The PLC data transmission is just to be called a form to it in a piece of and continuous address that the data of the inner part delivers the other party, we, the PLC of the other party passes to read data in the watch to carry on the operation. If
45、the data that data in the watch is a to establish generally, that is just the general data transmission, for example today of oil price rise, I want to deliver the price of the oil price to lose the oil ally on board, that is the share of the data; But take data in the watch for an instruction proce
46、dure that controls the PLC, that had the difficulty very much, for example you have to control one pedestal robot to press the action work that you imagine, you will draw up for it the form that a procedure combine with the data sends out to pass by. The form that information transport contain singl
47、e work, the half a work and the difference of a workers .The meaning of the single work also is to say both, a can send out only, but a can receive only, for example a spy he can receive the designation of the superior only, but cant give the superior reply; A work of half is also 2 and can send out similar to accept the data, but cant send out and ac
