基于plc的氧化铝粉末自动输送系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)

基于plc的氧化铝粉末自动输送系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

产生的静压力移动物料输送 ,气流速度相对较低。 当气体流速降 低 到某一临界值时 ,流动阻力陡然增大 ,固态物质停滞在管底 ,管道内气流的有效通道减少 ,气速在该段增大 ,将停滞的物料由表及里地吹走 ,随着管道有效截面积空间的增大 ,气流 速度又将降低 ,固体物料又会停滞 ,如此循环往复 ,物料像沙丘移动式的流态化状态向前移动 ,即所内蒙古科技大学毕业设 计 说明书（毕业 论文 ） 谓的浓输送。 垂直管道中物料运动的原理类同于水平管道中的情况 ,即受到气流向上的推力作用 ,气流速度必须大到足以克服物料悬浮的流速时 ,输送方可进行。 浓相输送技术的关键是要保持持续的流态化物料和输送管道的畅通 ,因此采用特殊设计的内套管式的输送管道 ,气流通过内管导入输送料管中 ,使流态化的物料变成长度近似相等的料栓 ,料栓长度越短 ,所需的输送空气压力就越小。 浓相输送技术的主要设备包括内套管 ,压力容器 ,带冷冻除湿的压缩空气网络 ,各种阀件 ,电控元件和自动控制设备等。 压力容器的主要作用是将所需要输送的物料压送到浓相输送管道中 ,压力容器由压力容器体、进料阀、进 /排气阀、锥形出口阀及控制盘等组成 ,压力容器通过进料管道与贮料仓相联 ,其出料口与浓相输送管道相接。 压力容器是一个间歇性操作系统 ,在常压下压力容器内装满将要输送的物料 ,然后通过阀门封闭所有的开孔。 输送时 ,打开加压阀 ,用压缩空气对压力容器内部加压 ,同时打开输送阀 ,待压力容器达到规定的压力时 ,打开出料阀 ,压力容器内的物料便压送到输送管道 ,再通过输送管道把物料输送到指定的地点。 浓相输送虽然具 有稀相输送无法比拟的优越性 ,但也有一些不足之处。 作为一种新型的输送方法 ,它比较适用于卸料站至储仓或是储仓对储仓的两点输送方式 ,这样处理工艺配置机动灵活 ,又便于实现自动化控制。 但不太适用于电解槽上的供配料系统 ,尤其是横向排列的大型预焙槽 ,如果采用浓相输送方式上槽 ,控制技术复杂 ,需要有专门的输送阀件 ,设备成本较为昂贵。 超浓相输送 超浓相风动溜槽输送即是利用氧化铝具有较好的充气性和流动性的特点 ,采用适当压力的空气将料室中物料悬浮松动 ,溜槽以一定的斜角安装 ,当低端卸料阀开启时 ,悬浮疏松的物料在压差和物 料重力作用下自动卸出。 超浓相输送是基于物料具有的潜在流化特性来输送。 所谓流态化是一种使固体颗粒通过与气体或流体接触转变成类似流体状态内蒙古科技大学毕业设 计 说明书（毕业 论文 ） 的操作。 在目前输送粉末物料的流化是通过一个多孔透气层来完成的。 多孔透气层 (或称为沸腾板 )将输送槽分为上下两部分 ,上部装有粉状物料 ,下部是气腔。 当气腔中没有外压时 ,气体是常压 ,物料粒子呈静止状态。 当气腔中外加 Pf 的压力时 ,气体就通过多孔板进入上部粉状物料层 ,填充粉料层的空隙 ,当气流达到一定速度时 ,粉状粒子之间原有的平衡被打破 ,同时其体积增大 ,假比重减小 ,粒子之间的内摩擦角及壁摩擦 角都接近零 ,这样粉状物料就成了流体。 利用粉状物料的这一特性进行输送 ,即是超浓相输送。 超浓相输送不需要压缩空气作为输送动力 ,只需较低压力的空气活动物料。 输送过程中固气比极高 ,有资料报道可以达到 500∶ 1,空气压力只需 100Pa 左右 ,所以采用一般的离心风机即可。 浓相输送系统的主要设备就是风动溜槽和离心风机。 风动溜槽没有运动的机械部件 ,维修工作量小 ； 显密度接近最大 ,因此输送浓度高。 输送速度低 ,管件磨损小 ,气体对氧化铝粒子的破损小。 输送压力低 ,普通风机就能满足输送要求 ,可以完全实现自动化操作 ,而且控制无件很少 ,控 制操作过程也较为简单。 但与浓相输送相比 ,在配置上有较大的制约 ,不像浓相输送那样能够做到因地制宜。 超浓相输送技术较为复杂，我国现阶段还没有完全掌握这项技术。 目前 ,在 平果铝厂、白银铝厂、云南铝厂、丹江铝厂等大型铝厂 所 运用浓相输送和超浓相输送技术 ,都已顺利地投产 ,生产运行状态良好。 系统设计目标 铝厂的卸料站距离双层氧化铝储料仓较远，气力输送系统要完成氧化铝粉末从卸料站到双层氧化铝储料仓的远距离输送。 本设计采用气力输送方式中的浓相输送技术，双仓交替供料方式；控制方式采用 PLC 控制方法，并设计手动控制箱。 系统需要的最大输送距离 280 米， 最短输送距离约 200 米， 浓相输送系统每天输送氧化铝 720t 以上。 浓相输送系统用压缩空气由厂区车站空压站提供 ,压力≥。 能够满足中小型铝厂的正内蒙古科技大学毕业设 计 说明书（毕业 论文 ） 常的供料需要。 本章小节 比较 多种物料的输送方式，结合 铝厂中输送 氧化铝粉末的 要求 ，本设计采用浓相气力输送方式。 浓相输送技术的开发， 可以 有效地保障了预焙槽生产工艺对氧化铝输送的技术要求 ,改变了我国 中小型铝厂中 氧化铝输送技术相对落后的局面 ,可作为国内其它铝厂改造氧化铝输送技术的示范。 PLC 控制器能够很好地投入生产使用 ,对输送过程能 够进行可靠地、有效地控制 ,两仓之间能够很好地相互配合进行高效率地输送。 本设计方案工艺配置灵活 ,基建投资少 ,自动化程度高 ,操作控制程序简单。 就目前国内 中小型铝厂 的输送技术水平而言 ,是一种较为先进的、可靠的、经济合理的输送方案。 内蒙古科技大学毕业设 计 说明书（毕业 论文 ） 第二章 氧化铝粉末浓相输送系统 设计 本设计 中 采用两套浓相输送系统的双仓交替送料方式，实现连续供料， 可以 有效地保障了预焙槽生产工艺对氧化铝输送的技术要求。 浓相输送系统组成及主要设备 浓相输送技术是由压力罐系统、浓相管和 PLC 自动控制设备等组成。 属 于 气力输送中的静压输 送技术 ,其采用炼制的内管与外管相配合。 压力罐系统 压力罐系统是浓相输送的重要设备 ,它是由压力罐、出料装置、喷射装置、排气装置和控制阀门等共同组成。 压力罐系统是物料在罐中均匀气化达到理想固气比的设备 ,从而确保物料浓相输 送 过程顺畅。 当 压缩空气进入 压力罐的 气缸 后 ,气缸的活塞杆运动带动连杆机构 ,通过连杆机构带动锥阀上下运动同时打开锥阀。 物料从压力罐的顶部下料口进入 ,当需要向压力罐加料时 ,气缸工作 ,锥阀打开 ,物料进入压力罐。 当压力罐里的物料达到要求的高度时 ,压力罐上的料位计发出信号 ,气缸杆缩回 ,锥阀向上运动 ,关闭锥阀 ,停止 加料。 物料的排出是由罐底的 出料 管来完成的 ,出料 管与水平方向成夹角 ,在 出料 管的对面有一 个助吹 管。 助吹管管 口接压缩空气 ,吹动物料 ,使物料顺利从 出料 管排出。 内蒙古科技大学毕业设 计 说明书（毕业 论文 ） 压缩空气进气口针 形阀压 力 平 衡 阀助 吹 阀输 送 阀压 力 罐 本 体高 料 位 计低 料 位 计排气管道排 气 阀充 料 锥 阀进料口物 料 出 口物 料 出 口 阀加 压 管 道助 吹 管 道吹 送 管 道 图 压力罐工艺图 设计压力 最高工作压力 试验压力 腐蚀裕度 焊缝系数 介质 氧化铝 设计温度 35℃ 主要材料 Q235 A 容积 10m3 容器类别 Ⅰ 类 内蒙古科技大学毕业设 计 说明书（毕业 论文 ） 压力容器所用材料的质量和规格 ,应符合相应的国家标准、行业标准的规定。 压力容器的选材应根据压力容器的使用条件、材料的焊接性能 ,容器的制造工艺以及经济合理性来选择。 浓相管 浓相管是由特制的内管和外管共同组成 ,内管焊接在外管的内上壁 ,外管为物料输送管 ,内管为压缩空气管。 内管每隔一段距离上开有一特制孔 ,使物料进入浓相管后被分割成料栓而向前流动 ,实现物料的输送。 不同规格的浓相管用法兰联接 ,浓相输送管线阻力发生变化的地方采用特制的分流器联接 ,减少氧化铝输送 过程的阻力和磨损。 浓相输送系统工作原理 浓相输送系统 的工作原理是：物料进入压力罐中后经压缩空气加压呈沸腾状态 ， 并维持这一状态 ， 确保物料进入特制的浓相管中就被压缩空气分割 成一段一段的料栓向前流动 ， 将电解生产所需的氧化铝料输送到净化储仓中。 其能耗、管壁磨损和氧化铝破损都较低。 输送管道内风速一般为 3m/s,气料 比为 30。 由于浓相输送系统设备运行可靠、密闭性好、输送效率高、能耗低等特点 ,已被广泛应用于铝厂的氧化铝输送中。 浓相输送系统的工艺流程 氧 化 铝 仓 库1 压 力 罐 2 压 力 罐双 层 氧 化 铝储 料 仓浓相双管输送 内蒙古科技大学毕业设 计 说明书（毕业 论文 ） 图 氧化铝浓相输送工艺简图 本设计采用无压进料，正压出料的输送方式。 当为电解槽供料的双层氧化铝储料仓的料位下降到某一位置时，表明需要补充氧化铝粉料，储料仓就给浓相输送系统发一个送料信号，氧化铝浓相输送系统收到信号后开始送料。 当双层氧化铝储料仓的料位达到上限，就发出停止供料信号，浓相输送系统收到信号后，停止供料。 浓相输送系统的输送过程分为三个阶段： 进料阶段 当浓相系统收到供料信号后，压力罐的排空阀开启，用来排出装料过程中带入罐内的空气。 打开充料锥 阀，卸料站的氧化铝粉料在重力的作用下落入罐内，下料供风阀打开，使装料过程顺利进行。 此时气源入口阀和出料阀关闭。 当压力罐中的射频导纳料位开关检测到罐内的料位达到设定高度时，料位高报警。 系统发出控制信号，关闭下料供风阀，然后关闭充料锥阀，再关闭排空阀，停止供料和排气。 加压流化阶段 当关闭充料锥阀后，控制器检测压缩空气总管压力是否高于出料设定值（低则报警），双层氧化铝储料仓的料位是否低于上限。 当满足上述条件时，打开输送阀，为管道加压；打开压力平衡阀、助吹阀为压力罐加压，当控制器检测压力罐内的压 力和输送管道压力达到要求，表明罐内物料已被流化。 此时，打开物料出口阀，进入输送阶段。 输送阶段 物料出口阀打开后，由于压力作用，空气和物料向管道流出，输送开始。 压力罐内物料开始下降。 此时，进气阀仍然开着，物料始终处于边流化边输送的状态。 当控制器检测到射频导纳料位开关低于设定高度时，料位低报警。 此时，依次关闭压力平衡阀、助吹阀、物料出口阀。 隔一段时间后，当确认管道中的物料全部输送到双层氧化铝供料仓时，关闭输送阀。 完成一次输送循环，压力罐进入新的循环。 内蒙古科技大学毕业设 计 说明书（毕业 论文 ） 浓相输送系统的控制装置的选择 DCS 与 PLC 都是应用于自控领域的控制系统。 随着工业生产的快速发展 ,工业自动化程度越来越高 ,对自动控制系统的可靠性、可操作性的要求越来越高。 PLC 与 DCS无疑是目前自动控制系统中最为流行的两大工具。 基于 DCS、 PLC 的控制系统结构及特点： DCS(Distributed Control System)，又称为集中分散型控制系统 ,简称分散控制系统。 DCS 是以微处理器为核心 ,实现地理和功能上相对分散的控制系统 ,通过数据通道把各个分散点的信息集中起来 ,进行集中的监视和操作。 它具有事故分析、性能计算、历史数据存储、 分析、各种报表生成、打印等功能 ,目前已经在国内外得到非常广泛的应用。 在DCS 系统中 ,测量变送 ,执行器一般由模拟仪表来完成 ,它们与控制室的监控计算机共同构成控制系统 ,是模拟和数字混合系统 ,可实现高级复杂规律的控制。 可编程控制器 (PLC)自动控制装置 ,是一种嵌入式的工控机 ,它以顺序控制为主 ,回路调节为辅 ,能完成逻辑判断、定时、计数记忆和算术运算等功能。 既能进行开关量控制 ,又能进行模拟量控制 ,还具有通信功能。 在单台设备自动化、多台设备自动化和整个工厂的生产过程中 ,PLC 发挥着重要作用。 1. DCS 是计算机技术 、控制技术和网络技术高度结合的产物。 从结构上划分 ,DCS包括过程级、操作级和管理级。 过程级主要由过程控制站、 I/O 单元和现场仪表组成 ,是系统控制功能的主要实施部分。 操作级包括 :操作员站和工程师站 ,完成系统的操作和组态。 管理级主要是指工厂管理信息系统 (MIS 系统 ),作为 DCS 更高层次的应用 ,目国内应用这一系统的行业较少。 DCS 的关键技术在于网络 ,从上到下是树状拓扑和并行连续的链路结构 ,中间站联接计算机、现场仪器仪表和控制装置。 PLC 从结构上分为固定式和组合式 (模块式 )2 种。 固定式 PLC 包括 CPU 板、 I/O 板、内蒙古科技大学毕业设 计 说明书（毕业 论文 ） 显示面板、内存块、电源等 ,这些元素组合成一个不可拆卸的整体。 模块式 PLC 包括 CPU模块、 I/O 模块、内存、电源模块、底板或机架 ,这些模块可以按照一定规则组合配置。 PLC 的关键技术在于其内部固化了一个能解释梯形图语言的程序及辅助通讯程序 ,梯形图语言的解释程序的效率决定了 PLC 的性能 ,通讯程序决定了 PLC 与外界交换信息的难易。 对于简单的应用 ,通常以独立控制器的方式运作 ,不需与外界交换信息 ,只需内部固化有能解释梯形图语言的程序即可。 ,DCS 网络是整个系统的中枢神经，比利时公司的 MACS。