铁路抑尘站PLC喷洒控制系统的设计
摘要：随着经济的快速发展，煤炭生产企业运量快速增长。在煤炭运量快速增
长的同时，煤炭运输和装车引起的扬尘影响铁路周边环境问题，一直是影响各局货场及运输周边环境环保问题的主要因素。为此，大力推动煤炭抑尘项目的发展，努力建设和探索运输与环境和谐的煤炭运输形式已经得到铁道部高度重视。 目前，抑尘剂喷洒多数企业采用人工上车喷洒的全手工作业方式，其效率低下，费时费力的，同时存在各种不安全隐患。少数企业新装了喷淋基站，但其喷洒量不能有效控制，没有完整的数据跟踪机制，不能对已经作业的信息进行查询和共享。目前针对抑尘剂喷洒现状开发出了一套全自动抑尘剂喷洒系统，此系统可以在车辆行进中喷洒，无需人工现场参与。大大提高作业效率，均匀控制喷洒流量，避免浪费等，便于数据跟踪和查询，完全可以作为喷洒收费的依据等。
在铁路煤炭运输过程中,吹落的煤尘不铁路抑尘站喷洒控制系统是在可编程PLC控制器的信号输入端连接与安装在喷洒机上的测算列车车速的三个红外光电开关；用于控制喷洒泵起动并控制流量变频调速器，用于转筒转动控制步进电机转动的交流接触器。本实用新型解决了铁路抑尘剂喷洒自动化的问题，而且计量准确，喷洒均匀，还避免遗漏到车厢空档的铁轨上。
关键字：变频调速； PLC；监控系统；伺服电机；
摘要..................................................................................................................................1 第1章 绪论 .................................................................................................................3 1.1抑制铁路运煤扬尘污染的方法 ............................................................................3 1.2 铁路抑尘站喷洒控制系统的背景和意义 ...........................................................3 1.3 国内研究概况 .......................................................................................................4 1.4 设计任务及要求 ...................................................................................................4 第2章 铁路抑尘站喷洒控制系统 .............................................................................6 2.1铁路抑尘站喷洒控制系统 ....................................................................................6 2.1.1 系统的组成.....................................................................................................6 2.1.2 系统的特点.....................................................................................................6 2.2 课题研究的对象 ...................................................................................................6 2.3铁路抑尘站喷洒控制系统的及工作原理 ............................................................7 2.3.1 系统的构成.....................................................................................................7 2.3.2 工作原理.........................................................................................................9 第3章 器件的选型及介绍 .......................................................................................11 3.1 可编程控制器 .....................................................................................................11 3.1.1简介PLC .........................................................................................................11 3.1.2 PLC的特点 .....................................................................................................12 3.1.3 PLC的主要功能 .............................................................................................13 3.1.4PLC的工作过程 ..............................................................................................14 3.1.5 PLC的经济分析 .............................................................................................15 3.1.6 PLC发展状况及趋势 .....................................................................................15 3.1.7 PLC的选型 .....................................................................................................16 3.1.8 PLC的接线 .....................................................................................................16 3.2 控制元件 .............................................................................................................18 3.2.1变频器............................................................................................................18 3.2.2伺服电机........................................................................................................22 3.3检测元件 ..............................................................................................................27 3.3.1超声波液位计................................................................................................27 3.3.2 温度变送器...................................................................................................27 3.3.3 压力变送器...................................................................................................28 3.3.4电磁流量计....................................................................................................28 3.4原件表 ..................................................................................................................29 3.4.2.硬件接线图 ...................................................................................................30 第4章 PLC控制及编程.............................................................................................32 4.1 PLC控制实现的控制功能和控制方法 ...............................................................32 4.2 PLC的I/O点分配 ................................................................................................32 4.3 PLC软件设计 ...................................................................................................33 4.3 PLC梯形图 ...........................................................................................................35 第5章 结论 ...............................................................................................................42
致 谢..........................................................................................................................44 参考文献........................................................................................................................45
第1章 绪论
1.1抑制铁路运煤扬尘污染的方法
在铁路煤炭运输过程中,吹落的煤尘不仅对沿线的生态环境造成严重的污染,而且对铁路线路内道床、铁路信号和接触电网等设备也会造成破坏,增加维修成本,对资源也造成不小的浪费。解决铁路扬尘污染问题刻不容缓。抑制铁路运煤扬尘污染的方法主要有以下两种：
1. 固体加盖法。在货运列车车厢上加盖或利用篷布等遮盖, 防止煤粉散落和吹入空气中。这种方法虽然简单, 防尘效果较好 ,但成本较高,且操作麻烦, 完善的测速系统、流量调控系统、钩挡识别及车辆之间。
2. 列车中煤层表面喷淋抑尘剂法。通过给列车煤层表面喷洒一层抑尘剂, 使煤层表面形成以煤块、煤粒和煤尘黏结在一起的直径较大的固化层, 以此达到防止扬尘污染的效果。
1.2 铁路抑尘站喷洒控制系统的背景和意义
煤炭运输引起的扬尘影响铁路周边环境，需要进行抑尘处理。设计全自动
抑尘剂喷洒系统，可以在车辆行进中喷洒，无需人工现场参与，起到抑制扬尘，保护环境及减少运输煤损的作用。
仅对沿线的生态环境造成严重的污染,而且对铁路线路内道床、铁路信号和接触电网等设备也会造成破坏,增加维修成本, 对资源也造成不小的浪费。解决铁路扬尘污染问题刻不容缓。
自从人类使用核能技术以来，放射性污染物质的消除问题就一直是人们所关注的世界性难题。传统放射性沉降物的消除技术在适用范围、功能、消除效果、作业效率或代价利益比上不同程度地存在这样或那样的缺陷，与核事故应急或反核恐怖行动的要求还不相适应。
目前在放射性非固定性污染物消除领域中，比较先进的技术是“剥离型膜体大面积压制去污方法”，这种技术在用于清除放射性气溶胶或沉降物时有喷洒作业、放射性颗粒与压制去污材料共聚膜体、膜体的剥离回收和膜体废物的运输4个阶段，其中完成喷洒作业阶段的喷洒作业机械是实现压制去污效果的重要手段。针对其作业环境恶劣、电磁干扰严重的情况，研制出集成性高、抗干扰能力强、操作简便的控制系统对有效地完成喷洒作业是十分关键的。使用抑尘剂后对改善铁路沿线的大气和路面污染可以起到明显作用。
1.3 国内研究概况
早在20世纪20年代,英国的学者就研究制作了一种湿润剂并应用于矿井。后来, 美国和苏联的学者及研究人员也参与了湿润剂的研究。20 世纪70 年代, 中国一些高校对化学抑尘剂进行了研制。近些年,抑尘剂的研究发展迅猛。目前的抑尘剂主要分为湿润型化学抑尘剂、强吸水型抑尘剂和黏结型化学抑尘剂。从成本、效果和适用范围等方面考虑,黏结型化学抑尘剂是一种不错的变废为宝的抑尘剂,在国内外得到广泛的应用。
考虑到铁路运输的特殊性,还必须研制出一种适合运煤列车的喷洒控制系统。该设备应针对铁路区段线路的特点,对于电力区间使用摆臂式喷洒设备,对于内燃牵引区间宜使用龙门式设备,对列车高速行驶情况宜使用对喷式设备,对铲车装车情况可使用移动车式喷洒设备。
由于运煤列车速度较快,按照喷洒要求,控制系统必须实现对机车和车辆车型的识别。摆臂式的还应能控制摆臂,在喷洒过程中自动完成回转和回位,要设有完善的测速系统、流量调控系统、钩挡识别及车辆之间的停喷装置等。固定喷洒设备中摆臂式喷洒最具代表性,下面主要分析这种摆臂式防尘喷洒智能控制系统的可行性。
1.4 设计任务及要求
1. 说明
铁路运输过程中，当列车经过喷洒设备时，首先进行雷达测速，之后根据火车速度的大小由PLC控制变频器调节频率，由此来控制喷洒量，使喷洒流量与车速符合铁道部规定的设计标准。
2. 设计内容
（1） 根据铁路抑尘剂喷洒控制系统，进行总体方案设计； （2） 根据PLC输入、输出点的点数，确定变频器的类型； （3） 信号传输部分采用光电信号隔离器；
（4） 喷洒部分的设计,储夜罐到喷洒为手动，液体检测采用超声波液位
计，液位计采集液位，低液位报警并参于计算喷洒量，以减少流量传感器采集误差。喷洒泵采用变频器驱动，速度由PLC给定；
（5） 检测部分分别由PLC采集传感器的信号，PLC进行量程转换后参于控
制。
3. 设计成果
（1） 毕业设计报告字数1.5-2万字； （2） 根据设计要求选择各种电气元件；
（3） 必须有PLC输入、输出点分配的定性分析； （4） 硬件电路图；
（5） 系统的结构和软件设计，提供PLC主程序清单；
（6） 1#设计图纸2张，一张为系统主电路原理图和传动控制电路原理图、一张为控制系统软件流程图； （7） 其它；