【正文】 同時，由于 自己 能力不足， 設(shè)計水平有限， 在設(shè)計過程中 難免 有許多缺漏 ，如使系統(tǒng) 不夠優(yōu)化，很難長時間的保持對煤粉連續(xù)、均勻的供給，系統(tǒng)運行不太穩(wěn)定，沒有經(jīng)過實際操作驗證，因此不能保證此次設(shè)計系統(tǒng)的實用性，在選型的過程中，對各種器件并不是十分的了解，導(dǎo)致所選的器件并不是十分合適，性價比 也不是最高，在設(shè)計過程中，由于設(shè)計思維不夠縝密，系統(tǒng)喂煤的控制 精度還有待 進(jìn)一步提高。 點擊畫面中的“啟動 ”按鈕，系統(tǒng)處于運行狀態(tài)，三臺電機同時啟動。點擊選中我們需要設(shè)置的圖像對象，對其進(jìn)行動畫連接，即可以產(chǎn)生形象的動畫效果 ， 雙擊圖畫會出現(xiàn)“動畫連接”的對話框，在對話框內(nèi)設(shè)置該動畫的屬性變化、位置和大小變化等 。洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 設(shè)備設(shè)置如圖 53 所示。工具箱的功能很強大，它有很多的優(yōu)點，不僅降低了設(shè)計畫面的難度，也統(tǒng)一了畫面的外觀。組態(tài)軟件通常 運行在工控機上，便于 對系統(tǒng)進(jìn)行 運 行操作和維護(hù) ， 通過 工業(yè) 計算機對 生產(chǎn) 設(shè)備 或 生產(chǎn)過程 的運行 進(jìn)行控制 、 調(diào)制 和 運用 。其邏輯測試結(jié)果如圖 410 所示。 其中 M8002 為初始脈沖，只在運行時接通。 給定值 SV 反 饋值 PV 參 數(shù) 輸出值 MVX000圖 46 PID 指令 系統(tǒng) PID 調(diào)制的 PID 控制器 的參數(shù)整定需要整定 比例放大系數(shù) Kp、 積分時間常數(shù) Ti、 微分時間常數(shù) Td、 采樣周期 Ts， 任意 參數(shù) 整定的 不合適都會 直接對系統(tǒng)的 控制效果 產(chǎn)生直接影響 。 PID 參數(shù)設(shè)定 梯形圖 工業(yè)控制中， PID 控制 在系統(tǒng)調(diào)節(jié)上的作用非常精準(zhǔn)并且改正效果明顯 。 PID 控制能很好的幫助我們利用軟件完成我們對于電機轉(zhuǎn)速的處理。 本系統(tǒng)編程 實現(xiàn) 采用三菱 PLC 的編程語言，軟件 梯形圖在 三菱 系列 PLC 的 專用編程軟件 GX Developer 中編程 ， 并 使用 GX Simulator 進(jìn)行仿真校驗。 在安裝控制柜的過程中我們要注意很多的事項 ， 如 控制柜內(nèi)部的布局走線 ，好的 走 線 可以提高系統(tǒng)的安全性、實用性，方便設(shè)備操作人員操作和進(jìn)行日常的維護(hù)檢修。 控制柜里的風(fēng)機和工業(yè)空調(diào)都是 由 220V 電源供電。 羅茨風(fēng)機電機控制 羅茨電機的控制主要是對風(fēng)速的需要來設(shè)定的，羅茨風(fēng)機主要是將煤粉吹入窯頭內(nèi)，因此不再需要變頻器對其進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制。與此同時 DCS 發(fā)出驅(qū)動信號，繼電器線圈 K1 得電， 繼電器線圈 K1 的常開觸頭 立即 閉合 線路接通 ，進(jìn)而繼電器線圈 KM1 得電，使繼電器線圈 KM1 的 常開觸點閉合，喂料 機 電機開始運轉(zhuǎn)，同時， 控制回路中 正常運轉(zhuǎn)指示燈 HL11 亮， DCS系統(tǒng) 中 繼電器線圈 KM1 的常開觸頭閉合，發(fā)出應(yīng)答信號表明電機已正常運轉(zhuǎn)。 喂煤系統(tǒng)控制原理圖 如圖 22 所示。 人機界面 人機界面是 用戶 和 系統(tǒng) 間進(jìn)行交互 的 媒介，它 可以 實現(xiàn) 系統(tǒng) 內(nèi)部 信息處理 的 形式與人類可 接受 的 形式之間的轉(zhuǎn)換。 在此我們就需要在輸入 和 輸出端加入A/D 及 D/A 模擬量擴展模塊。 根據(jù)本系統(tǒng)中的各項參數(shù)及數(shù)據(jù)選擇 MD系列 HSR200 高壓羅茨風(fēng)機，該風(fēng)機 氣密 性好、 風(fēng)機送風(fēng) 效率高， 節(jié)能 高效， 噪音低、振動小 ， 體積小 ，控制 精度 較 高，使用 較一般風(fēng)機 方便 。 速度傳感器 速度傳感器 指的是能 夠 感受被測速度并轉(zhuǎn)換成可用 于 輸出 或檢測的 信號的傳感器。 FX2N 系列是三菱 PLC 家族中最先進(jìn)的 系列 ， 具有高速處理 分析數(shù)洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 據(jù)， 可 互 聯(lián) 擴展等特點， 能 為 工廠 生產(chǎn)自動化和控制 自動化提供 最理想的控制核心 。 DRW 系列轉(zhuǎn)子秤以先進(jìn)的前饋控制技術(shù)，強勁的功能深得用戶的信賴。 控制目標(biāo) 若要 實現(xiàn) 本 系統(tǒng)的穩(wěn)定運行， 需 具備以下 條件 ： 1. 搖頭 喂煤 控制 系統(tǒng) 需要運行時 穩(wěn)定 、 稱重計量時 可靠， 裝置 密封性良 好，受控性 良 好。 窯頭喂煤控制系統(tǒng)控制流程如圖 21。 論文的主要工作 及章節(jié)安排 水泥廠窯頭喂煤控制系統(tǒng)中最重要的就是轉(zhuǎn)子秤的設(shè)計與控制，本設(shè)計對于控制系統(tǒng)中的各個 單元 模塊的選型 和電路的總體設(shè)計以及軟件的編寫都 做出詳細(xì)的 設(shè)計 分析， 具體 如下所示： 對 系統(tǒng) 總體 進(jìn)行分析，確定總體設(shè)計方案。 又 由于 不斷地 從國外引進(jìn) 高效率輥壓機和新的高效選粉機 ,因此 新出現(xiàn)的 喂料設(shè)備 —— 喂料轉(zhuǎn)子秤 的研發(fā) 也就 勢在必行 [7 ]。 但 螺旋喂料機不宜輸送易變質(zhì)、粘性大 、易結(jié)塊的物料，因為這些物料會粘結(jié)在螺旋上， 停止 移動并 隨之旋轉(zhuǎn)或者在吊軸承處形成物料的積塞， 從 使 螺旋喂料機 不能正常工作。 在水泥的 熟料 煅燒過程中，在穩(wěn)定水泥熱工制度中尤為重要的是燃燒器的煤粉 喂料 計量裝置 ， 煤粉是否能夠充分燃燒取決于轉(zhuǎn)子秤供給煤粉量 是否均勻穩(wěn)定， 因此喂料裝置的稱重測量 對水泥煅燒 來說是 至關(guān)重要 。 現(xiàn)代 高科技技術(shù)含量的三菱 PLC 測控 控制 系統(tǒng) 在 被 用于 窯頭喂煤 控制系統(tǒng)時， 負(fù)責(zé)完成各種 實時任務(wù)，實現(xiàn)整個 窯頭喂煤控制 系統(tǒng)的連續(xù) 稱 量和定量 喂 煤， 實現(xiàn)水泥廠窯頭喂煤 控制系統(tǒng) 的連續(xù)化、均勻化，并實現(xiàn) 5‰的喂煤精度。 關(guān)鍵詞： 轉(zhuǎn)子秤 ， PLC， PID， 喂煤系統(tǒng) ， A/D 轉(zhuǎn)換 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） II The cement kiln head feeding coal system based on mitsubishi PLC design ABSTRACT With the continuous development of construction industry, the requirement for the production and quality of cement is being more and higher. And cement calcination is crucial steps in the process of cement production。 由于國外喂煤系統(tǒng) 控制的核心、 編程語言及許多元器件國內(nèi)沒有替代品，日常難以維護(hù)， 因此 本設(shè)計將采用國內(nèi)的高性價比元器件和通用的三菱 PLC 代替國外喂煤系統(tǒng)中的部分。 本設(shè)計方案中， 轉(zhuǎn)子秤煤粉 計量控制系統(tǒng)主要包括粉煤倉、稱重傳感器、煤粉喂料機、轉(zhuǎn)子秤和 電氣控制 器件 等。 從水泥生產(chǎn)線來看，20xx 年 我國新增水泥熟料生產(chǎn)線 124 條， 20xx 年我國新增水泥熟料生產(chǎn)線 72 條 [2]； 從 行業(yè) 產(chǎn)量 看來 ， 我國水泥產(chǎn)量 逐年增長 ， 在 “十五”期間，我國全社會固定資產(chǎn)投資保持年平均 20%以上的飛速增長，有力的拉動了水泥的生產(chǎn)和消費， 因此水泥生產(chǎn)企業(yè)得到了快速發(fā) [3]。 1． 稱重皮帶機 稱重皮帶機中的 皮帶秤是安裝在皮帶輸送機上的動態(tài)稱重儀表，對放置在皮帶上并隨皮帶連續(xù) 移動 的松散物料進(jìn)行 稱 重 。 由此可 見 ， 失重 式 喂料系統(tǒng)和沖量式流量計喂料系統(tǒng)也不是理想的 喂煤裝置 [6]。 設(shè)計方案 本設(shè)計 中， 轉(zhuǎn)子秤煤粉 計量控制系統(tǒng)主要包括粉煤倉、稱重傳感器、煤粉喂料機、轉(zhuǎn)子秤和 電氣控制 器件 等。 用 MCGS 組態(tài)軟件對 水泥廠窯頭喂煤控制 系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài) 設(shè)計 、仿真 。 控制要求與控制目標(biāo) 控制要求 本系統(tǒng) 設(shè)計 以三菱 系列 FX2N 的 PLC 為控制核心，用以實現(xiàn) 圓盤喂料機的自動控制與相應(yīng)參數(shù)的 PID 調(diào)節(jié)， 通過 轉(zhuǎn)子秤上的 荷重傳感器 檢 測出流經(jīng)煤粉的 重量 ，輸出重量 信號，通過 變頻器可直接得出 轉(zhuǎn)子 秤 轉(zhuǎn)速信號，也 通過變頻器實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子秤電機轉(zhuǎn)速的控制，通過控制屏顯示瞬時流量、給定流量、累積量、荷重、轉(zhuǎn)速等過程參數(shù)，并能通過顯示屏設(shè)定和改變過程參數(shù) 獲得所需要的臺時產(chǎn)量 ，且 本系統(tǒng)要求系 統(tǒng)的控制精度為 5‰。 設(shè)備選型 轉(zhuǎn)子秤 國內(nèi) 大型熟料生產(chǎn)線 為 了 保證喂煤系統(tǒng)的穩(wěn)定 一般 都采用德國菲斯特公司生產(chǎn)的 DRW 系列轉(zhuǎn)子秤 煤粉轉(zhuǎn)子秤 ， 本設(shè)計 也 欲 采用 DRW 系列轉(zhuǎn)子秤。％ 。 根據(jù)控制系統(tǒng)的 要求， 決定 選用 西門子公 司的 壓力 荷重 傳感器SIWAREX WL270 CPS SB，本荷重傳感器 設(shè)計 緊湊 ， 適用于安裝在容器計量秤 中 ，額定負(fù)載 有 10t、 20t、 30t 和 50t。 此變頻器 輸入 3 相 380V 、 50Hz的 交流電壓 。 在 此 我們考慮到外部單元較多，內(nèi)部電源 不能滿足 要求，因此需要選用開關(guān)電源作為外部電源 供電 。我們選擇 FX2N2AD 輸入 單元 ， FX— 2AD 為 2 通道 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換 單元 ，它 可以 根據(jù)外部連接方法及 PLC 指令選擇電壓輸入或電流輸入，是一種具有高精確度的輸入 單元 。 系統(tǒng)將實際 測得的 轉(zhuǎn)子秤電機 的 轉(zhuǎn)速 和轉(zhuǎn)子 盤上的 煤粉的 荷重 的乘積值與 設(shè)計臺時流量轉(zhuǎn)換后的預(yù)先 設(shè)定值相比較，由 變頻器調(diào)制 喂料電機轉(zhuǎn)速 ，使 喂料機的 喂 煤 量保持在一個恒 定范圍內(nèi) ，進(jìn)而 達(dá)到 搖頭喂煤控制 系統(tǒng) 精確喂煤的目的。 喂料機電機控制原理圖如圖 31 所示。轉(zhuǎn)子秤電機控制原理圖如圖 32 所示。 系統(tǒng)供電電路分析設(shè)計 本控制系統(tǒng)是由多模塊組成，且由于各模塊性質(zhì)確定，其所需電源均相同。 對 PLC 的 I/O 口分布 分析得 I/O 口輸入、輸出 分配 列表如表 3 32 所示 ： 表 31 輸入口分布表 輸入 輸入口分配 喂料機 DCS 驅(qū)動信號 X0 喂料機 DCS 備妥信號 X1 喂料機 DCS 故障信號 X2 轉(zhuǎn)子秤 DCS 驅(qū)動信號 X3 轉(zhuǎn)子秤 DCS 備妥信號 X4 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 轉(zhuǎn)子秤 DCS 故障信號 X5 羅茨風(fēng)機 DCS 驅(qū)動信號 X6 羅茨風(fēng)機 DCS 備妥信號 X7 羅茨風(fēng)機 DCS 故障信號 X8 表 32 輸出口分布表 輸出 輸出口分配 喂料機 DCS 應(yīng)答信號 Y0 喂料機運行指示燈 Y1 喂料機故障指示燈 Y2 轉(zhuǎn)子秤 DCS 應(yīng)答信號 Y3 轉(zhuǎn)子秤運行指示燈 Y4 轉(zhuǎn)子秤故障指示燈 Y5 羅茨風(fēng)機 DCS 應(yīng)答信號 Y6 羅茨風(fēng)機運行指示燈 Y7 羅茨風(fēng)機故障指示燈 Y8 延時控制 Y9 由 PLC 輸入輸出分布表可知 PLC 端子接線圖如圖 35 所示。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 考慮到以上各種要求，以及結(jié)合本設(shè)計中所需要的安排布局，得到如下的控制柜布局圖，如圖 36 所示 。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 開 始D C S 備 妥 信 號D C S 驅(qū) 動 信 號喂 料 機 電 機轉(zhuǎn) 子 秤 電 機 羅 茨 風(fēng) 機 電 機P I D 程 序 調(diào) 制結(jié) 束 處 理結(jié) 束D C S 故 障 信 號P I D 程 序 調(diào) 用圖 41 主程序流程圖 PID 調(diào)制程序流程圖 PID 調(diào)制程序在調(diào)用后根據(jù)系統(tǒng)給出的設(shè)定值 ， 進(jìn)行 相應(yīng)的調(diào)整， 直到 達(dá)到允許誤差內(nèi)，滿足喂煤精度要求。 啟動：在 X000 強制 閉合后，輔助繼電器 M0 線圈得電， M0 常開 開關(guān)閉合， 發(fā)生自鎖；與此同時，轉(zhuǎn)子秤電機 Y001 與羅茨風(fēng)機 Y000 同步運轉(zhuǎn) 。 PLC內(nèi)部已基本上 提供 PID 控制的 功能指令， 三菱 系列的 PID 控制 指令 實際是子程序 的調(diào)用 ， 輸入輸出需要 與 D/A 和 A/D 轉(zhuǎn)換單元一并 使用， 進(jìn)而實現(xiàn)PID 控制 系統(tǒng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)精度 。 Ts： 由 S3 的值決定， Ts 值的設(shè)定 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于系統(tǒng)階躍響應(yīng)的純滯后時間或上升時間。 點擊工具欄中“工具”選項 下的“梯形圖邏輯測試啟動”選項，啟動梯形圖邏輯測試， PLC 持續(xù)寫入。 PID 進(jìn)行模擬運行如圖 412 所示。 圖 52 建立組態(tài)畫面 編輯 進(jìn)入畫面編輯窗口， 在此 編輯 窗口中下 利用 工具欄中的 畫面 繪圖工具完成對水泥廠窯頭喂煤系統(tǒng)的界面設(shè)計。在本次設(shè)計中選用 的是設(shè)備菜單欄下的COM1 口。結(jié)構(gòu)變量中我們定義了“定時器結(jié)構(gòu)”，以便完成對喂料電機停止 2s 后轉(zhuǎn)子秤電機和羅茨風(fēng)機才停止的控制，定義如圖 54 所示。 圖 56 系統(tǒng)組態(tài)畫面 系統(tǒng)組態(tài)運行 對控制系統(tǒng) 動畫 狀態(tài) 和 煤粉流程進(jìn)行檢查， 對 水泥廠窯頭喂煤 控制系統(tǒng)進(jìn)行模擬調(diào)試， 系統(tǒng)運行 后 ,可 出現(xiàn) 系統(tǒng)最先預(yù)想的 動畫效果。 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 圖 58 停止 運行畫面 洛陽理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 38 結(jié) 論 經(jīng)過 3 個多月的努力，終于按照畢業(yè)設(shè)計要求如期的完成了基于三菱PLC 的水泥廠窯頭喂煤設(shè)計的任務(wù)， 本 系統(tǒng)設(shè)計基本上可以完成對 窯頭喂