基于西门子PLC的铸造车间热能回收控制系统的设计

  基于西门子PLC的铸造车间热能回收控制系统的设计      

摘要：随着工业的发展，对于大型的铸造车间，如何进行余热能回收，并且如何利用好这些热量已经成为了必须要面对的问题，于是， 诞生了很多铸造车间热能回收的设计和方法，空气压缩机的余热能回收就是一种实用性强，性价比高的热能回收方式。由于大型工厂铸造车间里的空气压缩机能量消耗很大，但是也为工厂提供了大部分的动力源，根据调查显示，在大部分生产型的工厂中，空气压缩机消耗的能量占生产总消耗的10%-35%，铸造行业中能源消耗是一个企业的重点，也是非常影响环境的，在国家大力倡导环境保护的今天，如何做好废热能回收，并且利用这些废热，让它产生价值，成为了很多企业的首要任务。此设计通过高温润滑油与水做交换，产生热水，这些热水，可以作为工业用水和空调用水。这样一举两得，既节能，又减排。本文的主要内容大致可以分为以下三点：调研余热能回收领域的发展现状，综合国内外发展状况对未来进行展望。同时及针对性的对国内现状提出问题并寻求解决之道。针对铸造车间热能回收的现场环境和通过可编程控制器对热能回收系统的控制原理的介绍。对于西门子PLC与触摸屏的选型和控制线路接线的设计。论文的设计方案最后在铸造车间热能回收系统上进行了调试，根据现场的调试结果显示，本系统有良好的控制效果。因此对于需求量大的企业来说，具有一定的实用性。

关键词：西门子PLC；热能回收:节能减排

Design of Heat Recovery Control System in Foundry Workshop Based on Siemens PLC 

Abstract：With the development of industry, for large casting workshops, how to recover the waste heat energy and how to make good use of the heat energy has become a problem that must be faced. As a result, many designs and methods for heat energy recovery in casting workshops have been born. The waste heat energy recovery of air compressors is a practical and cost-effective heat energy recovery method. As the energy consumption of the air compressor in the casting workshop of a large factory is very large, but it also provides most of the power source for the factory. According to the survey, in most production factories, the energy consumed by the air compressor accounts for 10%-35% of the total production consumption. The energy consumption in the casting industry is the focus of an enterprise and also has a great impact on the environment. Today, when the country strongly advocates environmental protection, how to properly recycle waste heat energy and make use of the waste heat to generate value has become the primary task of many enterprises. This design exchanges high temperature lubricating oil with water to generate hot water, which can be used as industrial water and air conditioning water. This can kill two birds with one stone, both saving energy and reducing emissions. The main contents of this paper can be roughly divided into the following three points: to investigate the development status of waste heat energy recovery field, and to look forward to the future based on the development status at home and abroad. At the same time, it also puts forward problems and seeks solutions to the current situation in China. In view of the on-site environment of heat energy recovery in the casting workshop and the introduction of the control principle of the heat energy recovery system through the programmable controller. For Siemens PLC and touch screen selection and control line wiring design. Finally, the design scheme of the paper is debugged on the heat energy recovery system of the casting workshop. According to the field debugging results, the system has good control effect. Therefore, it has certain practicability for enterprises with large demand.

Keywords :SIEMENS PLC; Heat recovery；Conserve energy,reduce emissions

第 1 章 绪论

1.1 引言

在铸造业领域PLC所占据的重要位置不言而喻，对于国民经济的发展而言，PLC技术及工业有着十分显著的推动作用。其工艺和应用和人们的日常生活息息相关。生活各个领域的家电器物都离不开PLC技术。随着生活生产力的提高，目前铸造业已经发生了翻天覆地的变化。这种变化体现在方方面面，其中主要是技术水平、产品质量方面等。中国铸件的质量得到了显着提高，主要是铸件的生产过程与之前大量废弃物的下降相比。目前这一行业的铸件精度有很多可以选择的标准，例如几何精度、尺寸精度等等。其所表现出来的力学性能已经充分达到了国际上的标准水平。在国内外的相关展览会上，中国的铸件公司已经有足够的能力展出产品，并且在国内外赢得了高度的认可和声誉。这意味着中国在铸造技术方面已经有了极大的提升。和国外发达国家的水平以及基本持平。

自从进行工业方面的改造之后，数控技术逐渐趋向于自动化与智能化。

能源是人类面临的主要问题，能源消耗对环境的污染，城市大气环境对悬浮颗粒物的影响，SO2，NOx，CO主要是能源消耗的后果，影响“全球环境”，如CO2温室气体排放也主要来自能源消耗。城市大量的能量消耗，使热岛效应也越来越明显。建筑的方向是一个具有热能回收能力的“绿色建筑”。

一、选题简介、意义

随着机械制造的发展，在铸造车间的生产加工过程中，对于温度的要求也越来越高。目前国内大部分机械制造的企业的铸造车间,由于缺少专业的热能回收装置,在生产过程中将工件出炉后采用的冷却方式,直接将热量散发,造成了资源的巨大浪费,提高了生产成本,同时也不符合国家提出的节能减排的口号。

本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种设计合理、操作方便、安全稳定且具有废热收集、废热转换以及废热再利用的装置。本实用新型的技术方案是:包括蓄热水池以及其内设有的换热器，所述换热器上分别设有进、出水管。即在水池内装入水后，将需要冷却的工件放入水池中回收热量，同时由进水管通入冷水，然后通过换热器充分换热，将冷水换热升温并从出水管流出作为工业或者生活用水使用。上述方案可进一步改进为:所述的进水管上设有压力阀其目的是防止因为热胀冷缩导致的换热管内水压升高大于进水水压，而涨裂换热器。

本课题是在实际的企业生产中的所用运用到的一个中小型的项目。这几年，我国在铸造车间热能回收控制技术上不断的突破创新，更新改良，在现在这样的智能制造技术迅速发展的背景下，我国的铸造车间热能回收控制技术的发展趋势获得了很大的提升。我们在使用这一套控制过程中不断地改进了热能回收的方法，提高了热能回收的效率，铸造车间热能回收已经朝着智能制造化的产业方向开始逐渐发展。铸造车间热能回收已经不单单是通过操作一台PLC去控制转而发展成了多台PLC分布式的控制方式还有智能化电气设备的网络化控制，这不仅是技术的更新换代，而且是一种自动化发展的趋势。

二、 课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）              

 课题研究      PLC的铸造车间热能回收控制系统的设计与实现

     研究内容      

                   a 可以在触摸屏界面上或PC控制界面上进行位置控制及设置，可进行调试；

                   b 设备运行状态下可以实现无人化操作，保证运行流畅；

                   c 当设备的整体流程中出现故障时要停止；并且熟悉急停的等操作和按钮；

      解决问题     a 阅读相关PLC选型手册，学会如何设置通讯和称重模块参数；

                   b 电气原理图制作；

  预期目标     实现系统稳定运行、运停报警基本功能。能完成可变性要求；

  研究步骤     1、了解西门子PLC的编程方法和思路

                   2、设计设备运行过程中的工艺流程

                   3、清楚发铸造车间热能回收的软、硬件组成

                   4、如何实现整体化的操作以及工艺步骤的设置调整

                   5、触摸屏上实现上下料的过程控制

目 录

1.1引言

基于西门子PLC的铸造车间热能回收控制系统的设计 II

第 1 章 绪论 2

1.1 引言 2

1.2 课题的产生与意义 2

1.3 本次课题要解决的问题 2

第 2 章 设计方案及原理 2

2.1 热能回收控制系统工艺要求 2

2.2 热能回收控制系统的设计要求 2

2.3 控制方案介绍 2

2.3.1 冷干机控制 2

2.3.2 实时监控数据和控制调节设备的相关参数 2

2.3.3 自压力控制 2

2.3.4 安全控制 2

2.4 本系统部分硬件结构布局 2

第 3 章 系统硬件设计 2

3.1 系统电气原理图 2

3.1.1 PLC接线图 2

3.1.2 I/O分配表 2

3.2 触摸屏 2

3.3 西门子SB CM01通讯模块 2

3.3.1 西门子SB CM01通讯模块主要参数： 2

3.3.2 串口信号通信板-SB CM01 2

3.3.3 串行通讯接口 2

3.4 SB CM01与PLC通讯（Modbus RTU通讯） 2

3.5 系统PLC选型 2

3.5.1 PLC简介 2

3.5.2 PLC的类型 2

3.5.3 PLC的编程语言 2

3.5.4 PLC型号的确定 2

第 4 章 软件设计 2

4.1 编程软件 2

4.2 PLC程序编写 2

4.3 人机交换界面 2

4.4 参数设置 2

第 5 章 系统调试 2

5.1 PLC通讯程序调试 2

5.2 虚拟仿真测试 2

第 6 章 结论 2

致谢 2

主要参考文献 2

附录 2

参考文献

[1]陈伯时. 交流调速系统(第3版)[J]. 电气传动, 2013(10):27-27.

[2]郭琼, 姚晓宁, 单正娅,等. 现场总线技术及其应用[M]. 机械工业出版社, 2014.

[3]郭琼. PLC应用技术[M]. 机械工业出版社, 2009.

[4]浣, 余文勇. 机器视觉自动检测技术[M]. 化学工业出版社, 2013.

[5]刘介才. 工厂供电.第5版[M]. 机械工业出版社, 2010.

[6]刘小春, 张蕾. 电机与拖动.第2版[M]. 人民邮电出版社, 2015.

[7]任云丽, 来长胜. 西门子触摸屏在过程监控中的应用[J]. 机械工程与自动化, 2017(6):197-198.

[8]石学勇. 西门子触摸屏的组态和编程[J]. 科技资讯, 2017, 15(3):18-18.

[9]田海, 崔桂梅, 王晓红,等. 西门子PLC控制网络的配置策略与应用[J]. 电气传动, 2010, 40(1):76-80.

[10]王爱广黎洪坤. 过程控制技术[M].