【正文】 振動(dòng)572000Hz 沖擊30Gs額定環(huán)境溫度工作：0~+60℃貯藏：+40℃~85℃濕度5~95%無(wú)凝露表35 可以用于SLC500處理器系列的通訊選件：通訊接收接收或發(fā)送DH485SLC5/01SLC5/02,SLC5/03,SLC5/04RS232(DF1全雙工，DF1半雙工主/從，DH485,或ASCLL)SLC5/01①SLC5/02①SLC5/03②SLC5/04③DH+SLC5/01③④SLC5/02③④, SLC5/03③, SLC5/04說(shuō)明：①當(dāng)連到DH485通道時(shí)，需要1747PIC模塊。F～185176。ON=25AC,OFF=25AC斷態(tài)電流(最小值)1Ma ACamp。FBD( Function Block Diagram)功能塊圖功能模塊圖是采用功能模塊來(lái)表示模塊所具有的功能，不同的功能模塊有不同的功能。2種文本化語(yǔ)言：IL(Instruction List)指令表指令表是用布爾助記符來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)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(guó)AB公司的RSLogix500梯形圖編程軟件進(jìn)行梯形圖編程，整個(gè)軟件系統(tǒng)由程序模塊組成，便于擴(kuò)充與修改。 AB可編程控制器系統(tǒng)軟件羅克韋爾自動(dòng)化除了提供自動(dòng)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)。ST(Struction Text)結(jié)構(gòu)化文本。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(hào)的類型等的不同使它的使用范圍不同。采用梯形圖程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，程序采用梯形圖的形式描述?？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。③需要1785KA5模塊。在控制室即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)運(yùn)行與手動(dòng)運(yùn)行間的切換。 濃相輸送測(cè)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(mén)組成，它們是整個(gè)濃相輸送控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備。兩個(gè)CPU模塊互相監(jiān)視對(duì)方的運(yùn)行狀態(tài)和通訊情況，一旦發(fā)現(xiàn)對(duì)方故障，立即發(fā)出報(bào)警，通過(guò)ControlNet網(wǎng)，傳送給上位工控機(jī)，在操作管理臺(tái)上顯示報(bào)警。因?yàn)樵黾恿溯^多的部件、模塊，這些部件和模塊的故障，也會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性。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(hào)，實(shí)時(shí)控制相關(guān)的設(shè)備動(dòng)作；同時(shí)監(jiān)視生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)危險(xiǎn)工況出現(xiàn)時(shí)，及時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警，當(dāng)極限工況出現(xiàn)時(shí)，聯(lián)鎖保護(hù)設(shè)備，保障生產(chǎn)過(guò)程安全?？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。就地控制柜主要是完成現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)并且控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。詳細(xì)設(shè)備見(jiàn)《預(yù)焙槽氧化鋁輸送原理圖》圖紙。（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(guó)內(nèi)電網(wǎng)電壓一致。根據(jù)前面對(duì)美國(guó)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(guó)AB公司的SLC500類型的PLC。大型PLC,I/O點(diǎn)數(shù)在1024以上。大型PLC,I/O點(diǎn)數(shù)在1024以上。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(shí)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(guò)內(nèi)置的DH485網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，以進(jìn)行編程和監(jiān)控。根據(jù)本系統(tǒng)特點(diǎn)，選用EEPROMNA存儲(chǔ)器一個(gè)，存儲(chǔ)容量26000字。離線編程方式：PLC和編程器公用一個(gè)CPU，編程器在編程模式時(shí)，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制。隨著開(kāi)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1747SN掃描器模塊的通用遠(yuǎn)程I/O。SLC5/04有一個(gè)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。當(dāng)您選擇一個(gè)掃描器模塊，并將其插入30個(gè)模塊插槽之中的一個(gè)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)。這些小巧的控制器體現(xiàn)了我們對(duì)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。 PLC的選型根據(jù)前一節(jié)中的工藝過(guò)程和控制方案，下面進(jìn)行PLC工程設(shè)計(jì)選型。系統(tǒng)中的各電氣設(shè)備按照工藝流程的要求，自動(dòng)逆向順序啟動(dòng)和正向延時(shí)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(cuò)控制；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生設(shè)備故障時(shí)，具有自動(dòng)報(bào)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(shí)順序停止運(yùn)行；系統(tǒng)可以進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)切換控制，自動(dòng)控制用于正常生產(chǎn)狀態(tài)，并且可以對(duì)常見(jiàn)的故障自動(dòng)進(jìn)行處理，手動(dòng)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(duì)于系統(tǒng)中大容量電機(jī)啟動(dòng)時(shí)采取錯(cuò)開(kāi)啟動(dòng)時(shí)間的措施，避免因啟動(dòng)電流超負(fù)荷對(duì)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(duì)各種電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。啟動(dòng)震動(dòng)篩的電機(jī)使震動(dòng)篩震動(dòng)，打開(kāi)2000T下層料倉(cāng)下的閥門(mén)，氧化鋁粉在離心風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)力作用下和震動(dòng)篩震動(dòng)作用下進(jìn)入壓力罐。當(dāng)空氣提升機(jī)的氧化鋁粉到達(dá)規(guī)定料位時(shí)，開(kāi)始啟動(dòng)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(cāng)。在掃描每一條梯形圖時(shí)，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(chǔ)區(qū)中對(duì)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(duì)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。 PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為二個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新二個(gè)階段。面對(duì)激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)所帶來(lái)的局面，企業(yè)只有緊緊把握市場(chǎng)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。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來(lái)面對(duì)市場(chǎng)份額逐漸縮小所帶來(lái)的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來(lái)的沖擊。我國(guó)鋁廠綜合自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展比國(guó)外晚，八十年代以前，國(guó)內(nèi)鋁電解槽生產(chǎn)過(guò)程主要以人工操作和經(jīng)驗(yàn)管理為主，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)條件差，工作環(huán)境惡劣。由于國(guó)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(duì)國(guó)外原料的依賴程度不斷增加。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(kāi)發(fā)新的控制系統(tǒng)和設(shè)備與之適應(yīng)。傳統(tǒng)上，這些功能是通過(guò)氣動(dòng)或電氣控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。它的工作原理是：物料進(jìn)入壓力罐中后經(jīng)壓縮空氣加壓呈沸騰狀態(tài)，并維持這一狀態(tài)，確保物料進(jìn)入特制的濃相管中就被壓縮空氣分割成一段一段的料栓向前流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)物料的輸送。它采用可編程序的存貯器，用來(lái)在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。電解鋁廠生產(chǎn)過(guò)程的控制系統(tǒng)，主要由氧化鋁輸送及電解槽的控制兩大部分組成。不用此信息時(shí)，刪除此框。20世紀(jì)70年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。而在硬件方面一直沿用自制工控機(jī)或單片機(jī)作為主控制器構(gòu)成控制系統(tǒng)。鋁電解是一個(gè)電解槽數(shù)量多、高能耗、高粉塵、強(qiáng)磁場(chǎng)、環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度大的生產(chǎn)過(guò)程。上世紀(jì)80年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)展起來(lái)，也簡(jiǎn)稱為PC，為了方便，也為了反映或可編程控制器的功能特點(diǎn)，美國(guó)AB公司將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器Programmable Logic Controller（PLC），并將“PLC”作為其產(chǎn)品的注冊(cè)商標(biāo)?？梢?jiàn)PLC控制系統(tǒng)在電解鋁行業(yè)中將會(huì)長(zhǎng)期占據(jù)主要控制系統(tǒng)地位。2 PLC控制系統(tǒng)概述 PLC PLC的定義可編程控制器，英文稱Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC。 (一) 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，PLC以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入I/O映象區(qū)中的相應(yīng)得單元內(nèi)。CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。同時(shí)啟動(dòng)2000T上層緩沖料倉(cāng)向2000T下層料倉(cāng)的打料過(guò)程，待2000T下層料倉(cāng)的氧化鋁粉到達(dá)高料位時(shí)停止。當(dāng)電解槽有需要打料信號(hào)時(shí)，開(kāi)始啟動(dòng)壓力罐向電解槽的打料過(guò)程。 氧化鋁粉輸送的控制系統(tǒng)分三階段：第一階段是卸庫(kù)到2000T上層緩沖料倉(cāng)的氧化鋁粉輸送：卸庫(kù)內(nèi)上料后，氧化鋁氣動(dòng)溜槽輸送氧化鋁到2000T上層倉(cāng)的空氣提升機(jī)使用的氣源采用MJ250C型羅茨風(fēng)機(jī)提供，空氣提升機(jī)裝置由一個(gè)電磁閥和羅茨風(fēng)機(jī)連鎖控制。所選用PLC應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績(jī)、成熟可靠的系統(tǒng)，PLC的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。這些產(chǎn)品有強(qiáng)大的可靠性歷史記錄，它們覆蓋了幾十萬(wàn)個(gè)各式各樣的應(yīng)用場(chǎng)合。除具有SLC5/02的性能以外，它們有第二個(gè)內(nèi)置式RS232C通信口，它能夠組態(tài)成ASCII或DF1協(xié)議，同時(shí)可通過(guò)1761NETAIC轉(zhuǎn)換器對(duì)DH485網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息存取。簡(jiǎn)單和價(jià)格適中的功能強(qiáng)大的處理器，建議應(yīng)用于材料處理、HVAC控制、組裝生產(chǎn)、小型過(guò)程控制和監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集遠(yuǎn)程終端(SCADA RUT)應(yīng)用。增加帶1747SDN掃描器模塊的設(shè)備網(wǎng)(DeviceNet)I/O。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制（在本設(shè)計(jì)中沒(méi)有模擬量輸出，只有料位、壓力的模擬量輸入）。在電腦上通過(guò)編程軟件進(jìn)行離線編程，并通過(guò)編譯，檢查有無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤。SLC500系列是一個(gè)不斷充實(shí)的小型可編程控制器系列。(2)電氣環(huán)境：①抗噪音措施：采取屏蔽電纜線、屏蔽層和遠(yuǎn)離帶噪音的電磁開(kāi)關(guān)等；②防電磁波干擾：采取可靠接地和封閉方法。PLC還具有人機(jī)對(duì)話，高速數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)程控制，通訊聯(lián)網(wǎng)等功能。在本系統(tǒng)中的PLC的CPU選用1747L532一個(gè), 12k字及4k附加的數(shù)據(jù)存貯，功耗是5Vdc～,24Vdc～。對(duì)輸出模塊，考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過(guò)載能力較差。四）存儲(chǔ)器的選擇由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲(chǔ)器容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲(chǔ)器選擇。除塵器是將氧化鋁粉在輸送過(guò)程中而形成的‘灰塵’收集起來(lái)以便重新送入料倉(cāng)。壓力罐由壓力罐體（壓力容器）、進(jìn)料閥、進(jìn)/排氣閥、錐形出口閥及控制盤(pán)等組成。下位機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖34所示：圖34 下位機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 AB的PLC的CPU雙冗余設(shè)計(jì)PLC是現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱之一，是可靠性高、應(yīng)用非常廣泛的工業(yè)控制產(chǎn)品。硬件冗余的方法，是將兩個(gè)CPU模塊插在不同的兩個(gè)機(jī)架上，每個(gè)機(jī)架上除了CPU模塊，還要有通訊模塊CNBR等。純硬件冗余的優(yōu)點(diǎn)之一，就是不需要軟件進(jìn)行專門(mén)的編程。 控制電路根據(jù)控制系統(tǒng)工藝流程和控制要求，可將系統(tǒng)劃分為三大控制電路：提升機(jī)裝置測(cè)控電路、濃相輸送測(cè)控電路、除塵系統(tǒng)控制電路。檢測(cè)回路負(fù)責(zé)對(duì)壓力罐罐體、管道壓力大小及罐體料位高低進(jìn)行判斷，按照工藝要求決定對(duì)相關(guān)的電控氣動(dòng)閥的開(kāi)啟或關(guān)閉；控制回路負(fù)責(zé)接通低壓配電柜內(nèi)對(duì)應(yīng)的MCC功能單元，使壓力繼電器、電控氣動(dòng)閥啟動(dòng)或停止，完成氧化鋁的濃相輸送。控制面板的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖38所示：圖38 控制面板簡(jiǎn)圖 PLC的I/O電路及外部接線PLC的輸入輸出地址和外部接線是一一對(duì)應(yīng)的，按照對(duì)應(yīng)的編號(hào)接線便可以使系統(tǒng)有序，每一個(gè)程序和硬件都有接線電路，下面以第一部分的輸送控制系統(tǒng)為例畫(huà)出接線圖。表36 下面主要給出本系統(tǒng)中用到的電源1747P2說(shuō)明1747P2進(jìn)線電壓85132/170265Vac4763HZ典型進(jìn)線功率180VA最大上電沖擊電流20A內(nèi)部電流容量5A at 5Vdc at 24Vdc熔絲保護(hù)1747F2或等效250V3A熔絲 SANO SOC SD4或BUSSMANNAGC324Vdc用戶電源的電流容量200mA24Vdc用戶電源電壓范圍1830Vdc額定工作溫度0℃～60℃(32176。1746離散I/O模塊：1746I/O平臺(tái)是為模塊硬件設(shè)計(jì)的，它采用了經(jīng)濟(jì)且節(jié)省空間的方式在用戶控制系統(tǒng)中加入I/O模塊。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。順序功能圖是用功能表圖來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。在大中型的可編程序控制器系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)描述控制系統(tǒng)中各個(gè)變量的關(guān)系。