【正文】 + 1 動作方向（ ACT） Bit0: 0 為正作用、 1 為反作用 Bit1: 0為無輸入變化量報警 1為有輸入變化量報警 Bit2: 0為無輸出變化量報警 1為有輸出變化量報警 Bit3 ～ Bit15 不用 ［ S3］ + 2 輸入濾波常數(shù)（ L） 0～ 99（ %） 對反饋量的一階慣性數(shù)字濾波環(huán)節(jié) ［ S3］ + 3 比例增益（ K p） 1～ 32767（ %） ［ S3］ + 4 積分時間（ T I） 0～ 32767（ 100ms） 0 與∝作同樣處理 ［ S3］ + 5 微分增益 (K D) 0～ 100（ %） ［ S3］ + 6 微分時間（ T D） 0～ 32767（ 10ms） 0 為無微分 ［ S3］ + 7 ～ [S3]+ 19 — — PID 運算占用 ［ S3］ + 20 輸入變化量（增方）警報設定值 0～ 32767 由用戶設定ACT（［ S3］ + 1）為 K2～ K7 時有效，即 ACT 的 Bit1 和Bit2 至少有一個為 1 時才有效； 當 ACT的 Bit1 ［ S3］ + 21 輸入變化量（減方）警報設定值 0～ 32767 ［ S3］ + 22 輸出變化量（增方）警報設定值 0～ 32767 ［ S3］ + 23 輸出變化量（減方）警報設定值 0～ 32767 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 21 頁 共 43 頁 ［ S3］ + 24 警報輸出 Bit0: 輸入變化量（增方）超出 Bit1: 輸入變化量（減方）超出 Bit2: 輸出變化量（增方）超出 Bit3: 輸出變化量（減方）超出 和 Bit2 都為 0時，［ S3］ + 20 ～ ［ S3］+ 24 無效 PID 指令可以同時多次使用，但是用于運算的 [S3]、 [D]的數(shù)據(jù)寄存器元件號不能重復。 在 P（比例）、 I（積分）、 D（微分）這三種控制作用中，比例部分與誤差信號在時間上 是一致的，只要誤差一出現(xiàn)，比例部分就能及時地產(chǎn)生與誤差成正比的調(diào)節(jié)作用，具有調(diào)節(jié)及時的特點。 選取采樣周期 T S時，應使它遠遠小于系統(tǒng)階躍響應的純滯后時間或上升時間。 需要說明的是： CPU 在啟動或從 STOP 方式轉(zhuǎn)化到 RUN 的方式時，使能位的默認值是為 1的。只需要進N 選擇控制方案 Y N Y A/D 數(shù)字讀取 開始 是否為 自動 方案？ 手動開關 是否為停止狀態(tài) ？ Y 數(shù)字量轉(zhuǎn)換模擬量 N 是否報警？ 輸出處理 結束 運行 PID 運算 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 25 頁 共 43 頁 行填表式操作，即可生成適合于用戶的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。它負責把數(shù)據(jù)的變化用動畫的方式形象的表示出來，同時完成變量報警、操作記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能，并生成歷史數(shù)據(jù)文件 。 圖 新建工程向?qū)Ф? 在工程路徑文本框中輸入一個有效的工程路徑，或單擊“瀏覽?”按鈕，在彈出的路徑選擇對話框中選擇一個有效的路徑。 創(chuàng)建組態(tài)畫面 進入組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)后，就可以為每個工程建立數(shù)目不限的畫面，在每個畫面上生成互相關聯(lián)的靜態(tài)或動態(tài)圖形對象。 圖 新建畫面 第二 步： 在“畫面名稱”處輸入新的畫面名稱，如 Test，其它屬性目前不 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 28 頁 共 43 頁 用更改，點擊“確定”按鈕進入內(nèi)嵌的組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)。假設仿真 PLC 連接在計算機的 COM1 口。 圖 設備配置向?qū)Я? 請檢查各項設置是否正確，確認無誤后，單擊“完成”。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 33 頁 共 43 頁 圖 創(chuàng)建內(nèi)存變量 此對話框可以對數(shù)據(jù)變量完成定義、修改等操作，以及數(shù)據(jù)庫的管理工作 ，在“變量名”處輸入變量名，如： a；在“變量類型”處選擇變量類型如：內(nèi)存實數(shù)，其它屬性目前不用更改，單擊“確定”即可。單擊“確定”，再單擊確定”返回組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)。 組態(tài)王中報警的處理方法是：當報警發(fā)生時，組態(tài)王把這些信息存于內(nèi)存中的緩沖區(qū)中，報警在緩沖區(qū)中是以先進先出的隊列形式存儲，所以只有最近的報警在內(nèi)存中。有了報警，就可以提示操作人員注意。 三相電極調(diào)節(jié)的系統(tǒng)分析 電石的生產(chǎn)必須通過對電石爐的爐料進行加熱，使其達到預定的溫度來完 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 39 頁 共 43 頁 成。本設計中，電極調(diào)節(jié)算法的控制流程是這樣的：用控制器 內(nèi)的設定參數(shù)考值與實際反饋的電極電流值比較，其偏差值 作為控制依據(jù)控制依據(jù)控制液壓系統(tǒng)驅(qū)動電極移動。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 41 頁 共 43 頁 致 謝 本文是在導師孟華教授的悉心指導與親切關懷下完成的 。 由于時間和能力的限制，電石爐控制系統(tǒng)還存在不足，現(xiàn)在還只是溫度的自動控制系統(tǒng)，還不是全面的控制系統(tǒng)，還有很大改動的空間，有待我去繼續(xù)努力研究和設計。 兩種電極調(diào)節(jié)的控制 電極調(diào)節(jié)是電石生產(chǎn)過程中十分重要的操作內(nèi)容。 組態(tài) 軟件 （有時也稱為監(jiān)控組態(tài)軟件或工控組態(tài)軟件）是監(jiān)控系統(tǒng)的指揮中心，是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的產(chǎn)物，為自動化工程技術人員提供了一種采用搭積木的方式制作現(xiàn)場控制過程和控制界面的工具。 報警界面，報警是指當系統(tǒng)中某些量的值超過了所規(guī)定的界限時，系 統(tǒng)自動產(chǎn)生相應警告信息，表明該量的值已經(jīng)超限，提醒操作人員。隨著自動化程度的進一步普及和提高，用戶對重要數(shù)據(jù)的存儲和使用的要求也越來越高，面對大批量實時數(shù)據(jù)的存儲，必須解決同步存儲速度響應慢、數(shù)據(jù)易丟失、存儲時間短、存儲占用空間大、數(shù)據(jù)讀取訪問速度慢等問題。 雙擊圖形對象，可彈出“動畫連接”對話框，如圖 所示 圖 動畫連接 用鼠標單擊“模擬值輸出”按鈕，彈出對話框如圖 所示。數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細信息。 圖 設備配置向?qū)? 定義組態(tài)王設備 組態(tài)王定義設備時請選擇： PLC\三菱 \FX2\編程口 通訊參數(shù)設置 組態(tài)王通訊參數(shù)請與 PLC 的設置保持一致。 本例中使用仿真 PLC 和組態(tài)王通信。同時支持畫面之間的圖形對象拷貝，可重復使用以前的開發(fā)結果。單擊“完成”完成工程的新建。單擊下一步，彈出新建工程向?qū)?2對話框。 TouchVEW 是 組態(tài)王軟件的實時運行環(huán)境，在TouchMAK 中建立的圖形界面只有在 TouchVEW 中才能運行。 組態(tài)王簡介 組態(tài)王由北京亞控自動化軟件有限公司開發(fā)，它是一個具有易用性、開發(fā)性和集成能力的通用組態(tài)軟件。當這個使能位發(fā)生從 0到 1 的正跳變時， PID 會按照預先設置的控制規(guī)律進行一系列的動作，使 PID 從 手動方式無擾動地切換到自動方式，為了能使手動方式無擾動切換到自動方式， PID 會執(zhí)行以下操作： 置過程變量值 PV=給定值 SP，在未人為改變 SP 值之前， SP持恒定。微分部分反映了系統(tǒng)變化的趨勢，它較比例調(diào)節(jié)更為及時，所以微分部分具有超前和預測的特點。 PID 參數(shù)的設定 PID 控制器有 4 個主要的參數(shù) K p、 T I、 T D和 T S需整定，無論哪一個參數(shù)選擇得不合適都會影響控制效果。如果使用有斷電保持功能的數(shù)據(jù)寄存器，不需要重復寫入。它們實際上是用于 PID 控制的子程序，與 A/D、 D/A 模塊一起使用，可以得到類似于使用 PID 過程控制模塊的效果，價格卻便宜得多。隨著智能控制技術的發(fā)展， PID 控制與模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制等現(xiàn)代控制方法相結合，可以實現(xiàn) PID 控制器的參數(shù)自整定， 使 PID 控制器具有經(jīng)久不衰的生命力?？删幊炭刂破鞅举|(zhì)上是一臺計算機，和其他計算機一樣，他按照分時工作的原理進行工作。由于系統(tǒng)的實際需要 ,系統(tǒng)設“自動控制”和“手動控制” 2 種工作方式 。其他的性能與 FX2N2DA 相似。可 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 16 頁 共 43 頁 選為模擬值范圍為177。采用了優(yōu)良的可維護性快速斷開端子塊，并在 FX2N系列 PLC中都有實時時鐘標準。有效地防止了 EMI（ 電磁干擾 ） ，系統(tǒng)易于擴展，可采用 IEEE488， RS232， RS422/485 通訊卡來實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)采集與控制，還配有豐富的接口板 。該電石爐控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)回路較少，而檢測參數(shù)較多，模擬量較少，開關 量較多，屬于中等規(guī)模的技改項目。由于通過互感器處理后的電流為 0~5A 或 0~，電壓為 0~100V 或 0~150V，故上述各項電量信號均需增加相應的電量變送器轉(zhuǎn)變?yōu)橛嬎銠C可采集的 4~20mA 的 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 13 頁 共 43 頁 標準信號 [18]。 經(jīng)過技術改造后，控制系統(tǒng)實現(xiàn) 了以下功能： （ 1）自動采集顯示電流、電壓； （ 2）自動與設定參數(shù)進行對比； （ 3）自動進行自我調(diào)節(jié)，使數(shù)值盡量維持在設定值內(nèi)。 PLC之間、 PLC和上級計算機之間都采用光纖通信，多機傳遞。東芝的TOSNUC600也將 CNC和 PLC組合在一起，預計今后幾年 CNC系統(tǒng)將變成以 PLC為主體的控制和管理系統(tǒng)。 運動控制 PLC制造商目前已提供了拖動步 進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。 可編程控制器的應用 PLC種類繁多，但其組成結構和工作原理基本相同。設計人員只要有 PLC就可進行控制系統(tǒng)設計并可在實驗室進行模擬調(diào)試。 b）適應性強，應用靈活。如今，可編程序控制器的技術已非常成熟。另一方面，發(fā)展簡易經(jīng)濟的超小型可編程控制器，以適應單機控制、小型自動化的需要。到現(xiàn)在世界各國的一些著名的電氣工廠幾乎都在 生產(chǎn) 可編程控制器裝置。 3 PLC技術簡介 在自動化控制領域， PLC 是一種重要的控制設 備。筒內(nèi)裝有導葉，可以抄起電石塊而將其摔碎。電流由電爐變壓器（ 8），經(jīng)短網(wǎng)（ 9） 、 集電環(huán)、軟銅帶和導電顎板導入電極（ 10）。所以在電石生產(chǎn)過程中“升降”操作是主要的調(diào)節(jié)方式，但每間隔一段時間需要“壓放”一次以彌補石墨電極消耗 [10]。 電極自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)是具有上述功能的裝置。所以電爐是電弧爐與直接加熱的電阻爐的聯(lián)合，也叫做電阻電弧爐。這時發(fā)生以下的反應： Ca + 3C = CaC2 + CO 電石中除含大部分碳化鈣外，還含有少部分其他雜質(zhì)，這些雜質(zhì)都是原料中的雜質(zhì)轉(zhuǎn)化過來的。隨著電力供應的緊 張，淘汰部分落后設備，對一些有基礎的設備進行改造將成為發(fā)展趨勢。所以，此次的 PLC 在電石爐的設計對國內(nèi)電石爐發(fā)展有一定的意義。導致電 石生產(chǎn)的經(jīng)濟技術指標較低，如國內(nèi)目前電石爐的電能單耗約為 3500～ 3700 度 /噸，電石發(fā)氣量約為 275～ 285 升 /公斤。由于這些國家的電石生產(chǎn)裝備采用了先進的型式（如挪威發(fā)明的的 Elekm和德國發(fā)明的 Demag 型密閉電石爐）和先進的技術（如進年來空心電極和電石爐計算機控制系統(tǒng)的應用等），故其技術經(jīng)濟指標處于世界領先地位。二次大戰(zhàn)后，隨著有機合成工業(yè)的迅速發(fā)展，電石工業(yè)裝備水平不斷提高，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大。以 測電氣參數(shù)為基礎，結合其他工藝參數(shù)，采用先進 PLC 控制技術，合理動態(tài)調(diào)節(jié)電極插入深度，控制電爐電流、電壓級數(shù)等參數(shù)滿足生產(chǎn)要求。在工業(yè)上僅應用少數(shù)幾種碳化物，其中 活化鈣居 第一位。 除少數(shù)引進設備外，我國目前生產(chǎn)所用的電石生產(chǎn)設備多為 60～ 80 年代仿制 Demag 型式的中小型密閉爐或開放爐。為了改變上述情況，對大量的設備 實施自動控制 是有效途徑之一 [1]。對電石爐生產(chǎn)過程進行自動控制是冶煉廠提高產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)能降耗的重要手段之一。技術改造核心是設計一套計算機控制系統(tǒng)，結合具體生產(chǎn)工藝，合理設計計算機控制系統(tǒng)軟硬件，使電石生產(chǎn)過程自動化和規(guī)范化。美國生產(chǎn)電石的企業(yè)有聯(lián)合碳化物公司、太平洋電石公司等，他們于 60 年代末首先嘗試將計算機運用于電石生產(chǎn)過程控制。我國目前生產(chǎn)所用的電石生產(chǎn)設備多為 60～ 80 年代仿制 Demag 型式的中小型密閉爐或開放爐，技術性能相當于國際 60 年代水平，并且小型開發(fā)爐數(shù)量占 90%左右。而對于許多難以建模的多輸入多輸出系統(tǒng) ,采用模糊控制是非常有效的 [3， 4]。由于爐型和生產(chǎn)流程基本未變，故主要的發(fā)展趨勢在于各項先進技術的綜合應用。 2 電石生產(chǎn)設備和工藝概述 為了完成對電石爐系統(tǒng)的計算機控制技術改造，首先必須了解原有電石爐生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)設備，發(fā)現(xiàn)原有系統(tǒng)的弊端，以便在原有設備基礎上，合理設計計算機控制系統(tǒng)，使得電石生產(chǎn)規(guī)范化和自動化，達到提高生產(chǎn) 質(zhì)量，降低耗能的目的。氰氨化鈣，即石灰氰是一種優(yōu)良的堿性肥料，也是生產(chǎn)氰化物的原料。因此需要快速調(diào)節(jié)電極的位置，以使電弧電流保持在一定范圍內(nèi)。