【正文】 e electrical design to ensure that the system has a certain number of check points, to ensure that the ining signal to the controller to be able to make an accurate processing and external control。 PLC 在自動(dòng)控制中的現(xiàn)狀 目前，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電 子技術(shù)的發(fā)展， PLC 已由最初一位機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的以 16 位和 32 位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化 PC，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多通道處理。 3） 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) PLC 產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。 1） 在產(chǎn)品規(guī)模方面，向兩極發(fā)展。革新，發(fā)展。 下面給出工藝流程示意圖 1： 燒 結(jié) 料 石 灰 石 焦 炭高 爐鐵 水 爐 渣 高 爐 煤 氣熱 風(fēng) 爐 鼓 風(fēng) 機(jī)鑄 鐵 機(jī) 轉(zhuǎn) 爐溶 劑圖 1 高爐 工藝流程 高爐內(nèi)爐料還原反應(yīng)原理簡介 高爐是一種豎爐型逆流反應(yīng)器。在反饋控制系統(tǒng)中，既存在由輸入到輸出的信號(hào)前向通路， 也包含從輸出端到輸入端的信號(hào)反饋通路，兩者組成一個(gè)閉合的回路。 設(shè)計(jì)概述 傳統(tǒng)控制方式 在煉鐵高爐的生產(chǎn)中，主令控制器是卷揚(yáng)最為關(guān)鍵的核心控制設(shè)備，一旦上料的主卷揚(yáng)發(fā)生故障維護(hù)及調(diào)整非常麻煩，將直接導(dǎo)致整個(gè)煉鐵高爐生產(chǎn)的停滯，造成高爐上料中斷，給煉鐵生產(chǎn)帶來重大經(jīng)濟(jì)損失 。用位移傳感器等來實(shí)現(xiàn)動(dòng)作程序和過程程序的切換，并進(jìn)行比例壓力和比例流量控制。制造商現(xiàn)在已經(jīng)縮小了可編程控制器的尺寸大小，降低了連線要求。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。 （ 3） 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。 整體型可編程邏輯控制器的 I/O 點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型可編程邏輯控制器提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和 配置控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。這樣，用 Sa 函數(shù)的倒數(shù)作為頻譜特性補(bǔ)償，由數(shù)字信號(hào)便可恢復(fù)為采樣信號(hào)。 對(duì)于以開關(guān)量控制為主 ,帶少量模擬量控制的系統(tǒng) ,可選用能帶 A/D和 D/A轉(zhuǎn)換單元 ,具有加 減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔 PLC。 1） 步距角的選擇 電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。由于受脈沖的控制 ,其轉(zhuǎn)子的角位移量和速度嚴(yán)格地與輸入脈沖的數(shù)量和脈沖頻率成正比 , 通過控制脈沖數(shù)量來控制角位移量 , 從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的 。此時(shí)由編碼器和測控儀表所測的數(shù)據(jù)即為料面的高度。本系統(tǒng)選擇 RC 系列，設(shè)計(jì)中選用的熔斷器型號(hào)為； RC1A15， RC1A60， RC1A40， RC1A30， RC1A20。使用Step7 編程可以在 Saia PCD 上實(shí)現(xiàn)某些集成在 Step7 內(nèi)的功能 .不只是兼容 STEP 7 編程軟件用于西門子系列工控產(chǎn)品包括 SIMATIC S M C7 和基于PC 的 WinAC 的編程、監(jiān)控 和參數(shù)設(shè)置，是 SIMATIC 工業(yè)軟件的重要組成部分。因與繼電器電路很相似，具有直觀易懂的特點(diǎn)，很容易被熟悉繼電器控制的電氣人員所掌握，特別適合于數(shù)字量邏輯控制。 STEP7 的 S7 SCL 結(jié)構(gòu)化控制語言，編程結(jié)構(gòu)和 C 語言和 Pascal 語言相似，特別適合于習(xí)慣于使用高級(jí)語言編程的人使用 CPU選型 選擇 S7200 系列的 PLC 有 CPU22 CPU22 CPU22 CPU226 等類型。 1） 順序功能圖（ SFC－ Sequential Faction Chart） 這是位于其它編程語言之上的圖形語言，用來編程順序控制的程序（如：機(jī)械手控制程序）。 4．對(duì)程 序進(jìn)行模擬調(diào)試及修改，直到滿足控制要求為止。 熔斷器：熔斷器廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，主要做短路保護(hù)之用，同時(shí)也是單臺(tái)電器設(shè)備的重要保護(hù)元件之一。 高爐探尺工作原理 高爐內(nèi)的料位隨著煉鐵生產(chǎn)的進(jìn)行而不斷變化，本產(chǎn)品對(duì)煉鐵生產(chǎn)過程中高爐內(nèi)部的料位進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測的原理是通過對(duì)卷揚(yáng)機(jī)的控制，通過測控部分實(shí)現(xiàn)的。而前一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過編碼器的分辨率可以了解到轉(zhuǎn)速和編碼器之間的比例關(guān)系。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。 整體式 PLC 的每一個(gè) I/O 點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜 ,且體積相對(duì)較小 ,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式 PLC 的功能擴(kuò)展靈活方便 ,在 I/O 點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、 I/O 模塊的種類等方面選擇余地大 ,且維修方便 ,一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。而且，這個(gè)電壓信號(hào)在連續(xù)變化過程中的任何一個(gè)取值都是具體的物理意義，即表示一個(gè)相應(yīng)的溫度。 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)的 10～ 15 倍，加上模擬 I/O 點(diǎn)數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（ 16 位為一個(gè)字），另外再按此 數(shù)的 25%考慮余量。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。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。 ARC 指出，盡管全球經(jīng)濟(jì)衰退， PLC 市場仍然興旺。 此外， PLC 還具有其他的有利于工業(yè)環(huán)境的復(fù)雜變化， PLC 是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，由于它具有可靠性高、編程方便、抗干擾能力強(qiáng)、維修方便等特點(diǎn)，廣泛用于各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程的控制。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn) 故障或 物流不暢時(shí) ， 上料系統(tǒng)轉(zhuǎn)入手動(dòng)生產(chǎn) ， 直到排除故障 ， 再切換到自動(dòng)生產(chǎn)。 控制方式的確定 兩種控制方式：開環(huán)控制，閉環(huán)控制。各種原料在爐內(nèi)進(jìn)行復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)。 PLC 廠家在使硬件及編程工具換代頻繁、豐富多樣、功能提高的同時(shí)，日益向 MAP(制造自動(dòng)化協(xié)議 )靠攏，使 PLC 的基本部件，包括輸入輸出模塊、通信協(xié)議、編程語言和編程工具等方面的技術(shù)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。高爐自動(dòng)上 料應(yīng)用非常普遍，長度是有限的，為把物料從槽下料倉搬運(yùn)到爐頂上，采用料車升降機(jī)，以提高生產(chǎn)效率。 STEP7 是一個(gè)功能強(qiáng)大的編程軟件，支持梯形圖、語句表、功能塊圖編程語言，并采用類似于高級(jí)語言的編程模式，把主程序、子程序和中斷程序進(jìn)行了模塊化，增加了程序的可讀性，使編程人員和現(xiàn)場調(diào)試人員一目了然。XVII XVI PLC 的選型 XXII XXXIV 順序 功能圖 XXXVII 內(nèi)容摘要 ： 鋼鐵行業(yè)是我國重工業(yè)之一，是我國的支柱產(chǎn)業(yè)。本文簡要介紹了 PLC 系統(tǒng)在高爐上料自動(dòng)控制中的應(yīng)用。日本有許多 PLC 制造商，如三菱、歐姆龍、松下、富士等，韓國的三星（ SAMSUNG）、 LG 等，這些生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品占有 80%以上的 PLC 市場份額。 PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/101/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。 2） 向通信網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展 PLC 網(wǎng)絡(luò)控制是當(dāng)前控制系統(tǒng)和 PLC 技術(shù)發(fā)展的潮流。高溫氣流中的 CO、 H2 和部分熾熱的固定碳奪取礦石中的氧，將鐵還原出來。 3）滴落帶：渣鐵完全溶化后呈液滴落下，穿過焦炭層進(jìn)入爐缸之前的區(qū)域。在反饋控制系統(tǒng)中，不管出于什么原因（外部擾動(dòng)或系統(tǒng)內(nèi)部變化），只要被控制量偏離規(guī)定值，就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。 PLC 的控制方式 PLC 主要 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，是主要生產(chǎn)方式，手動(dòng)方式是輔助生產(chǎn)方式，機(jī)旁和調(diào)試方式用于單機(jī)操作和試機(jī)。繼電器邏輯被稱為梯形圖邏輯是因?yàn)榫帉懗鰜淼某绦蛳袷翘葑?，這與其他高級(jí)編程語言如 C++或 BASIC等大不相同，高級(jí)語言采用的是文字?jǐn)?shù)字式的字符。論文通過對(duì)德國西門子公司的 S7200 系列 PLC控制器，溫度傳感器將檢測到的實(shí)際爐溫轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，經(jīng)過模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)送到 PLC 中進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)， PID 控制器輸出轉(zhuǎn)化為 010mA 的電 流信號(hào)輸入控制可控硅電壓調(diào)整器或觸發(fā)板改變可控硅管導(dǎo)通角的大小來調(diào)節(jié)輸出功率。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期?？删幊踢壿嬁刂破骷坝嘘P(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用可編程邏輯控制器應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，可編程邏輯控制器的系統(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)。 例如： 用電子電路記錄從自動(dòng)生產(chǎn)線上輸出的零件數(shù)目時(shí)，每送出一個(gè)零件便給電子電路一個(gè)信號(hào)，使之記 1，而平時(shí)沒有零件送出時(shí)加給電子電路的信號(hào)是 0，所在為記數(shù)。 系統(tǒng)選型 注意事項(xiàng) PLC 產(chǎn)品的種類繁多。 （ 5） 系統(tǒng)可靠性的要求 對(duì)于一般系統(tǒng) PLC 的可靠性均能滿足。單一的慣性負(fù)載和單一的摩 擦負(fù)載是不存在的。控制器 PLC 發(fā)出脈沖、方向信號(hào) , 通 PLC 驅(qū)動(dòng)器 步進(jìn)電機(jī) 負(fù)載 過驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。選用主電路開關(guān)電器的目的，首先是要保證滿足電路的功能，即負(fù)載要求，同時(shí)也要作到所選開關(guān)電器經(jīng)濟(jì)合理，在能滿足完成所擔(dān)負(fù)的配電，控制和保護(hù)任務(wù)的前提下能充分發(fā) 揮本身所具有的各種功能和作用，如在對(duì)電器設(shè)備的帶電部分進(jìn)行維修時(shí)，保護(hù)這些部分處于無電狀態(tài)，即電器設(shè)備 和電網(wǎng)的脫離。其產(chǎn)品型號(hào)含義為： GM 表示接觸器， C 表示交流接觸器，9A 表示額定電流。 STEP 7用 SIMATIC管理器對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行集中管理，它可以方便地瀏覽 SIMATIC S M C7 和 WinAC的數(shù)據(jù)。不適合于編寫大型控制程序。語言表適合于經(jīng)驗(yàn)豐富的程序員使用，可以實(shí)現(xiàn)某些梯形圖不能實(shí)現(xiàn)的功能。 STEP 7 的硬件接口 PC/MPI適配器用于連接安裝了 STEP 7的計(jì)算機(jī)的 RS232C接口和 PLC的 MPI接口。 GT 系列繼電器適合于交流 50HZ，額定工作電壓至 660V，額定電流至 600A中的電路中做電動(dòng)機(jī)過載和斷相保護(hù)作用。 HD 表示單投刀開關(guān)； HS 表示雙投刀開關(guān)； 400（ 600 或 200）表示該開關(guān)的額定電流； B 表示使用類別適合因結(jié)構(gòu)和用處的原因僅準(zhǔn)備在操作次數(shù)不多的場合使用的電器，例如通常僅為維修工作提供隔離用的電器； 3 表示刀開關(guān)的級(jí)數(shù)；1 表示該開關(guān)帶有滅弧罩。 手動(dòng)完成后 , 再將脫機(jī)信號(hào)去除 , 以繼續(xù)自動(dòng)控制。一般情況下，靜力矩應(yīng)為摩擦負(fù)載的 23 倍內(nèi)好，靜力矩一旦選定，電機(jī)的機(jī)座及長度便能確定下來（幾何尺寸）。 （ 6） 機(jī)型盡量統(tǒng)一 一個(gè)企業(yè) ,應(yīng)盡量做到 PLC 的機(jī)型統(tǒng)一。因此 ,合理選用 PLC,對(duì)于提高 PLC 控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。最小的數(shù)量單位就是 1 個(gè)。 (1)輸入輸出（ I/O）點(diǎn)數(shù)的估算 I/O 點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)