【正文】 種程序設(shè)計(jì)語言。它是一種類似于高級語言的程序設(shè)計(jì)語言。根據(jù)工藝流程和該控制系統(tǒng)的要求以及硬件的配置，在本設(shè)計(jì)中采用美國AB公司的RSLogix500梯形圖編程軟件進(jìn)行梯形圖編程，整個軟件系統(tǒng)由程序模塊組成，便于擴(kuò)充與修改。另外借助DDE、ActiveX和ODBC兼容技術(shù)等，使現(xiàn)場數(shù)據(jù)能容易地同其他應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)集成。 AB可編程控制器系統(tǒng)軟件羅克韋爾自動化除了提供自動化基礎(chǔ)硬件外，還提供大量的軟件工具，并在其產(chǎn)品中包含了最新的Microsoft的32位Windows NT及ActiveXTM技術(shù)。它也被用于集散控制系統(tǒng)的編程和組態(tài)。ST(Struction Text)結(jié)構(gòu)化文本。它是近年來發(fā)展起來的一種程序設(shè)計(jì)語言。功能模塊可以分為不同的類型，在同一種類型中，也可能因功能參數(shù)的不同而使功能或應(yīng)用范圍有所差別，例如，輸入端的數(shù)量、輸入信號的類型等的不同使它的使用范圍不同。梯形圖程序設(shè)計(jì)語言是最常用的一種程序設(shè)計(jì)語言。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語言，程序采用梯形圖的形式描述。I/O模塊可以有16和32點(diǎn)各種密度，并可連接到交流、直流和TTL電平?？蚣苓x件：框架是安放處理器和I/O模塊之處，有四種尺寸的框架（4槽、7槽、10槽以及13槽）,本設(shè)計(jì)中的框架選用13槽的1746A13。F～140176。③需要1785KA5模塊。在下料斗到2000T上層緩沖料倉輸送過程控制系統(tǒng)中PLC的I/O電路外部接線如下圖39所示：圖39 PLC的I/O電路及外部接線 控制系統(tǒng)接觸器控制回路在PLC控制系統(tǒng)中，控制電路首先是根據(jù)接觸器接線變換來的。在控制室即可實(shí)現(xiàn)自動運(yùn)行與手動運(yùn)行間的切換。測控電路結(jié)構(gòu)簡圖如下圖36所示：圖36 濃相輸送測控電路 除塵系統(tǒng)控制電路除塵系統(tǒng)是用來收集轉(zhuǎn)接輸送氧化鋁粉原料時帶來的粉塵。 濃相輸送測控電路濃相輸送控制部分由濃相輸送罐（即此系統(tǒng)中的壓力罐）和濃相輸送管道以及壓力罐和管道上的閥門組成，它們是整個濃相輸送控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備?，F(xiàn)分別敘述如下：提升機(jī)裝置測控電路在氧化鋁輸送過程中的第一個環(huán)節(jié)就是卸庫到2000T上層緩沖料倉的輸送。兩個CPU模塊互相監(jiān)視對方的運(yùn)行狀態(tài)和通訊情況，一旦發(fā)現(xiàn)對方故障，立即發(fā)出報警，通過ControlNet網(wǎng)，傳送給上位工控機(jī)，在操作管理臺上顯示報警。而軟件冗余中兩個CPU模塊的狀態(tài)監(jiān)視和控制權(quán)的轉(zhuǎn)移是通過軟件編程解決的。因?yàn)樵黾恿溯^多的部件、模塊，這些部件和模塊的故障，也會影響系統(tǒng)的可靠性。軟件冗余，是將兩個CPU模塊插在同一個框架上，利用背板通訊，進(jìn)行冗余控制。PLC控制器是系統(tǒng)控制的中心，采集系統(tǒng)的全部工況信號，實(shí)時控制相關(guān)的設(shè)備動作；同時監(jiān)視生產(chǎn)過程參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)危險工況出現(xiàn)時，及時發(fā)出聲光報警，當(dāng)極限工況出現(xiàn)時，聯(lián)鎖保護(hù)設(shè)備，保障生產(chǎn)過程安全。在中大型模塊化的PLC產(chǎn)品中，CPU模塊（中央處理器）是PLC的中心?？刂葡到y(tǒng)應(yīng)根據(jù)工藝要求設(shè)置壓力罐和濃相管的高壓力極限，最大程度保證壓力罐正常打料和操作人員的人生安全。壓力罐體通過進(jìn)料管道與貯料倉相聯(lián)，其出料口與濃相輸送管道相接。就地控制柜主要是完成現(xiàn)場檢測并且控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。2000T上層料倉是為了輸送過程中氧化鋁粉的緩沖。詳細(xì)設(shè)備見《預(yù)焙槽氧化鋁輸送原理圖》圖紙。本系統(tǒng)中的存儲器模塊選用1747L532一個。（三）電源的選擇一般PLC的供電電源應(yīng)設(shè)計(jì)選用220VAC電源，與國內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。輸出模塊還有直流輸出、交流輸出和模擬量輸出等。根據(jù)前面對美國AB公司的SLC500特點(diǎn)的和實(shí)際情況，按控制功能和輸入輸出點(diǎn)數(shù)，本系統(tǒng)選用美國AB公司的SLC500類型的PLC。機(jī)架選用具有13槽的基本單元和13槽的擴(kuò)展單元一個。大型PLC,I/O點(diǎn)數(shù)在1024以上。在進(jìn)行PLC的設(shè)計(jì)選型時，必須對應(yīng)用對象的工作過程進(jìn)行深入調(diào)查和分析，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中提出來的具體要求，確定整個系統(tǒng)要完成的任務(wù)。大型PLC,I/O點(diǎn)數(shù)在1024以上。在進(jìn)行PLC的設(shè)計(jì)選型時，必須對應(yīng)用對象的工作過程進(jìn)行深入調(diào)查和分析，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中提出來的具體要求，確定整個系統(tǒng)要完成的任務(wù)。但這兩種硬件結(jié)構(gòu)的編程工具和大多數(shù)的I/O模塊都是兼容的，因此在設(shè)計(jì)時根據(jù)具體系統(tǒng)情況考慮低成本和系統(tǒng)的需要選擇什么樣的模塊式控制器，SLC500系列除了組態(tài)靈活之外，SLC500可編程控制器之間還可以通過內(nèi)置的DH485網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，以進(jìn)行編程和監(jiān)控。該系列有兩種硬件結(jié)構(gòu)：固定式控制器與模塊式控制器。根據(jù)本系統(tǒng)特點(diǎn)，選用EEPROMNA存儲器一個，存儲容量26000字。 系統(tǒng)參數(shù)的估算輸入輸出I/O點(diǎn)數(shù)的估算:I/O點(diǎn)數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%～20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。（三）通信功能大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機(jī)或上位機(jī)的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。增加帶1747CSN掃描器模塊的控制網(wǎng)(ControlNet)I/O。增加帶1747SN掃描器模塊的通用遠(yuǎn)程I/O?；赑LC5中型處理器的高級指令集。SLC5/04有一個取代DH485口的內(nèi)裝式DH+通信口，它能實(shí)現(xiàn)與其它的SLC5/04和PLC處理器、操作員界面和編程終端的通信。SLC5/ ms的位指令，同時整個系統(tǒng)的信息吞吐時間比與之競爭的處理器快10倍。當(dāng)您選擇一個掃描器模塊，并將其插入30個模塊插槽之中的一個槽內(nèi)，您便能將通用的遠(yuǎn)程I/O或設(shè)備網(wǎng)(DeviceNet)I/O加入您的系統(tǒng)。SLC500處理器提供30或40個固定的數(shù)字I/O。這些小巧的控制器體現(xiàn)了我們對于產(chǎn)品在穩(wěn)定可靠、技術(shù)創(chuàng)新和性能卓越等各方面，按照最高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造的承諾。根據(jù)下面的介紹，本控制系統(tǒng)的PLC選用美國AB公司的SLC500。 PLC的選型根據(jù)前一節(jié)中的工藝過程和控制方案，下面進(jìn)行PLC工程設(shè)計(jì)選型。第一階段(加料過程)的測控電路如下圖33所示：圖33 加料系統(tǒng)測控電路第二階段是2000T上層緩沖料倉到2000T下層料倉的輸送；第三階段是壓力罐的濃相輸送過程：壓力罐的進(jìn)出料和濃相輸送的氣源采用空氣壓縮站提供的壓縮空氣，每個罐采用6個電控氣動閥控制罐體的進(jìn)料，出料和輸送。系統(tǒng)中的各電氣設(shè)備按照工藝流程的要求，自動逆向順序啟動和正向延時順序停車，以防系統(tǒng)中的設(shè)備發(fā)生堵料；控制系統(tǒng)中的各電氣設(shè)備具有聯(lián)鎖和容錯控制；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生設(shè)備故障時，具有自動報警功能，事故設(shè)備之前的所有設(shè)備應(yīng)立即停止運(yùn)行，事故設(shè)備之后的運(yùn)行設(shè)備延時順序停止運(yùn)行；系統(tǒng)可以進(jìn)行自動和手動切換控制，自動控制用于正常生產(chǎn)狀態(tài)，并且可以對常見的故障自動進(jìn)行處理，手動控制用以滿足非常情況下的生產(chǎn)要求，以及日常維護(hù)等；對于系統(tǒng)中大容量電機(jī)啟動時采取錯開啟動時間的措施，避免因啟動電流超負(fù)荷對供電電網(wǎng)電壓的影響；控制系統(tǒng)具有多種選擇功能，實(shí)現(xiàn)對各種電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控。先檢測壓縮空氣的壓力和閥門V閥門V8是否開到位，在達(dá)到要求時然后打開閥閥2閥24以及閥25。啟動震動篩的電機(jī)使震動篩震動，打開2000T下層料倉下的閥門，氧化鋁粉在離心風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)力作用下和震動篩震動作用下進(jìn)入壓力罐。向料倉打料的整個工藝過程如下圖31所示：除塵器啟動離心風(fēng)機(jī)關(guān)閉羅茨風(fēng)機(jī)啟動離心風(fēng)機(jī)啟動羅茨風(fēng)機(jī)關(guān)閉除塵器關(guān)閉圖31 向料倉打料工藝過程2000T下層料倉的氧化鋁粉到達(dá)高料位時開始啟動向壓力罐的打料過程。當(dāng)空氣提升機(jī)的氧化鋁粉到達(dá)規(guī)定料位時，開始啟動空氣提升機(jī)的提升，將提升機(jī)的氧化鋁粉送入2000T上層緩沖料倉。組成機(jī)構(gòu)簡圖如下圖21所示：圖21 PLC的硬件組成 典型的PLC產(chǎn)品 國外施耐德公司，Quantum、Premium、Momentum等；羅克韋爾（AB公司），SLC、MicroLogix、Control Logix等；西門子公司， SIMATIC S7400/300/200系列；GE公司日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在I/O映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。 PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為二個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新二個階段。PLC的定義有許多種。面對激烈市場競爭所帶來的局面，企業(yè)只有緊緊把握市場運(yùn)行的脈搏，充分結(jié)合自身的特點(diǎn)，面向世界經(jīng)濟(jì)的大潮，不斷融入新技術(shù)、新方法，推陳出新。 課題的意義傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造提升對一個國家來說，具有重要的戰(zhàn)略意義。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊?，F(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。我國鋁廠綜合自動化技術(shù)的發(fā)展比國外晚，八十年代以前，國內(nèi)鋁電解槽生產(chǎn)過程主要以人工操作和經(jīng)驗(yàn)管理為主，勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)條件差，工作環(huán)境惡劣。本課題主要研究的是電解鋁生產(chǎn)過程的氧化鋁粉的輸送控制系統(tǒng)。由于國內(nèi)氧化鋁生產(chǎn)發(fā)展的速度跟不上電解鋁生產(chǎn)發(fā)展的速度，所以對國外原料的依賴程度不斷增加。這樣的控制系統(tǒng)，雖然價格便宜，但是可靠性不高，往往出現(xiàn)“死機(jī)”、誤動作等現(xiàn)象。近年由于大中型預(yù)焙新型槽結(jié)構(gòu)的采用，這就要求開發(fā)新的控制系統(tǒng)和設(shè)備與之適應(yīng)。更高的運(yùn)算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計(jì)、模擬量運(yùn)算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)的。AbstractEnglish full name of the PLC Programmable Logic Controller, Programmable Logic Controller full name in Chinese is the traditional basis of the order of the controller into the microelectronics, puter technology, automatic control technology and munication technology and the formation of a new generation of industrial control devices, aim is to replace the relay, the implementation of logic in mind, the counting sequence control functions, flexible programcontrolled system. International Electrotechnical Commission (IEC) issued the provisions of the PLC: Programmable Logic Controller is a digital puting operation of electronic systems for the industrial environment applications. It uses programmable memory, used in its internal storage implementation of the logical, sequential control, timing, counting and arithmetic instructions such as operation and, through digital, analog input and output, the control of various types machinery or production processes.Discussed in this paper a programmable logic controller (PLC) automatic control equipment for the core of the design process of an aluminum production of alumina powder delivery of automatic control systems. Aluminum factory production process control system, mainly by the alumina carrier and the control of two major ponents electrolyzer. The automatic control system for the delivery of alumina generally include delivery of silo discharge database to further pressure from the hopper to transport cans, and finally from the pressure tank to the delivery of these three most of the electrolytic cell. dense phase conveying and dense phase conveying three super type of technology. 60 years of the 20th century develope