基于PLC自动加料机控制系统设计

安毅 贵州大学 大数据与信息工程学院

1 自动化控制概述

1.1 自动化控制的研究内容

实现自动化的控制可以直接达到预期目标，在一个完整的操作过程当中，只用到了少量的人工，甚至完全不需要人工来进行操作，整个过程由系统或者机械设备就能完成，使生产管理的目标得以实现。正是由于这种自动化的技术，使我们的劳动生产率得到了大大的提升，工人的工作环境也得到了改善，从而对周边环境也起到了保护的作用。

在对机械设备和生产进行管理的过程中，自动化控制的处理、判断、分析和控制等工作，都是根据人们的需要直接进行的，在实现目标的整个过程中，不需要人工的参与。在我们生产生活的各个领域，自动化技术都得到了广泛的应用。自动化技术的发展在一定程度上使人体器官的功能得到了扩展，减轻了人们体力和脑力劳动的负担，使人们的工作环境得到了很好的改善。另外，自动化的生产生活方式，使人们的思维发生了改变，使人们认识和改变世界的能力得到提升。所以，自动化技术的进步可以推动社会发展的进步，对一个国家的科学技术、工业、国防的发展有着非常重要的意义。

1.2 自动化控制的研究现状

自动化控制的发展并不是一成不变的，它是一个动态的、漫长的过程。自动化在人们以前看来，指的是自动化目标是通过机械的动作来实现的，而不是人为的劳动，但是这种想法在本质上还没有完全摆脱手工的劳动，并没有完全取代人类的劳动。后来随着科技和社会的发展，计算机和信息技术也在不断的进步，现在的自动化技术甚至可以完全取代人类简单的劳动。自动化技术结合计算机技术，通过特定的指令或者是机器设备，来帮助人类或者是完全取代人类的脑力劳动，这才是真正意义上的自动化。

1.3 自动化控制的发展趋势

自动化控制的发展越来越稳定、越来越先进，并且越来越可靠，与此同时，自动化控制下的生产线面临的工作强度也越来越大，其工艺也越来越有设计性。目前，我国在机械制造业、焊接、切割、自动化铸造、热处理、装配等方面都已经实现了自动化，而且综合性的自动化生产线也得以实现，比如说包装、加工、装配、制造等工艺。生产线实现自动化的控制可以提高劳动生产率和产品的质量，使整个生产过程变得更加稳定，改善了员工的工作环境，使员工的身体健康得到保障，并且对环境保护也有很大的意义。

2 自动上底料系统的设计方案

2.1 需求分析

要求设计一台可以自动上底料的锅炉，用到了设备主要有斗式提升机、料仓、螺旋给料机以及刮板运输机这4个部分。这些操作在主控室全部进行，每个设备上除了有停止和启动这两个按钮之外，还有一个开关来铁PLC提供输入。

控制上底料系统的方式，有手动独立和自动连锁这两种。在开始或者停止供应煤炭的时候，每台设备进行开始或停止的动作都要按照顺序进行，并且在启动和停止的时候，要在每台设备之间设置一个合理的间隔。启动时设备的间隔为20秒，停止时可以根据不同的设备设置成10秒，20秒或者是30秒这三种，这样做可以保证停车后没有煤炭的剩余。

在设备投入实际的生产中时，即使有一台设备发生故障，也要及时发出警报并且停止整个生产，停车的顺序要遵循从前到后的原则，立即停止前面的设备，后面的设备根据延迟的顺序连锁停车。停车之后可以根据情况选择启动备用的设备，如果情况极其特殊，也可以同时用两台设备交叉进行供电，此时每个设备的装载和运行的情况也要显示出来，一旦发现问题及时发出警报并停车。

2.2 系统机械本体设计方案

根据现场测量的数据显示，要在离地面7米高的工作平台上安装锅炉刮板运输机。所以，自动化上底料的系统，需要把装置提升从而将底部材料运输到工作的平台上，之后再利用相应的设备将底料从提升器的位置开始进行输送。

根据上面的分析，我们可以得知组成火电厂循环流化床锅炉自动上底料系统的有4个部分，即斗式提升机、料仓、螺旋给料机以及埋式刮板机。通过埋式刮板输送机，把需要的底料运送到炉前的刮板机上实现自动加料，每个设备采用的都是箱式或者埋式的密封，这样可以减轻对环境的污染，也可以使工人的身体健康得到很好的保障，对环境保护有很好的意义。

设计方案如图2-1所示。

图2-1 自动化上底料系统设备方案

3 系统硬件设计

3.1 PLC 选型

随着现代科技的发展，自动化水平也越来越高，市场上的PLC产品琳琅妈妈木，可编程控制的功能也越来越完善。在设计系统硬件的时候，对PLC产品型号的选择也是很重要的，合理的选择可以使整个控制系统的既是治标得到提升，不仅可以满足当前的需要，还能满足未来很长一段时间内对控制系统发展的要求。在对PLC产品做出选择的时候，需要对上面提到的情况进行综合的考虑，假如将来有了扩大内存的需要，只需要改变一个简单的模块即可，或者是想要增加外围的话，也只需要一个可用的通信接口即可。反之，如果没有考虑到上面提到的情况，所选择的PLC系统就不能顺应时代的发展，很快就会被淘汰。

对自动上底料需要实现的功能进行充分的考虑后，我们选择的PLC型号是西门子的S7-200，因为它有着比较高的可靠性，在使用和扩展时也比较方便，对于一些比较复杂的中小型控制系统，它完全可以使用。我们选用CPI226作为基本的CPU单元，形成24输入/16输出，IO点总共有40个。在连接的过程中将模块扩展为7个，最大程度上可以将IO点。扩展到248个。

3.2 变频器选型

变频器技术与当代计算机技术、电子信息技术相结合，再配合自动控制的原理，到目前为止已经成为社会上发展最快的技术之一。在其发展的过程中，原本的直流调速被取代，已经变成现在的交流调速，这对电气技术的发展带来了历史性的编个。在工艺中使用变频器可以提高产品的质量，实现技术的进步。选择一个型号合理的变频器，就可以得到一个自动化控制的系统。这个系统中3个变频器选择的型号如表4-1所示。

4 结论

在工业自动化控制中，锅炉自动上底料系统有着非常高的价值，虽然到目前为止，这个技术只是运用继电器技术和可编程控制器改造了控制系统，但是随着自动化技术的不断进步，单机和整机的容量也在不断扩大，自动化上底料系统也能得到充分的发展，比如说其规模的扩大、控制器技术的发展以及自动化程度的提高等。