電氣控制與plc技術(shù)-基于羅克韋爾plc的化堿過程控制系統(tǒng)設(shè)計-wenkub
2022-08-10 15:03:48 本頁面
【正文】 控制系統(tǒng)設(shè)計 課程設(shè)計（論文）任務(wù) 課題完成的功能 、 在化堿過程中，堿粉和赤泥漿輸送到化堿池中混合后形成堿赤泥漿，該過程的控制系統(tǒng) 完成以下功能： 實現(xiàn) 赤泥漿泵和堿粉皮帶秤的啟?？刂?； 實現(xiàn)堿粉流量控制功能； 實現(xiàn)赤泥漿流量控制功能。 本設(shè)計中，通過對赤泥漿泵的啟?？刂坪蛯A粉皮帶秤的啟停控制，實現(xiàn)了對堿粉流量控制功能，和對赤泥漿的流量控制功能。這些配料過程一般都具有多變量、大時滯、強非線性、強耦合等控制難點，屬于復雜工業(yè)過程。 PLC 控制系統(tǒng)可編程邏輯控制器， 是 一種數(shù)字運算操作 的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。隨著計算機技術(shù)、信號處理技術(shù)、控制技術(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展和用戶需求的不斷提高， PLC 在開關(guān)量處理的基礎(chǔ)上增加了模擬量處理和運動控制等功能。用戶編制的控制程序表達了生產(chǎn)過程的工藝要求，并事先存入 PLC 控制器的用戶程序存儲器中。 5000 軟件都是塊編程， 對于 初級編程者 更 實用 。 皮 帶 啟 動按 鈕赤 泥 漿 啟動 按 鈕赤 泥 漿 流量 計堿 粉 流量 計C o n t r o L o g i x赤 泥 漿泵變 頻 器（ 皮 帶秤 ） 圖 化堿系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖 在堿粉和赤泥漿的控制系統(tǒng)中，通過流量計檢測堿粉和赤泥漿流量反饋給PLC， PLC 控制皮帶秤和赤泥漿泵的啟動，經(jīng)過 PID 調(diào)節(jié)，保證堿粉流量范圍為20— 40t/h，赤泥漿流量范圍為 60— 80t/h。在處于自動控制的過程中，為避免電動機的轉(zhuǎn)速頻繁被調(diào)節(jié)，當轉(zhuǎn)速在流量設(shè)定值177。 P I 控 制 器變 頻 器 頻 率 手 動給 出液 泵流 量 檢 測手 動自 動選 擇 按 鈕+赤 泥 漿 流 量設(shè) 定 值變 頻 機 構(gòu) 圖 赤泥漿回路控制 對赤泥漿流量實現(xiàn)自動控制的目的是：通過自動調(diào)整下料皮帶電機的轉(zhuǎn)速， 本科生課程設(shè)計（論文） 5 使赤泥漿流量穩(wěn)定在要求范圍內(nèi)，先給定赤泥漿流量設(shè)定值，通過 PI 控制器和變頻機構(gòu)，對堿粉皮帶的轉(zhuǎn)速進行調(diào)節(jié)，以滿足生料漿指標中的堿比。從外表看起來像一個可編程控制器系統(tǒng)，但是實際上他卻遠遠超越了傳統(tǒng)意義上的PLC 系統(tǒng)。 圖 系統(tǒng)硬件圖 Controllogix 系統(tǒng)能夠與現(xiàn)有基于 PLC 系統(tǒng)完美結(jié)合，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)用戶完美結(jié)合并可以實現(xiàn)信息的透明呼喚，與其他網(wǎng)絡(luò)上的程序處理器完美結(jié)合。 Controllogix 允許用戶帶電插拔系統(tǒng)中的任何模塊，而不會對模塊造成損壞。也可以通過 ControlNet、 DeviceNet 和 普通 RemoteI/O鏈路 可將遠程處理器的分布式 I/O 連接起來。這就大幅度提高了處理器的效率，而且降低了成本，因為它可以減少整個控制系統(tǒng)的處理器數(shù)量。 1756L61 的 通訊功能更強大，簡單易用，配備軟件也相對容易 ，因此選擇1756L61 作為本設(shè)計的 CPU。直擴的無線以太網(wǎng)可達 11Mbps，許多制造供應(yīng)商提供的產(chǎn)品都能采用通用的軟件協(xié)議進行通信，開放性最好。 以太網(wǎng)卡可以工作在兩種模式下：半雙工和全雙工。 全雙工 ： 全雙工傳輸 是采用 點對點 連接，這種安排沒有沖突，因為它們使用雙絞線中兩個獨立的線路，這等于沒有安裝新的介質(zhì)就提高了 帶寬 。 以太網(wǎng)的工作過程如下： 當以太網(wǎng)中的一臺 主機 要傳輸數(shù)據(jù)時，它將按如下步驟進行： 監(jiān)聽信道上是否有信號在傳輸。 流量計及變頻器 選擇 2 個流量計分別檢測堿粉流量和赤泥漿流量，反饋給 PLC，變頻器選擇ABPowerflex70 系列 。而掃描中的數(shù)據(jù)可以在程序中直接進行監(jiān)控，這樣就實現(xiàn)了通過 DeviceNet網(wǎng)絡(luò)與變頻器進行通信的目的。該特點提供了故障情況下的一種安全響應(yīng)。除了可以將輸出值寫入模塊以及從模塊讀取輸入值外，用戶還可讀取有關(guān)模塊及 I/O 電路的診斷狀態(tài)。 （ 4）用戶可以采用不同 I/O 點數(shù)的模塊，這樣就極大的增加了其靈活性 并節(jié)約了用戶成本。 （ 8）將 I/O 模塊故障報告給處理器。 本科生課程設(shè)計（論文） 10 （ 12） I/O 接線開路檢測（ 1756IABD、 IB16D、 OA8D、 OB16D） 。 （ 16）每個單獨的輸出回路均裝有電子式熔斷器（ 1756OAB、 OABE、OB8E OB16D、 OB16E）。在使用生產(chǎn)者 /消費者網(wǎng)絡(luò)模式時，它們能夠在需要時提供附加系統(tǒng)必要的信息。定量給料機是有環(huán)形皮帶、秤架、電機、稱重和 測速傳感器 等組成的一個整體，它是集稱重計量與流量控 制于一體的連續(xù)稱重設(shè)備，也叫調(diào)速秤。圖中附有可選模塊的清單，可以首先在對話框下部選擇模塊類型，比如 Digital表示數(shù)字量模塊，然后在下拉列表中找到所需的模塊型號即可，例如 16 點數(shù)字量輸入模塊 1756IB16。由于數(shù)字量輸入模塊 1756IB16 安裝在 1756A4 機架的實際槽位是 2，因此要在 Slot 中選擇數(shù)字 2 進行匹配。 Compatible Module：必須符合下列標準，否則插入的模塊將拒絕連接，并導致處理器上的 I/O 燈閃爍： Module Types， Catalog Number， and Major Revision必須 匹配，而物理模塊的 Minor Revision 必須等于或大于軟件中指定的。同樣的設(shè)備的停止也是有先后順 序的。 確 定 啟 動變 頻 器 可 運 行變 頻 器 無 錯 誤啟 動結(jié) 束開 始YYYNNN 圖 赤泥漿泵啟動流程圖 當需要停止赤泥漿泵時，或者化堿池的液位達到下限時， 則可以使赤泥漿泵停止工作， 赤泥漿泵停止流程圖如圖 所示。堿粉皮帶秤停止程序流程如圖 所示。 PID 控制回路框 圖如圖 所示。 其中 Loop Update Time參數(shù)設(shè)置與其所在的周期任務(wù) PID_Control 的周期參數(shù)一致為 秒，并且CV Hight Limit=100%。確定 PID 參數(shù)配置完 本科生課程設(shè)計（論文） 17 成。 圖 堿粉流量及赤泥漿流量控制 PID 部分梯形圖 網(wǎng)絡(luò)配置 RSLogix 系列梯形圖編程軟件包可以最大限度地發(fā)揮可編程控制器的性能、節(jié)省工程項目開發(fā)時間并提高生產(chǎn)率。 （ 5）任務(wù)管理。 （ 9）在線修改程序。 （ 1）從 File 菜單選擇 New，顯示 New Controller 對話框。 （ 5）從 Chassis Type 下拉菜單中選擇 1756A10 10Slot ControlLogix Chassis。 圖 New Controller 對話框 本科生課程設(shè)計（論文） 20 （ 8）點擊 ok 按鈕。 圖 堿粉皮帶秤啟動實景 本科生課程設(shè)計（論文） 22 同時啟動時運行情況 赤泥漿泵和堿粉皮帶秤都啟動后，系統(tǒng)正常運行。硬件設(shè)計主要是 PLC 控制器的設(shè)計， 皮帶秤的選擇，輸入、輸出的分配。 通過本次課程設(shè)計，對羅克韋爾 PLC 有了更進一步的了解，熟練了組態(tài)過程， 對化堿過程控制理解的更加深刻。 本設(shè)計中 在把赤泥漿和
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