【正文】 ................................................................10 開(kāi)關(guān)電源 .....................................................................10 模擬量擴(kuò)展模塊 ..........................................................10 人機(jī)界面 ...................................................................... 11 總體設(shè)計(jì)方案 .............................................................................. 11 第 3 章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) .......................................................................13 系統(tǒng)電路分析設(shè)計(jì) ................................................................13 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） IV 系統(tǒng)供電電路分析設(shè)計(jì) ........................................................16 PLC 外圍接線(xiàn)分析設(shè)計(jì) ........................................................17 控制柜布局分析設(shè)計(jì) ............................................................19 第 4 章 軟 件設(shè)計(jì) ...............................................................................21 程序流程圖 ............................................................................21 主程序流程圖 .............................................................21 PID 調(diào)制程序流程圖 ...................................................22 系統(tǒng)程序梯形圖 ....................................................................23 電機(jī)啟停梯形圖 ..........................................................23 PID 參數(shù)設(shè)定梯形圖 ...................................................25 PID 調(diào)制梯形圖 ...........................................................28 梯形圖邏輯測(cè)試 ....................................................................28 第 5 章 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì) .......................................................................31 組態(tài)軟件介紹 ..............................................................................31 系統(tǒng)組態(tài)設(shè)計(jì)制作 ................................................................31 系統(tǒng)組態(tài)制作 ............................................................31 系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面 ............................................................34 系統(tǒng)組態(tài)運(yùn)行 ........................................................................35 結(jié) 論 .................................................................................................38 謝 辭 ...................................................................................................39 參考文獻(xiàn) .............................................................................................40 附 錄 .................................................................................................41 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 在中國(guó)乃至世界上的建筑行業(yè)中，水泥都是有史以來(lái) 就是 最不可或缺的建筑材料。 水泥煅燒是水泥生產(chǎn)過(guò)程中及其重要的部分 ， 喂煤系統(tǒng)中 煤粉的連續(xù)、均勻 喂料 是煅燒工作的基礎(chǔ)。 水泥廠窯頭喂煤的煤粉稱(chēng)量和適當(dāng)控制 對(duì)窯 頭的 穩(wěn)定 以及 水泥 熟料的產(chǎn)量及質(zhì)量 的提升 ，水泥生產(chǎn)的 過(guò)程 自動(dòng)化 的加強(qiáng) 都 起到積極的 影響 。 中國(guó)目前在全球水泥 生產(chǎn) 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中獨(dú)占鰲頭 。 研究的意義 傳統(tǒng)水泥生產(chǎn)喂煤裝置 在我國(guó)水泥生產(chǎn) 過(guò)程 中 ,傳統(tǒng)的煤粉喂料 計(jì)量 裝置大多 采用稱(chēng)重皮帶機(jī) 、 螺旋喂料機(jī) 、 失重 式 喂料 機(jī) 和沖量式流量計(jì)喂料 機(jī)。 沖量式流量計(jì) 喂料 機(jī) 利用 由來(lái)自喂料機(jī) 煤粉的 重力對(duì) 特定 沖擊板的 重力分量 對(duì)流經(jīng)煤粉進(jìn)行重量檢測(cè)的 ,由于 是 間接 測(cè)重 煤粉重量 ,所以 測(cè)量 不準(zhǔn)確 ,而且 對(duì) 煤粉 要求較高，稍微有不確定因素的進(jìn)入，就會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)計(jì)量洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 不準(zhǔn)確甚至停機(jī)影響生產(chǎn) 。 隨 著第一臺(tái) 轉(zhuǎn)子秤 系統(tǒng) 成功 運(yùn)用于水泥磨 ,我們 看到 采用 全新的水泥廠要窯頭喂煤稱(chēng)重系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)小巧，操作方便，能適用于水泥廠復(fù)雜的環(huán)境，對(duì)水泥產(chǎn)量和質(zhì)量也有了質(zhì)的提升 ，我們確信國(guó)產(chǎn) 新型 轉(zhuǎn)子秤 系統(tǒng) 必將取代 傳統(tǒng)的 水泥廠煤粉稱(chēng)重 計(jì)量 方式 [9]。 對(duì)各個(gè) 單元模塊進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，繪制 流程圖，編寫(xiě)程序。 三菱 PLC 控制 該 系統(tǒng)完成 荷重信號(hào)的檢測(cè)，變頻器信號(hào)的處理， P ID運(yùn)算等等一系列的調(diào)節(jié)控制處理過(guò)程 。 國(guó)內(nèi) 水泥廠內(nèi)的 窯頭 喂煤 裝置為了保證 系統(tǒng)的穩(wěn)定都采用德國(guó)菲斯特公司生產(chǎn)的煤粉轉(zhuǎn)子秤 ， 由于該 公司 設(shè)備對(duì)使用 環(huán)境 和維護(hù) 方式 要求 很 高 ，因此在煤粉輸送過(guò)程 中要嚴(yán)格 把控 煤粉 的 質(zhì)量 （純度）和 水分 、 粉 煤倉(cāng)的材質(zhì) ，要求 密封 、恒 溫 ，同時(shí) 秤體消風(fēng) 、 羅茨 風(fēng)機(jī)用風(fēng) 、 助流系統(tǒng)的使 用也需要嚴(yán)格注意。 煤粉從粉煤倉(cāng)的輸出、稱(chēng) 重和 直接傳送到氣力輸送管道 的所有過(guò)程都 在一個(gè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的封閉式 機(jī)構(gòu) 內(nèi)完成，此型號(hào)轉(zhuǎn)子秤的 計(jì)量精度為 177。荷重傳感器是 喂煤控制 系統(tǒng)能夠 持續(xù) 定量 喂煤 的 重要 元 器件 之一 ， 其量程選擇的正確與否將 直接 影響 到系統(tǒng)的計(jì)量精度和 喂煤 精度， 我們應(yīng) 盡可能使 從 轉(zhuǎn)子秤 流過(guò)的 煤粉 瞬時(shí) 荷重 維 持 在荷重傳感器 20%~80%的 受力范圍內(nèi) 。 根據(jù)系統(tǒng)喂料的臺(tái)時(shí)流量以及變頻器的高性?xún)r(jià)比需求，最終 確定 2 臺(tái)變頻器都 選用三菱變頻器FR740 系列中的 。 若 是 PLC外接 按鈕或行程開(kāi)關(guān)， 則 可 以直接使用自帶電源 ；若 是 外接 接近開(kāi)關(guān)或光電開(kāi)關(guān)，可以 選擇 使用 PLC 內(nèi)部提供的 24V 電源，也可以 使 用 外部 另接24V 電源 對(duì)其進(jìn)行 供電。 FX2N 常用的模擬量輸入 單元 有 FX2N2AD、 FX2N4AD、 FX2N8AD。 總體設(shè)計(jì)方案 根據(jù)以上設(shè)計(jì)要求、控制目標(biāo)及 控制系統(tǒng)的精度要求等，設(shè)計(jì)出了 本窯頭喂煤控制系統(tǒng)： 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 煤粉的 臺(tái)時(shí) 流量大小是由轉(zhuǎn)子秤 電機(jī) 的 轉(zhuǎn)速 和 測(cè) 重 裝置的 荷重傳感器的 共同 決定的 ， 其 轉(zhuǎn)子盤(pán) 流經(jīng) 的 煤粉 荷重 通過(guò) 荷重傳感器 直接 測(cè)得 ， 而轉(zhuǎn)子秤 電機(jī) 的 轉(zhuǎn)速由變頻器 的相關(guān) 運(yùn)行數(shù)據(jù) 得出 。 喂料機(jī)電機(jī)控制 在 本 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，煤粉第一個(gè)進(jìn)入的裝置就是喂料機(jī)，因此對(duì)喂料 機(jī)電 機(jī) 轉(zhuǎn)速 的控制在整個(gè)控制過(guò)程中 不可小覷 ， 因此 喂料機(jī)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)顯得尤為重要。轉(zhuǎn)子秤電機(jī)的控制與喂料機(jī)電機(jī)的控制可謂大同小異，都需要變頻器來(lái)精準(zhǔn)的控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 M3～F U 1K H 3380V 3PH B U S B A R SUVWS1K M 3H L 3 1K H 3N L B T 3 1K1K A 3 1K M 3 K A 3 2 H L 3 2K M 3 K A 3 2U V WC O M 1驅(qū)動(dòng) 備妥 應(yīng)答 故障 D O D I D I D IK1K0D C SK A 3 K M 3 K H 3K A 3 2K M 3NQ F 1C O M 2M3 1 3 5 1 3 52 4 61 3 2 11 4 2 32 314434413142122 1 3 52 4 62 4 69 5 9 79 6 9 8圖 33 羅茨風(fēng)機(jī) 控制原理圖 羅茨風(fēng)機(jī)的過(guò)程分析與喂料電機(jī)與轉(zhuǎn)子秤電機(jī)的過(guò)程分析也沒(méi)有區(qū)別，只是羅茨風(fēng)機(jī)不在需要變頻器對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制，但其分析過(guò)程還是相似的。 系統(tǒng)供電電路原理圖如圖 34 所示： QF24+ 24UVWNV02 W02380VJBK3V03 W03V04FUW057KMV05L+PLCMPE220VL1FH12038~220V開(kāi)關(guān)電源H300工業(yè)空調(diào) +GND人機(jī)界面L2KM2L3KM3KM1HMI圖 34 系統(tǒng)供電電路原理圖 PLC 外圍接線(xiàn)分析設(shè)計(jì) PLC 外圍接線(xiàn)設(shè)計(jì)即為 PLC 的 I/O 點(diǎn)分析設(shè)計(jì)，由前面的電路圖分析與 PLC 選型可知，我們所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中 3 臺(tái)電機(jī)輸入點(diǎn)與輸出點(diǎn)個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)情況 ， 即 9 個(gè)輸入， 10 個(gè)輸出。 排風(fēng)： 控制柜 一定 要注意散熱 ，保持 通風(fēng) 順暢。主程序流程圖如圖 41 所示。輸出 指令Y000 為工頻電機(jī)既羅茨風(fēng)機(jī)， Y001 是轉(zhuǎn)子秤電機(jī)， Y002 是喂料電機(jī)。 設(shè) 定 值比 例 P積 分 I微 分 D控 制 器 被 控 對(duì) 象輸 出 值負(fù) 反 饋偏 差圖 44 PID 調(diào)節(jié)原理圖 采用 PLC 對(duì)模擬量進(jìn) 行 PID 控制的 本 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 如圖 45 所示。 Td：由 S3+6 的值決定， 有超前 預(yù)測(cè)的特 性 。 圖 48 PID 調(diào)制梯形圖 梯形圖邏輯測(cè)試 在完成梯形圖的編寫(xiě)后，電機(jī)程序檢查按鈕 ，檢查程序是否洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 出錯(cuò)，如果沒(méi)有出錯(cuò)， 對(duì)程序 可以 進(jìn)行邏輯測(cè)試，在邏輯測(cè)試中，我們完全可以看出所編輯的梯形圖是否能夠按照我們所涉及的那樣進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。 圖 411 X001 強(qiáng) 制啟動(dòng)邏輯測(cè)試結(jié)果 同時(shí)也可以對(duì) X8000、 X8002 采取強(qiáng)制 ON，使其設(shè)置 PID 參數(shù)后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行 PID 調(diào)制 ，但其參數(shù)設(shè)置還是要根據(jù)實(shí)際需要及實(shí)際水泥廠生產(chǎn)情況而進(jìn)行設(shè)定。 圖 51 建立 組態(tài)工程 洛陽(yáng)理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 ： 打開(kāi)上面已經(jīng)建好的工程，進(jìn)入工程管理器界面， 在界面新建“水泥廠窯頭喂煤設(shè)計(jì)”畫(huà)面，如圖 52 所示。 在本次設(shè)計(jì)中選用的外部設(shè)備為三菱 FX2N和基于 Windows操作系統(tǒng)的組態(tài)王 進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的通信。在本次設(shè)計(jì)中用到了結(jié)構(gòu)變量和數(shù)據(jù)詞典。系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面如圖 56 所示。停止運(yùn)行畫(huà)面如圖 58 所示。感謝導(dǎo)師從論文的選題、設(shè)計(jì) 直到論文 結(jié)束 的整個(gè)過(guò)程 給予的 細(xì)心 指 導(dǎo) 和幫助 ， 使我最終完成 本科