【正文】 LC 的控制特點。 關(guān)鍵詞： PLC；西門子 S7200；模糊控制 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） II ABSTRACT The main content of the subject is design a automatic control system for cement mill with Siemens S7200 series PLC. It includes inverse process start, process stop, breaking in case of emergency, focus logic control of the equipment, single machine starting and stoping. Most of the small and mediumsized cement plant are Lack of money at the beginning or at the time of transformation. The S7200 series is a line of microprogrammable logic controllers (Micro PLCs) that can control a variety of 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） III automation applications. Compact design, low cost, and a powerful instruction set make the S7200 a perfect solution for controlling small applications. The wide variety of S7200 models and the Windowsbased programming tool give us the flexibility we need to solve automation problems. Fuzzy Control here is used to mix materials, in order to finish the mission well, and improve production quality. Key words： PLC。 大多數(shù)中小型水泥廠在建廠初期或改造時資金都很緊缺，如何解決有限的資金與先進(jìn)的自動化水平之間的矛盾一直是困擾水泥行業(yè)的頭疼問題， PLC 技術(shù)的低成本的特性恰恰滿足了這一需求；水泥生產(chǎn)過程為連續(xù)過程，需要大量的順序和聯(lián)鎖控制，開關(guān)量點數(shù)占總數(shù)的 80％，這非常符合價格低廉的 PLC的控制特點。它不僅有效地保證了生產(chǎn)的高效和穩(wěn)定，大大提高了水泥產(chǎn)品質(zhì)量，降低了能耗和生產(chǎn)成本，同時提高了全員勞動生產(chǎn)率。如 Siemens 公司的 PCS S7 系列、 GE南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 公司的 9030系列、 AB公司的 SLC系列、 Modicon公司的 Quantum系列等。我們的項目中采用的是提升機功率＋磨音信號＋粗粉回粉量的控制方法。設(shè)備啟動之后，交流接觸器 KM 的常開節(jié)點返回給 PLC的 DI 模塊一個開關(guān)量信號，這樣上位機就能看到設(shè)備啟動了。流程中設(shè) 備的啟動順序按逆物流方向進(jìn)行，即：處于下游的設(shè)備最先啟動，之后依次向上順序啟動。自動控制系統(tǒng)采用集中聯(lián)鎖控制與現(xiàn)場就地手動控制相結(jié)合的控制方式。 整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)流程控制如：逆流程起車、順流程停車、緊急情況下設(shè)備急停、設(shè)備就地控制、設(shè)備集中邏輯閉鎖控制、單臺設(shè)備起?？刂?、水泥磨配料閉環(huán)控制參數(shù)監(jiān)測與調(diào)整等操作與控制，均由集中控制室內(nèi)的上位機完成。 系統(tǒng)改造設(shè)計 水泥磨采用計算機自動化 控制系統(tǒng)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)機電設(shè)備順序啟停、儲庫料位信息采集顯示、磨機負(fù)荷自動控制與狀態(tài)監(jiān)測、水泥磨配料閉環(huán)控制參數(shù)監(jiān)測與調(diào)整等操作與控制，同時包括監(jiān)測設(shè)備運行情況、故障情況以及產(chǎn)品產(chǎn)量等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計輸出功能。低壓柜用來給所有的參與控制的設(shè)備供電。這種編程軟件基于用標(biāo)準(zhǔn)工具 STEP 7 軟件實現(xiàn) SIMATIC 工業(yè)軟件功能，并能應(yīng)用所有新的 S7 硬件的優(yōu)勢。由鉑熱電阻檢測到的軸瓦溫度信號（電阻阻值的變化）送入變送器，轉(zhuǎn)變?yōu)?420mA 標(biāo)準(zhǔn)信號送入 PLC，并由計算機動態(tài)顯示和高低位報警。目前已被廣泛地應(yīng)用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程 的自動控制中。計時器的計時值可以由用戶在編程時設(shè)定，也可以用撥盤開關(guān)來設(shè)定。有些型號的 PLC，還專門設(shè)置了用于步進(jìn)控制的步進(jìn)指令和鼓形控制器操作指令，編程和使用極為方便，因此更容易實現(xiàn)步進(jìn)控制的要求。在控制系統(tǒng)中，操作人員通過監(jiān)控命令可以監(jiān)控有關(guān)部分的運行狀態(tài)，可以調(diào)整計時、計數(shù)等設(shè)定值。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 5) 通信聯(lián)網(wǎng) PLC 的通信包括 PLC 相互、 PLC 與上位機、 PLC 和其它智能設(shè)備間的 通信， PLC 系統(tǒng)與通用計算機可以直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，滿足工廠自動化系統(tǒng)發(fā)展的需要，各 PLC 系統(tǒng)或遠(yuǎn)程 I/O 模塊功能各自放置在現(xiàn)場分散控制，然后采用網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成集中管理信息的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。這種分時操作的過程稱為 CPU 對程序的掃描。 PLC 投入運行后，便進(jìn)入程序執(zhí)行過程，它分為三個階段進(jìn)行，即輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段，輸出刷新，如圖 所示。 當(dāng)程序執(zhí)行完后，進(jìn)入輸出刷新階段。 ，由程序中輸出指令的執(zhí)行結(jié)果決定。參見 圖 11。 保 持?jǐn)?shù)據(jù)存儲器 由 用 戶選 定的 數(shù)據(jù)存儲區(qū) ，在一 次上 電周期 中，只 要 超 級電容和可 選 電 池 卡 不 放 電，該 存儲器 的 數(shù)據(jù)就 不 會 改 變 。 2) 信號模塊（ SM） 用于數(shù)字量和模擬量輸入 /輸出。 3. 簡單的結(jié)構(gòu)使得 S7300 靈活而易于維護(hù)。或者直接在信號模塊上進(jìn)行接線。 SIMATIC 人機界面（ HMI）從 S7200 中要求數(shù)據(jù)， S7200 按用戶指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。著名控制專家 （ 1991）指出：模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制一樣，已成為智能控制研究的重要途徑。但是，應(yīng)該指出，無論采用經(jīng)典控制理論還是現(xiàn)代控制理論設(shè)計一個控制系統(tǒng)，都需要事先知道被控制對象（或生產(chǎn)過程）精確的數(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)數(shù)學(xué)模型以及給定的性能指標(biāo)，選擇適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律，進(jìn)行控制系統(tǒng)設(shè)計。 與此相反，對于上述難以自動控制的一些生產(chǎn)過程，有經(jīng)驗的操作人員進(jìn)行手動控制，卻可以收到令人滿意的效果。 模糊控制系統(tǒng)的組成 前面已指出，模糊控制屬于計算機數(shù)字控制的一種形式。被控制量往往是非電量，如溫度、壓力、流量、濃度、濕度等。再由 e 和模糊控制規(guī)則 R（模糊關(guān)系）根據(jù)推理的合成規(guī)則進(jìn)行模糊決策，得到模糊控制量 u 為 u=e?R 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 式中 u 為一個模糊量。模糊集為這類不確定知識 的表示提供了一個有力的武器，它可以處理下列知識的表示： 1) 模糊謂詞，如“小”，“年輕”，“美好”。例如廣義的肯定前件的假言推理、廣義的否定后件的假言推理等推理方法都是基于模糊邏輯的，并在模糊（近似）推理中得到廣泛應(yīng)用。這種推 理方法是 Zadeh 于 1973 年首次提 出來的，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種模糊推理方法。該方法引入了一種新的相容性關(guān)系，以及一種新的基于指數(shù)運算的蘊含形式，通過將該相容性關(guān)系映射到一個真值空間從而推導(dǎo)出結(jié)論的不確定性值。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 39 第四章 水泥磨機的負(fù)荷控制 水泥粉磨，包括生料磨和水泥磨是水泥生產(chǎn)過程必不可少的重要設(shè)備，同時也是一種耗能較大的機電設(shè)備。被 粉磨物料由給料機經(jīng)中空軸送入球磨機筒體。又從特性曲線 M（ F）看出，在最佳 工作點 F0 附近，M（ F）特性近似為線性。其中回磨粗粉特性的時滯 2? 包括選粉機的時滯以及提升機、傳送絞龍等的時滯，一般大于磨音時滯 1? 。磨音頻率亦隨磨內(nèi)填充量的變化而變化，據(jù)實際測定，其主要分布在 250～ 4000Hz 范圍內(nèi)。 圖 磨音聲強與填充量關(guān)系曲線 （ 3） 磨尾提升機功率 磨尾提升機功率的變化是隨著出磨水泥流量的變化而變化的。但是由于水泥生產(chǎn)過程具有大慣性、純滯后、非線性等特點，系統(tǒng)工況復(fù)雜多變，難以建立精確的數(shù)學(xué)模型對皮帶秤電機轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，因此結(jié)合模糊控制的特點，我們便采用了模糊控制來實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn) 速的調(diào)節(jié)。 3. 高精度 Fuzzy 控制器能提高反應(yīng)信息變化的靈敏度。 一種在基于 Fuzzy 控制器基礎(chǔ)上更好地模擬人的操作經(jīng)驗來改善控制性能的高精度 Fuzzy 控制器的基本設(shè)計思想是，首先將語言變量偏差 e 與偏差變化 ec 的量測值，由各自的 Fuzzy子集賦值表量化出相應(yīng)的等級 I1 與 J1，即 ????? 01 ekI e 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 47 ????? 11 eckJ e 其次由查詢表找出與 I J1 對應(yīng)的基本 Fuzzy 控制器輸出的量化等級 L1，于是求得與 e， ec 對應(yīng)的控制作用 u1為 101 0 LkUu u?? 其中0ek，1ek與0uk分別為偏差、偏差變化與控制作用的量化因子；U0為基本 Fuzzy 控制器輸出的設(shè)定值；符號 ??? 代表對 I1與 J1的取整運算，這種取整會帶來0ek?與1ek?的誤差 ,尤其當(dāng)0ek與1ek選擇較小時，信息量會丟失更多。此外，上面提到的磨音和粗粉回粉量也是很重要的參數(shù)，但在實際控制中較少用到。 （ 2） 粗粉回粉量 從水泥磨機的尾部出來的成品水泥經(jīng)磨尾提升機到選粉機篩選出粗粉和細(xì)粉，細(xì)粉直接經(jīng)過斜槽到水泥庫，而粗粉需要重新回水泥磨機再次研磨。另外，磨機的階躍響應(yīng)還將隨研磨介質(zhì)和襯板的磨損而有所變化。因此，臨界點 FKR是在磨機填充量 F 控制過程中需要盡量避免出現(xiàn)的上限值。被粉磨物料經(jīng)球磨機粉磨后，經(jīng)提升機進(jìn)入選粉機，其中合格的精粉（細(xì)粉）被運走入庫，而不合格的粗粉被送回磨頭 重新進(jìn)入球磨機繼續(xù)粉磨。兗礦集團(tuán)水泥廠 1水泥磨所做的技術(shù)改造也是基于磨音、磨尾提升機功率和粗粉回粉量三個參數(shù)，這一控制系統(tǒng)在目前水泥行業(yè)的生產(chǎn)中還是很先進(jìn)的。在這種方法中，語言連接詞（如 AND， OR， IF? THEN 等）可理解為語言命題的區(qū)間值表示，因而可用區(qū)間值模糊集來表示基于范式（合取范式和析取范式）的模糊蘊含，其中語言連接詞、前件、后件均是模糊的。 2. 直接采用距離、貼近度或某種模糊匹配函數(shù)來度量兩個模糊變量（即規(guī)則前件和觀察事實）的匹配程度，當(dāng)它大于某個閾值（由領(lǐng)域?qū)＜沂孪冉o定 ）時，則啟動該規(guī)則，否則，系統(tǒng) 將搜索別的規(guī)則。假如 我們獲得一個觀察事實： X is A’ 這里 A’ 不必要與知識庫中任何一條規(guī)則的前件精確匹配，借助近似推理 原則，可獲得如下結(jié)果： Y is B 這里 )(39。 5) 模糊可能性，如“很可能”，“幾乎不可能”。這樣循環(huán)下去，就實現(xiàn)了被控對象的模糊控制。模糊控制器的控制規(guī)律由計算機的程序?qū)崿F(xiàn)，實現(xiàn)一步模糊控制算法的過程是這樣的：微機經(jīng)中斷采樣獲取被控制量的精確值，然后將此量與給定值比較的誤差信號 E（在此取單位反饋）。 在 I/O 接口裝置中，除 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換外，還包括必要的電 平轉(zhuǎn)換線路。 總結(jié)人的控制行為，正是遵循反饋及反饋控制的思想。象建材工業(yè)生產(chǎn)中的水泥窯、玻璃窯，化工生產(chǎn)中的化學(xué)反應(yīng)過程，輕工生產(chǎn)中的造紙過程，食品工業(yè)生產(chǎn)中的各種發(fā)酵過程。 模糊控制由來 經(jīng)過人們長期研究和實踐形成的經(jīng)典控制理論，對于解決線性定常系統(tǒng)的控制問題是很有效的。 7) 操作方式選擇開關(guān) 操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以 拔出，當(dāng)鑰匙拔出時， 就不能改變操作方式。 1) 高速的指令處理 ～ s? 的指令處理時間在中等南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 27 到 較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。很簡單地拔下已經(jīng)接線的前連接器。 2) 接口模塊（ IM） 用于多機架配置時連接主機架（ CR）和 擴展機架（ ER）。 通過 S7200資源 管理 器 ，可以將 文檔文 件 (doc、 text、 pdf等 )儲存 在 存儲卡 內(nèi)。 表 S7200擴展模塊 為了更好地 滿足 應(yīng)用 要求 ， S7200系列為您 提供 多種 類 型的擴展模塊。 S7200概述