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正文內(nèi)容

一個基于plcs7-200對水泥生產(chǎn)中窯頭篦冷機弧形閥的控制(編輯修改稿)

2024-12-13 22:26 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。 四、輸入輸出接口電路 ( 1)現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機的輸入接口電路,作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 ( 2)現(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成,作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的 執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。 五、擴展單元 擴展單元以便根據(jù)所控制對象的控制規(guī)模大小去靈活組成電氣控制系統(tǒng)。 六、通信模塊 PLC 配有各種通信接口,這些通信接口一般都帶有通信處理器。 PLC 通過這些通信接口可與監(jiān)視器、打印機、其它 PLC、計算機等設(shè)備實現(xiàn)通信。 PLC 與打印機連接,可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等輸出打??;與監(jiān)視器連接,可將控制過程圖像顯示出來;與其它 PLC 連接,可組安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文) 成多機系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)更大規(guī)模控制。 與計算機連接,可組成多級分布式控制系統(tǒng),實現(xiàn)控制與管理相結(jié)合。遠程 I/O 系統(tǒng)也必須配備相應(yīng)的通信接口模塊。 PLC 的分類 PLC 發(fā)展到今天,已經(jīng)有了多種形式,而且功能也不盡相同。分類時,一般按以下原則來考慮。 按 I/O點數(shù)容量分類 一般而言,處理 I/O 點數(shù)越多,控制關(guān)系就越復(fù)雜,用戶要求的程序存儲器容量越大,要求 PLC 指令及其他功能比較多,指令執(zhí)行的過程也比較快。按 PLC 的輸入、輸出點數(shù)的多少可將 PLC 分為以下三類。 ( 1)小型機 小型機 PLC 的功能一般以開關(guān)量控制為主,小型 PLC 輸入、輸出點數(shù)一般在 256 點以下,用戶程序存儲器容量 在 4K 左右?,F(xiàn)在的高性能小型 PLC 還具有一定的通訊能力和少量的模擬量處理能力。這類的 PLC 的特點是價格低廉,體積小巧,適合于控制單臺設(shè)備和開發(fā)機電一體化產(chǎn)品。 典型的小型機有 SIEMENS 公司的 S7200 系列、 OMRON 公司的 CPM2A 系列、 MITUBISH 公司的FX 系列和 AB 公司的 SLC500 系列等整體式 PLC 產(chǎn)品。 ( 2)中型機 中型 PLC 的輸入、輸出總點數(shù)在 256 到 2048 點之間,用戶程序存儲器容量達到 8K字左右。中型 PLC 不僅具有開關(guān)量和模擬量的控制功能,還具有更強的數(shù)字計算能力,它的通信 功能和模擬量處理功能更強大,中型機比小型機更豐富,中型機適用于更復(fù)雜的邏輯控制系統(tǒng)以及連續(xù)生產(chǎn)線的過程控制系統(tǒng)場合。 典型的中型機有 SIEMENS 公司的 S7300 系列、 OMRON 公司的 C200H 系列、 AB 公司的 SLC500系列等模塊式 PLC 產(chǎn)品。 ( 3)大型機 大型機總點數(shù)在 2048 點以上,用戶程序儲存器容量達到 16K 以上。大型 PLC 的性能已經(jīng)與大型 PLC 的輸入、輸出工業(yè)控制計算機相當(dāng),它具有計算、控制和調(diào)節(jié)的能力,還具有強大的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和通信聯(lián)網(wǎng)能力,有些 PLC 還具有冗余能力。它的監(jiān)視系統(tǒng)采用 CRT 顯示,能夠表示過程的動態(tài)流程,記錄各種曲線, PID 調(diào)節(jié)參數(shù)等;它配備多種智能板,構(gòu)成一臺多功能系統(tǒng)。這種系統(tǒng)還可以和其他型號的控制器互聯(lián),和上位機相聯(lián),組成一個集中分散的生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量控制系統(tǒng)。大型機適用于設(shè)備自動化控制、過程自動化控制和過程監(jiān)控系統(tǒng)。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文) 典型的大型 PLC 有 SIEMENS 公司的 S7400、 OMRON 公司的 CVM1 和 CS1 系列、 AB 公司的SLC5/05 等系列。 按結(jié)構(gòu)形式分類 根據(jù) PLC 結(jié)構(gòu)形式的不同, PLC 主要可分為整體式和模塊式兩類。 一、整體式結(jié) 構(gòu) 整體式結(jié)構(gòu)的特點是將 PLC 的基本部件,如 CUP 板、輸入板、輸出板、電源板等緊湊的安裝在一個標(biāo)準(zhǔn)的機殼內(nèi),構(gòu)成一個整體,組成 PLC 的一個基本單元(主機)或擴展單元?;締卧显O(shè)有擴展端口,通過擴展電纜與擴展單元相連,配有許多專用的特殊功能的模塊,如模擬量輸入 /輸出模塊、熱電偶、熱電阻模塊、通信模塊等,以構(gòu)成 PLC 不同的配置。整體式結(jié)構(gòu)的 PLC體積小,成本底,安裝方便。微型和小型 PLC一般為整體式結(jié)構(gòu)。如西門子的 S7200。 圖 PLC 整體式結(jié)構(gòu)圖 二、模塊式結(jié)構(gòu) 模塊式結(jié)構(gòu)的 PLC 是由一些模塊單元構(gòu)成,這些標(biāo)準(zhǔn)模塊如 CUP 模塊、輸入模塊、輸出模塊、電源模塊和各種功能模塊等,將這些模塊插在框架上和基板上即可。各個模塊功能是獨立的,外型尺寸是統(tǒng)一的,可根據(jù)需要靈活配置。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文) 圖 2 PLC 模塊式結(jié)構(gòu)圖 PLC 軟件組成 PLC 的軟 件由系統(tǒng)程序和用戶程序組成。 系統(tǒng)程序由 PLC 制造廠商設(shè)計編寫的,并存入 PLC 的系統(tǒng)存儲器中,用戶不能直接讀寫與更改。系統(tǒng)程序一般包括系統(tǒng)診斷程序、輸入處理程序、編譯程序、 信息傳送程序、監(jiān)控程序等。 PLC 的用戶程序是用戶利用 PLC 的編程語言,根據(jù)控制要求編制的程序。在 PLC 的應(yīng)用中,最重要的是用 PLC 的編程語言來編寫用戶程序,以實現(xiàn)控制目的。由于 PLC 是專門為工業(yè)控制而開發(fā)的裝置,其主要使用者是廣大電氣技術(shù)人員,為了滿足他們的傳統(tǒng)習(xí)慣和掌握能力, PLC 的主要編程語言采用比計算機語言相對簡 單、易懂、形象的專用語言。 PLC 編程語言是多種多樣的,對于不同生產(chǎn)廠家、不同系列的 PLC 產(chǎn)品采用的編程語言的表達方式也不相同,但基本上可歸納兩種類型 :一是采用字符表達方式的編程語言,如語句表等 。二是采用圖形符號表達方式的編程語言,如梯形圖等。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文) PLC 工作原理 PLC 是采用“順序掃描,不斷循環(huán)”的方式進行工作的。即在 PLC 運行時, CPU 根據(jù)用戶按控制要求編制好并存于用戶存儲器中的程序,按指令步序號 (或地址號 )作周期性循環(huán)掃描,如無跳轉(zhuǎn)指令,則從第一條指令開始逐條順序執(zhí)行用戶程序,直至 程序結(jié)束,然后重新返回第一條指令,開始下一輪新的掃描。在每次掃描過程中,還要完成對輸入信號的采樣和對輸出狀態(tài)的刷新等工作。 PLC 的一個掃描周期必經(jīng)輸入采樣、程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。 (1)PLC 在輸入采樣階段 首先以掃描方式按順序?qū)⑺袝捍嬖谳斎腈i存器中的輸入端子的通斷狀態(tài)或輸入數(shù)據(jù)讀入,并將其寫入各對應(yīng)的輸入狀態(tài)寄存器中,即刷新輸入,隨即關(guān)閉輸入端口,進入程序執(zhí)行階段。 (2)PLC 在程序執(zhí)行階段 按用戶程序指令存放的先后順序掃描并執(zhí)行每條指令,經(jīng)相應(yīng)的運算和處理后,其結(jié)果再 寫入輸出狀態(tài)寄存器中,輸出狀態(tài)寄存器中所有的內(nèi)容隨著程序的執(zhí)行而改變。 (3)輸出刷新階段 當(dāng)所有指令執(zhí)行完畢,輸出狀態(tài)寄存器的通斷狀態(tài)在輸出刷新階段送至輸出鎖存器中,并通過一定的方式 (繼電器、晶體管或晶閘管 )輸出,驅(qū)動相應(yīng)輸出設(shè)備工作。 PLC 的應(yīng)用領(lǐng)域 目前, PLC 在國內(nèi)外已廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè),使用情況主要分為如下幾類 : (l)開關(guān)量邏輯控制 取代傳統(tǒng)的繼電器電路,實現(xiàn)邏輯控制、順序控制,既可用 于單臺設(shè)備的控制,也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。 (2)工業(yè)過程控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程當(dāng)中,存在一些如溫度、壓力、流量、液位和速度等連續(xù)變化的量 (即模擬量 ), PLC 采用相應(yīng)的 A/D 和 D/A 轉(zhuǎn)換模塊及各種各樣的控制算法程序來處理模擬量,完成閉環(huán)控制。 PID 調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的一種調(diào)節(jié)方法。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應(yīng)用。 (3)運動控制 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文) PLC 可以用于圓周運動或直線運動的控制。一般使用專用 的運動控制模塊,如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊,廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。 (4)數(shù)據(jù)處理 PLC 具有數(shù)學(xué)運算 (含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算 )、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能,可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。數(shù)據(jù)處理一般用于如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。 (5)通信及聯(lián)網(wǎng) PLC 通信含 PLC 間的通信及 PLC 與其它智能設(shè)備間的通信。隨著工廠自動化網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,現(xiàn)在的 PLC 都具有通信接口,通信非常方便。 PLC 應(yīng)用特點 可編程邏 輯控制器具有以下鮮明的特點。 一、系統(tǒng)構(gòu)成靈活,擴展容易,以開關(guān)量控制為其特長;也能進行連續(xù)過程的 PID 回路控制;并能與上位機構(gòu)成復(fù)雜的控制系統(tǒng),如 DDC 和 DCS 等,實現(xiàn)生產(chǎn)過程的綜合自動化。 二、使用方便,編程簡單,采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言,而無需計算機知識,因此系統(tǒng)開發(fā)周期短,現(xiàn)場調(diào)試容易。另外,可在線修改程序,改變控制方案而不拆動硬件。 三、能適應(yīng)各種惡劣的運行環(huán)境,抗干擾能力強,可靠性強,遠高于其他各種機型。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文) 3 篦冷機簡介和控制方案設(shè)計 篦冷 機是水泥廠熟料燒成系統(tǒng)中的重要主機設(shè)備,其主要功能是對水泥熟料進行冷卻、輸送;同時為 回轉(zhuǎn)窯 及分解爐等提供熱空氣,是燒成系統(tǒng)熱回收的主要設(shè)備。隨著現(xiàn)代新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)和裝備的迅速發(fā)展,以及水泥熟料篦冷機的技術(shù)不斷提高,高效能、運行可靠的熟料篦冷機成為確保系統(tǒng)生產(chǎn)能力的關(guān)鍵。最早的第一代推動篦式冷卻機由美國富勒公司于 1937 年首先研制開發(fā)成功。通常稱之為薄料層蓖冷機 (料層厚 200 一 300mm) 。當(dāng)時研 制和開發(fā)薄料層 (富勒型 )篦冷機的主要目的是使水泥熟料快速冷卻,以提高水泥熟料的質(zhì)量。它的熱效率低,而且故障率高。最新的是第四代篦冷機。它能夠更好地適應(yīng)回轉(zhuǎn)窯熟料產(chǎn)量的波動及生產(chǎn)的瞬時變化,以及更好地適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)的需要。第四代篦冷機的優(yōu)點 :一、蓖床為固定式,不再承擔(dān)輸送任務(wù),熟料輸送機構(gòu)與熟料冷卻機分離。蓖板是固定的,磨損少,不會發(fā)生因蓖板間隙加大而降低冷卻效果.蓖板壽命大大延長,設(shè)備故障率低,設(shè)備運行可靠。二、可動部件只限于輸送機構(gòu),因而可動部件大為減少,提高了篦冷機運轉(zhuǎn)率,熱效率也有了保證。三、因為 是固定蓖床,不會有可動蓖板與固定蓖板之間的縫隙來漏料的可能,省掉了送漏料的拉鏈機構(gòu)。四、由于是固定蓖床,使得供氣系統(tǒng)與蓖床的聯(lián)接以及冷卻風(fēng)的操作與調(diào)節(jié)都變得非常簡便,漏風(fēng)量大為減低,因此空氣密封裝置也被簡化掉。 設(shè)計一個基于 PLC S7200 對水泥生產(chǎn)中窯頭篦冷機弧形閥的控制系統(tǒng),控制過程:窯頭篦冷機六個弧形閥在 PLC 的控制下安一定順序(從一號弧形閥到六號弧形閥),一定時間(每個弧形閥放料時間 3s,弧形閥之間間隔 5S 打開)打開放料,然后關(guān)閉?;⌒伍y下方的電動機帶動傳送帶將卸下的物料運走。 利用軟件根據(jù)其工況進行優(yōu)化控制,并具有以下控制方式:遠程控制:中控 DCS 計算機系統(tǒng)遠程控制;本柜控制:在現(xiàn)場控制室控制柜上對弧形閥實現(xiàn)自動與手動控制(啟動、停止、復(fù)位); 現(xiàn)場控制:在設(shè)備現(xiàn)場實現(xiàn)對弧形閥的手動控制;根據(jù)不同的生產(chǎn)要求,設(shè)計高、中、低三種速度轉(zhuǎn)換功能。系統(tǒng)能對所有弧形閥運行狀況實時監(jiān)測,若有故障報警指示燈報警指示。 根據(jù)要求將設(shè)計分為本柜控制模塊,遠程控制模塊,現(xiàn)場控制模塊,速度轉(zhuǎn)換模塊,報警相關(guān)模塊五個模塊進行設(shè)計。 五個模塊: ( 1)本柜控制模塊 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文) 在現(xiàn)場控制室控制 柜上對弧形閥實現(xiàn)自動與手動控制,在控制柜上由轉(zhuǎn)換開關(guān)進行手動和自動的切換。 ( 2)遠程控制模塊(中控) 通過轉(zhuǎn)換開關(guān)由本柜切換到遠程控制,上位機發(fā)出控制指令控制系統(tǒng)運行。 ( 3)現(xiàn)場控制模塊 由轉(zhuǎn)換開關(guān)切換到手動狀態(tài),在設(shè)備現(xiàn)場有現(xiàn)場控制開關(guān),實現(xiàn)對弧形閥的手動控制。 ( 4)速度轉(zhuǎn)換模塊 在自控控制狀態(tài)下,通過轉(zhuǎn)換開關(guān)給予 PLC 信號,進行調(diào)速,實現(xiàn)高,中,低三種轉(zhuǎn)速。 ( 5)報警相關(guān)模塊 報警信號,通過程序設(shè)計,有故障(繼電器輸出相應(yīng)的程序不允許)給出報警指示。并且 本柜把系統(tǒng)運行信號、故障信號、中控備妥 信號及時傳與中控。 安徽建筑工業(yè)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(論文) 4 硬件設(shè)計 I/O 點數(shù)確定及 CPU選型 根據(jù)要求,系統(tǒng)啟動,停止,復(fù)位要三個按鈕,相應(yīng)有 3 個端口輸入,且為開關(guān)量。中控啟停 1 個端口輸入,
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