【正文】 ......................................................................................................... 38 觸摸屏地址標(biāo)識(shí)符庫 ................................................................................................. 38 手動(dòng)畫面與自動(dòng)畫面的設(shè)計(jì) ............................................................................................ 40 手動(dòng)運(yùn)行 ...................................................................................................................... 40 自動(dòng)運(yùn)行 ...................................................................................................................... 41 報(bào)警信息記錄畫面設(shè)計(jì) .................................................................................................... 42 第六章 程序的調(diào)試 ............................................................................................................... 44 程序調(diào)試前的準(zhǔn)備工作 .................................................................................................... 44 程序調(diào)試及調(diào)試工具 ........................................................................................................ 44 程序過程及結(jié)果 ................................................................................................................ 44 手動(dòng)控制 ...................................................................................................................... 44 自動(dòng)控制 .................................................................................................................... 46 故障報(bào)警 ..................................................................................................................... 48 V 觸摸屏的離線模擬 ............................................................................................................ 48 安裝調(diào)試過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤及糾正 ................................................................................ 49 觸摸屏問題 .................................................................................................................. 49 通信錯(cuò)誤 ...................................................................................................................... 49 結(jié)束語 ......................................................................................................................................... 50 主要參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................... 51 附錄 .............................................................................................................................................. 52 加熱爐程序 ............................................................................................................................... 52 觸摸屏界面 ............................................................................................................................... 88 電氣原理圖 ............................................................................................................................... 91 致謝 .............................................................................................................................................. 95 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第一章 緒論 溫度是工業(yè)生產(chǎn)中常見的工藝參數(shù)之一，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度密切相關(guān)。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐的諸多領(lǐng)域中 , 溫度控制占有著極為重要的地位 , 特別是在冶金、化工、 建材、食品、機(jī)械、石油等工業(yè)中，具有舉足輕重的作用。 課題的目的和意義 加熱爐是無縫鋼管生產(chǎn)的主要耗能設(shè)備，如何保證被加熱的管坯在有效軋制的前提下，盡可能的減少加熱爐的能耗，是 無縫鋼管行業(yè)控制技術(shù)研究的主要方向。 4. 在加熱系統(tǒng)中要求將爐子分為兩個(gè)溫區(qū)：總共有 12個(gè)燒嘴， 1號(hào) 、 2號(hào) 燒嘴對(duì)應(yīng)高溫區(qū)的溫度，由熱電偶 K1提供反饋信號(hào)； 3號(hào) 到 6號(hào) 燒嘴對(duì)應(yīng)中溫區(qū)的溫度，由熱電偶 K2提供反饋信號(hào)。在運(yùn)行模式， PLC通過反復(fù)執(zhí)行用戶程序來實(shí)現(xiàn)控制功能。 過程控制是指對(duì)溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。在輸入方面，主要是控制系統(tǒng)的故障，主要包括：風(fēng)機(jī)故障，燃?xì)鈮毫^高或過低故障， 1到 12燒嘴故障，總共 15個(gè)輸入點(diǎn)，這樣總共大概需要 14個(gè)輸出點(diǎn)和 15個(gè)輸入點(diǎn)。 輸入輸出模塊的介紹 EM231 是常用的模擬量擴(kuò)展模塊，它實(shí)現(xiàn)了 4 路模擬量輸入。 紅外線式觸摸屏不受電流、電壓和靜電干擾，適宜惡劣的環(huán)境條件，采用紅外線技術(shù)是 觸摸屏的最終發(fā)展趨勢。 4． PLC的輸出一般有三種：可控硅，晶體管和繼電器。 在模擬量閉環(huán)控制系統(tǒng)中，被控量 c（ t）（例如壓力、溫度、流量等）是連續(xù)變化的模擬量，大多數(shù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（電動(dòng)調(diào)節(jié)閥和變頻器等）要求 PLC輸出模擬信號(hào) mv（ t），而 PLC的 CPU只能處理數(shù)字量。 在連續(xù)系統(tǒng)中，典型的 PID 閉環(huán)控制系統(tǒng)如圖 所示。 盡管 PID 整定方法有很多，但由于爐子環(huán)境比較復(fù)雜，經(jīng)過綜合考慮和比較之后我采用了經(jīng)驗(yàn)整定法。 (2)對(duì)天然氣進(jìn)行了欠壓，超壓和報(bào)警監(jiān)控，如果發(fā)生異常，馬上關(guān)掉燃?xì)饪烨虚y，以防事故擴(kuò)大，同時(shí)發(fā)出聲光報(bào)警 信號(hào)，并在觸摸屏上顯示事故的原因。 6． 設(shè)置報(bào)警信息記錄畫面方便操作人員查詢。 5． 同時(shí)在實(shí)際工作過程中，由于工廠內(nèi)的人員分工不同，各種 人 員所涉及的專業(yè)知識(shí)的不同需要對(duì)系統(tǒng)的重要畫面進(jìn)行等級(jí)限制，以防止非專業(yè)人員破壞系統(tǒng)參數(shù)造成損失。 下面就以煙開開啟 0%和 %為例來用程序說明， 程序如下 : 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 36 報(bào)警 部分 (1)該系統(tǒng)在風(fēng)壓未達(dá)到 800Pa時(shí)，自動(dòng)控制時(shí)不能打開燃?xì)饪烨虚y和點(diǎn)火系統(tǒng)送電。如 可能只要求比例控制或比例與積分控制，通過設(shè)置參數(shù)可對(duì)回路進(jìn)行控制類型進(jìn)行選擇。故可利用 PLC中的 PID 指令實(shí)現(xiàn)位置式 PID 控制算法量。下面簡要介紹一下計(jì)算機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)的組成與工作原理。 2．在變頻器保護(hù)部分，除了采用了斷路器保護(hù)還加了接觸器 KM2緊停保護(hù)，當(dāng)變頻器和助燃風(fēng)機(jī)出現(xiàn)意外故障時(shí)，按下按鈕開關(guān)使得線圈失電， KM2的主觸點(diǎn)斷開，變頻器斷電停止工作，從而得到保護(hù)。 圖 電阻式觸摸屏講解示意圖 電容式觸摸屏的透光度和清晰度均優(yōu)于四線電阻式觸摸屏，但不能和五線電阻式觸摸屏和表面聲波式觸摸屏相比。用于較高要求的控制系統(tǒng)，具有更多的輸入 /輸出點(diǎn)，更強(qiáng)的模塊擴(kuò)展能力，更快的運(yùn)行速度和功能更強(qiáng)的內(nèi)部集成特殊功能。 PLC的輸入輸出點(diǎn)數(shù)是有限的，在設(shè)計(jì)一個(gè) PLC控制系統(tǒng)時(shí)可能遇到其 I/O口的點(diǎn)數(shù)問題，可以選擇 I/O點(diǎn)數(shù)較多的 PLC或增加擴(kuò)展單元。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實(shí)現(xiàn)模擬量（ A）和數(shù)字量（ D）之間的A/D轉(zhuǎn)換及 D/A轉(zhuǎn)換。如常見的鍵盤掃描方式或 I/O掃描方式，有鍵按下或 I/O動(dòng)作則轉(zhuǎn)入相應(yīng)的子程序，無鍵按下則繼續(xù)掃描。 2. 加熱爐總共有 12個(gè)燒嘴，均采用大小火 脈沖 方式，正常情況下小火全部點(diǎn)著。 2021 年我學(xué)院又與常熟無縫鋼管有限公司簽訂了 5 臺(tái)爐子的軟件設(shè)計(jì)任務(wù) , φ 76管坯加熱爐是其中的常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 一臺(tái)。constant pressure。對(duì)于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有所不同。近年來，國家加大節(jié)能減排的力度，各企業(yè)不斷對(duì)加熱爐的生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造和完善，加熱爐的自動(dòng)化控制水平有了顯著的提高。 5. 在電控系統(tǒng)部分中，要求風(fēng)機(jī)的壓力和爐子的溫度恒定，并且通過設(shè)備檢測出來常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 并能顯示，來對(duì)天然氣煙道的開度的大小 進(jìn)行控制，并將煙道的開度大小分為 6檔控制。為了使 PLC的輸出及時(shí)地響應(yīng)隨時(shí)可能變化的輸入信號(hào)，用戶程序不是只執(zhí)行一次，而是不斷地重復(fù)執(zhí)行，直至 PLC停機(jī)或切換到 STOP模式。作為工業(yè)控制計(jì)算機(jī)， PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。 根據(jù) PLC選型的原則，輸入輸出點(diǎn)要求有 20%備用 ??5 ，以防有個(gè)別輸入輸出點(diǎn)損壞時(shí)，可以及時(shí)更換備用點(diǎn)，而不必要換整臺(tái) PLC， 所以我 選用 西門子 S7200PLC CPU226為主機(jī) 。下面以 EM231 為例講解模擬量擴(kuò)展模塊接線圖，如圖 所示。但是成本較高。在輸出部分，我采用了晶體管輸出并用中間繼電器進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)出現(xiàn)外部故障時(shí)，只會(huì)損壞中間繼電器，不會(huì)損壞 PLC輸出部分，中間繼電器的價(jià)格不高，而且修復(fù)的速度也快，如果不加中間繼電器，一旦損壞 PLC硬件，修起來麻煩，花的成本相對(duì)也較高。 c(t)首先被測量元件轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)量程的電流信 號(hào)或電壓信號(hào)pv(t)，模擬量輸入信號(hào)的 A/D轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 pv（ n）。圖 中 sp（ t）是給定值，pv(t)是反饋量， c(t)是系統(tǒng)的輸出量， PID控制的輸入輸出關(guān)系式為 : 01( ) [ ( ) ( ) ( ) / ]DC IM t K e t e t d t T d e t d t MT? ? ? ?? （ 4） 常熟理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 上式中 : M(t)— 控制器的輸出量， M0 為輸出的初始值 。各項(xiàng)參數(shù)需要到現(xiàn)場進(jìn)行整定， 本設(shè)計(jì)中實(shí)驗(yàn)調(diào)試所用 經(jīng)驗(yàn)法 的參數(shù)為：ST =1000ms, IT =10min,TD =0。 (3)燒嘴控制器負(fù)責(zé)對(duì)燒嘴進(jìn)行點(diǎn)火控制，在點(diǎn)火的狀態(tài)下如發(fā)現(xiàn)熄火的情況，燒嘴控制器自行關(guān)斷本身的燃?xì)忾y，并送報(bào)警信號(hào)，該 PLC通過觸摸屏進(jìn)行故障提示，但并不影響系統(tǒng)的正常工作。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求以及觸摸屏屏幕大小