【正文】 渣由熔渣溝流人沖制箱，經(jīng)沖制箱內(nèi)的壓力水沖成水渣進(jìn)入水渣溝，然后經(jīng)滾筒過濾器脫水排出。渣水混合物流入沉渣池， 用抓斗吊車抓渣 ， 池內(nèi)的水則通過渣池底部或側(cè)部的過濾層排出，一般稱底濾 (OCP) 法。在急冷處理 過程中，熔態(tài)爐渣中的絕大部分物質(zhì)沒能形成穩(wěn)定 的化合物晶體，而是以無定形體或玻璃體的狀態(tài)將 沒能釋放的熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來，從而具有潛在的化學(xué)活性，是優(yōu)良的水泥摻和料。 碩士學(xué)位論文中期 報(bào)告 論文題目： 基于 PROFIBUS 和 MODBUS 的高爐渣粒化傳動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào)： _________________________ 姓 名 ： _________________________ 專 業(yè) 名 稱： _________________________ 指 導(dǎo) 教 師： 田海 20xx 年 12 月 01 日 趙德 琦 控制工程 20xx02443 1 緒論 高爐渣處理技術(shù) 研究背景 國(guó)家 “ 十一五 ” 規(guī)劃提 出了建設(shè)資源節(jié)約型 、 環(huán)境友好型社會(huì)的戰(zhàn)略目標(biāo)，并將節(jié)能和減排作為約 束性指標(biāo)執(zhí)行。因此，在高效回收高爐熔渣顯熱的同時(shí)，還要保證處理后的爐渣可用為水泥原料。 3)脫水 槽法 。 因巴法分為熱因巴、冷因巴和環(huán)保型因巴，三種因巴法的爐渣?；?、脫水的方法相 同，都是使用水淬?；?，采用轉(zhuǎn)鼓脫水器脫水，不同之處在于水系統(tǒng)。沉渣池中的水渣由抓斗抓出堆放在干渣場(chǎng)繼續(xù)脫水，沉渣池內(nèi)的水及懸浮物由分配渠流入過濾池，過濾池內(nèi)設(shè)有礫石過濾層，過濾后的沖渣水經(jīng)集水管由泵加壓送入冷卻塔冷卻后循環(huán)使用，水量損失由新水補(bǔ)充。高爐熔渣含有豐富的熱量，而水淬渣產(chǎn)生大量的低溫蒸汽，除少數(shù)鋼鐵企業(yè)用于冬季取暖外，其余全部白白浪費(fèi)。 課題來源及研究意義 本文以包鋼煉鐵廠的高爐水沖渣系統(tǒng)作為背景， 借用先進(jìn)的可編程控制器技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、組態(tài)技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的 高爐渣?；瘋鲃?dòng)監(jiān)控系統(tǒng) 進(jìn)行改造，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)線的生產(chǎn)效率、提高安全可靠性和完成全自動(dòng)化的目的。主要設(shè)備是兩個(gè)冷卻塔、南北?；靡约稗D(zhuǎn)鼓塔。經(jīng)轉(zhuǎn)鼓電機(jī)分離出來的干粒經(jīng)皮帶卷?yè)P(yáng)機(jī)送入渣倉(cāng)，待卡車運(yùn)走。 改造方案設(shè)計(jì) 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用 利用 Profibus 和 Modbus 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù) ，我們可以對(duì)將設(shè)備層的各個(gè)生產(chǎn)設(shè)備連到現(xiàn)場(chǎng)總線電纜上，大大節(jié)省電纜費(fèi)用，并且控制功能分散到現(xiàn)場(chǎng)儀表中，實(shí)現(xiàn)了徹底的分散，提高了系統(tǒng)的可靠性?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表是指?jìng)鞲衅?、變送器和?zhí)行器等，這些設(shè) 備通過一對(duì)傳輸線互連。由于功能模塊分散在多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中，并且可以同一組態(tài)，可以靈活選用各種功能塊，構(gòu)成所需的控制系統(tǒng)。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息。 （ 3）通信：點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（用戶數(shù)據(jù)傳送）或廣播（控制指令）。強(qiáng)大的診斷功能，三級(jí)診斷信息。 DP 主站上帶可變定時(shí)器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。 ：一個(gè)站點(diǎn)的某具體 I/O 模塊故障。 。不過現(xiàn)在一般都用通用的 PC 和 STEP 7 編程軟件來做編程設(shè)備，用 PC 和 WinCC 組態(tài)軟件做監(jiān)控操作站。通信適配器用來接收主站的指令，按主站指令驅(qū)動(dòng) I/O，并將 I/O 輸入及故障診斷等信息返回給主站。西門子的 SINUMERIK 數(shù)控系統(tǒng)SITRANS 現(xiàn)場(chǎng)儀表、 MicroMaster 變頻器、 SIMOREGDCMASTER 直流傳動(dòng)裝置都有 PROFIBUSDP 接口或可選的 DP 接口，可以做 DP 從站?？刂破魍ㄓ嵤褂弥鲝募夹g(shù)，即主機(jī)能起動(dòng)數(shù)據(jù)傳輸，稱查詢。數(shù)據(jù)字節(jié)中包含從機(jī)須執(zhí)行功能的各附加信息，如功能代碼 03 將查詢從機(jī)，并讀保持寄存器。 選擇 ASCll或 RTU 模式用于標(biāo)準(zhǔn)的 Modbus 總線。 在 ASCll 模式中，以 (:)號(hào) (ASCll3AH)表示信息開始，以回撤一換行鍵 (CRLF)(ASCllOD)和 OAH)表示信息結(jié)束。當(dāng)接收第一個(gè)地址數(shù)據(jù)時(shí)，每臺(tái)設(shè)備立即對(duì)它解碼，以決定是否是自己的地址。消息幀中的功能代碼域包含了兩個(gè)字符 (ASCll)或 SBitS(RTU)。 系統(tǒng)中的各個(gè)設(shè)備由于是采用智能控制也就是網(wǎng)絡(luò)控制，它們的通訊接口協(xié)議是不同的，例如，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)鼓主電機(jī)的變頻器是西門子公司的 MM440 變頻器，此變頻器可用的通訊協(xié)議是 Profibus—DP,而驅(qū)動(dòng)倒渣泵以及粒化泵的變頻器是 AB 公司的 PowerFlex 400 型號(hào)的變頻器，它支持的通訊協(xié)議只有 Modbus。另外，在轉(zhuǎn)鼓主電機(jī)運(yùn)行過程中，很難對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的過程量進(jìn)行采集，故只能通過對(duì)轉(zhuǎn)鼓主電機(jī)的轉(zhuǎn)速力矩的采集，由 S7300 PLC 對(duì) MM440 變頻器形成開環(huán)控制。在選擇PLC 機(jī)型的時(shí)候，主要需要考慮的性能指標(biāo)有以下三個(gè)方面： （ 1） CPU 能力： CPU能力是 PLC 最重要的性能指標(biāo)，也是機(jī)型選擇時(shí)首要考慮的問題。 在 CPU 選擇方面，本文作出如下處理 ： 基于在滿足使用的情況下，減少主站的數(shù)量，縮短通信時(shí)間，提高通信速度，我們將選擇能力比較強(qiáng)的 CPU 處理第一層原料輸送層，第三層包裝的設(shè)備， 使得大部分閥門，傳感器的狀態(tài)通過 CPU 掃描即得到，減少通信次數(shù)和時(shí)間。 變頻器 及其他傳動(dòng)設(shè)備 的類型選擇 本設(shè)計(jì)中的轉(zhuǎn)鼓主電機(jī)、?；?PGR1/PGR2 電機(jī)、倒渣泵 PSL1/PSL2 均用變頻器控制。 變頻器遵循 Modbus 通信協(xié)議。軟起動(dòng)器在起動(dòng)電機(jī)時(shí)，通過逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角，使電機(jī)起動(dòng)電流從零線性上升至設(shè)定值。 系統(tǒng)硬件組態(tài) 本系統(tǒng)控制軟件的設(shè)計(jì)分為 PLC 的軟件設(shè)計(jì)、工控機(jī)的軟件設(shè)計(jì)和系統(tǒng)通訊，使用的軟件分別為 西門子 公司的 STEP7 和 WinCC。硬件組態(tài)完成后就可為編程模板生成軟件。另外，可以從可編程控制器中上載一個(gè)工作站，或從一個(gè) S7CPU中上載塊到 PG用 C。 0BI 是對(duì)應(yīng)于循環(huán)執(zhí)行的主程序的程序塊，它是 STEP7 程序的主干。背景 DB 和共享 DB 沒有本質(zhì)的區(qū)別，主要區(qū)別在于使用的目的 :背景 DB 的用途或者目的是為某一個(gè) FB 提供數(shù)據(jù)，因此其數(shù)據(jù)格式必須與該 FB 的變量聲明一致 。 (3)其他模塊的參數(shù)設(shè)置 不僅 CPU 中需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行賦值和設(shè)置，而且其他模塊同樣需要對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，比如說輸入輸出模塊，就可以在硬件組態(tài)中對(duì)輸入和輸出的地址進(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成以后的地址就可以在編寫程序時(shí)使用這些設(shè)定好的地址。除了主站使用的站地址 2 以外，從站的站地址可以從 1 到 126 任意配置。 電氣原理圖與控制回路圖如下圖所示： L 1 1 L 2 1 L 3 1P A 1 P A 29 0 0 0 M N 1L 0 1Q KK Ma b cR S TL 0 2a b cMU V WU 1V 1W 17 6 9 8A O 1 + A O 1 A O 2 + A O 2 4 ~ 2 0 m A 模 擬 量輸 出 轉(zhuǎn) 矩 信 號(hào)4 ~ 2 0 m A 模 擬 量電 機(jī) 電 流 信 號(hào)1 5 1 6 1 2 1 32 4 2 5 2 6 2 7 2 8 3 0+ 2 4 VD I C O M 2 4 V C O M4 ~ 2 0 m A 模 擬 量 輸入 電 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 給 定1 2A I 1 A I 1 +公 共 端 正 轉(zhuǎn) 反 轉(zhuǎn) 電 位 器 調(diào) 速K A 2K A 3K A 47 6 4 3V R E F G N U0 ~ 1 0 V+VRD I 1 D I 2 S S 1J 4 J 5運(yùn) 行 故 障C O M 2 D O 2 C O M 1 D O 19 0 0 0 M P = 3 0 K W I = 5 6 . 8 AM M 4 4 0 變 頻 器圖 35 轉(zhuǎn)鼓主電機(jī)電氣原理圖 K A 8J 52 72 5K A 7H R 4Z S 9 1 0 0 AQ K2 9K A 1QM1QM2A L P 8 LA L P 8 N2S A2 S B 35K MH R 24K A 2 K A 3H R 391 3K A 3 K A 2K A 2K A 32 S B 12 S B 271 1K A 4K A 5K A 6861 5K A 3 K A 2K M 01 0J 1S AS A1 71 S B 2H R 1K M1 S B 1K MK A 5 K A 62 31 2K A 7K A 8圖 36 轉(zhuǎn)鼓主電機(jī)控制回路圖 根據(jù)工藝要求，轉(zhuǎn)鼓主電機(jī)采用變頻器控制，控制方式未現(xiàn)場(chǎng)總線控制和機(jī)旁操作且網(wǎng)絡(luò)控制和機(jī)旁控制均可以實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)。 MM440 變頻器有多中控制方式。 在本例中設(shè)定值和控制字可以從數(shù)據(jù)塊 DB1 中傳 送， 設(shè)為 047E 再變?yōu)?047F 后 中的頻率值將輸出。 WinCC 組態(tài)軟件的介紹 組態(tài)軟件是數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng) SCADA 的軟件平臺(tái)工具，是工業(yè)應(yīng)用軟件的一個(gè)組成部分。 WinCC 與相應(yīng)的硬件系統(tǒng)緊密結(jié)合，通過統(tǒng)一的組態(tài)和編程，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理及統(tǒng)一的通訊，極大地降低了用戶軟硬件組態(tài)的工程量，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)產(chǎn)品范圍內(nèi)的高度集成。 (5)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)全面開放。 (2)容易理解 首先不要讓用戶使用出現(xiàn)誤解的情況。 (6)適應(yīng)各種用戶 由于使用軟件有不同的層次的用戶，不同水平的用戶。通過權(quán)限分配，不同的用戶具有不同的權(quán)限，可以進(jìn) 行相關(guān)的操作。 圖 41 用戶權(quán)限分配 登錄界面如圖 42 所示。比如說當(dāng)?；?泵正在進(jìn)行，則它會(huì) 顯示綠色 。主要實(shí)現(xiàn)的功能： (1)當(dāng)操作員進(jìn)入后可以對(duì)變頻電機(jī) 的狀態(tài)進(jìn)行修改，剛剛進(jìn)入界面中的狀態(tài)是機(jī)器目前所處的狀態(tài)，點(diǎn)擊相應(yīng)的按鈕就可以起動(dòng)和停止相關(guān)的設(shè)備。按下 Ctr+F1 可以彈出快捷登錄菜單，輸入具有相應(yīng)權(quán)限的用戶名和密碼即可進(jìn)行相關(guān)的操作。若閃爍則表示故障報(bào)警。只有輸入正確的用戶名和密碼才能進(jìn)入運(yùn)行畫面。其中普通用戶級(jí)不允許進(jìn)行任何相關(guān)機(jī)器設(shè)備的起停，以及報(bào)警處理和消息的歸檔等操作，只有瀏覽的權(quán)力，不能進(jìn)行任何的修改。 (7)合理的布局 首先界面的布局應(yīng)當(dāng)符合邏輯，最好 與工作流程吻合。再者界面可以清晰的反映工作流程，以便用戶可以按部就搬的操作。 (6)WinCC 采用最新的開放性軟件技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)，面向多種操作平臺(tái)。 (2)與自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)的集成。組態(tài)軟件已經(jīng)有20 多年的發(fā)展歷史。 要對(duì)變頻器其他不同項(xiàng)目的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，只要編程改變 RECORD地址里的數(shù)值即可 。 本次設(shè)計(jì)中采用的是矢量控制方式， 同 V/f 控制相比，矢量控制有如下優(yōu)點(diǎn)： （ 1） 在負(fù)載和給定值改變期間的穩(wěn)定性 ； （ 2） 對(duì)于給定值改變有很短上升時(shí)間 (→較好的控制性能 )； （ 3） 對(duì)于負(fù)載改變有很短上升時(shí)間 (→較好的噪聲 /干擾特性 )； （ 4） 可用一個(gè)最大可調(diào)轉(zhuǎn)矩進(jìn)行加速和制動(dòng) ； （ 5） 在電動(dòng)和再生運(yùn)行時(shí)，利用可調(diào)轉(zhuǎn)矩限幅可保護(hù)電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)械 ； （ 6） 同速度無關(guān)地控制傳動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ； （ 7） 在 0 速時(shí)可以輸出全部停車轉(zhuǎn)矩 。 為實(shí)現(xiàn)控制，變頻 器需輸出轉(zhuǎn)矩信號(hào)到 PLC， PLC 要輸出速度給定信號(hào)到變頻器。 本控制系統(tǒng)中的 ProfibudDP 站地址分配如表 5 所示 ： 表 5 控制系統(tǒng)中 ProfibusDP 地址分配 站點(diǎn) ProfibusDP 地址分配 上位機(jī) PC 0（主站） 中央控制單元 S7300 PLC 2（主站） PBM 總線橋（ 1） 3（從站） 西門子 MM440 變頻器 4（從站） PBM 總線橋（ 2）