【導(dǎo)讀】在2011至2012學(xué)年第二學(xué)期末，自2012年6月25日起，我們自動化學(xué)院09級電氣自動化專業(yè)進(jìn)行了為期28天的生產(chǎn)實習(xí)。濟(jì)鋼始建于1958年。。資產(chǎn)總額500億元。產(chǎn)品以中板、中厚板、熱軋薄板、冷軋薄板為主。濟(jì)鋼股份公司獲得了中國藍(lán)籌公司百強、藍(lán)籌鋼鐵企業(yè)十強、中國上市公司金牛獎百強稱號。濟(jì)鋼被確定為全國第一批循環(huán)經(jīng)濟(jì)試點單位和國家“十一五”規(guī)劃重點建設(shè)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)示范企業(yè)。產(chǎn)品出口到50多個國家和地區(qū)。深入實施顧客滿意工程、供應(yīng)商滿意工程、凝聚力工程，探索建設(shè)“都市型鋼廠”，不斷拓寬與所有相關(guān)方共創(chuàng)共贏的平臺。全公司上下同欲、政通人和，風(fēng)正、氣順、心齊、勁足，為濟(jì)鋼又好又快發(fā)展提供了強大合力。采礦工業(yè)是一種重要的原料采掘工業(yè)，在已基本達(dá)到的高度機械化基礎(chǔ)上，礦井在提升、運輸、排水、通風(fēng)、瓦斯監(jiān)控等許多環(huán)節(jié)將實現(xiàn)自動化和遙控。地下和露天礦都將實現(xiàn)

　　

【正文】 然后PLC按用戶程序中的指令逐條執(zhí)行，但是把執(zhí)行結(jié)果暫時存儲起來；3)輸出刷新。按第1階段的輸入狀態(tài)在第2階段執(zhí)行程序中確定的結(jié)果，在本階段中對輸出予以刷新。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。PLC對信號的輸入、數(shù)據(jù)的處理和控制信號的輸出分別在1個掃描周期的不同時間進(jìn)行的方式有助于排除系統(tǒng)中受到的干擾。 可編程控制器（PLC）的特點PLC是一種用于工業(yè)自動化控制的專用計算機，實質(zhì)上屬于計算機控制方式。PLC與普通微機一樣，以通用或?qū)Ｓ肅PU作為字處理器，實現(xiàn)通道(字)的運算和數(shù)據(jù)存儲，另外還有位處理器(布爾處理器)，進(jìn)行點(位)運算與控制。PLC控制一般具有可靠性高、易操作、維修、編程簡單、靈活性強等特點。1)可靠性高,對可維修的產(chǎn)品，可靠性包括產(chǎn)品的有效性和可維修性。(1) PLC不需要大量的活動元件和接線電子元件，它的接線大大減少，與此同時，系統(tǒng)的維修簡單，維修時間短。(2) PLC采用了一系列可靠性設(shè)計的方法進(jìn)行設(shè)計，例如，冗余設(shè)計，斷電保護(hù)，故障診斷和信息保護(hù)及恢復(fù)等，提高了MTBF，降低了MTTR使可靠性提高。(3) PLC有較高的易操作性，它具有編程簡單，操作方便，維修容易等特點，一般不易發(fā)生操作的失誤?？煽啃愿摺?4) PLC是為工業(yè)生產(chǎn)過程控制而專門設(shè)計的控制裝置。(5) 在PLC的硬件方面，采用了一系列提高可靠性的措施。例如，采用可靠性的元件；采用先進(jìn)的工藝制造流水線制造；對干擾的屏蔽、隔離和濾波等；對電源的斷電保護(hù)；對存儲器內(nèi)容的保護(hù)等。(6) PLC的軟件方面，也采取了一系列提高系統(tǒng)可靠性的措施。例如，采用軟件濾波；軟件自診斷；簡化編程語言等。2)易操作性，PLC的易操作性表現(xiàn)在下列幾個方面：(1) 操作方便。對PLC的操作包括程序輸入和程序更改的操作。大多數(shù)PLC采用編程器進(jìn)行輸入和更改的操作。編程器至少提供了輸入信息的顯示，對大中型的PLC，編程器采用了CRT屏幕顯示，因此，程序的輸入直接可以顯示。更改程序的操作也可直接根據(jù)所需要的地址編號或接點號進(jìn)行搜索或順序?qū)ふ?，然后進(jìn)行更改。(2) 編程方便。PLC有多種程序設(shè)計語言可供使用。對電氣技術(shù)人員來說，由于梯形圖與電氣原理圖較為接近，容易掌握和理解。采用布爾助記符編程語言時，十分有助于編程人員的編程。(3) 維修方便。PLC具有的自診斷功能對維修人員維修技能的要求降低。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，通過硬件和軟件的自診斷，維修人員可以很快的找到故障的部位，以便維修。3)靈活性，PLC的靈活性表現(xiàn)在以下幾個方面：(1) 編程的靈活性。PLC采用的編程語言有梯形圖、布爾助記符、功能表圖、功能模塊和語句描述編程語言。編程方法的多樣性使編程方便、應(yīng)用面拓展。(2) 擴展的靈活性。PLC的擴展靈活性是它的一個重要特點。它可根據(jù)應(yīng)用的規(guī)模不同，可進(jìn)行容量的擴展、功能的擴展、應(yīng)用和控制范圍的擴展。(3) 操作的靈活性。操作十分靈活方便，監(jiān)視和控制變得十分容易。 可編程控制器（PLC）的主要功能和應(yīng)用1)開關(guān)邏輯和順序控制 這是PLC應(yīng)用最廣泛、最基本的場合。它主要功能是完成開關(guān)邏輯運算和進(jìn)行順序邏輯控制，從而可以實現(xiàn)各種簡單或復(fù)雜的控制要求。2)模擬控制 在工業(yè)生產(chǎn)過程中，由許多連續(xù)變化的物理量需要進(jìn)行控制，如溫度、壓力、流量、液位等，這些多屬于模擬量。為了實現(xiàn)工業(yè)領(lǐng)域?qū)δM量控制的廣泛要求，目前大部分PLC產(chǎn)品多具備處理這類模擬量的功能。特別是在系統(tǒng)中的模擬控制點數(shù)不多，同時混有較多的開關(guān)量時，PLC具有其它控制裝置所無法比擬的優(yōu)勢。3)定時控制 PLC具有很強的定時、計數(shù)功能，它可以為用戶提供數(shù)十甚至上百個定時和計數(shù)器。其定時時間間隔可以由用戶加以設(shè)定。對與計數(shù)器，如果需要對于頻率較高的信號進(jìn)行計數(shù)，可以選擇高速計數(shù)器。4)數(shù)據(jù)處理 新型PLC多具有數(shù)據(jù)處理的能力，它不僅能進(jìn)行算術(shù)運算，數(shù)據(jù)傳送，而且還能進(jìn)行數(shù)據(jù)比較、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)顯示打印功能，有些PLC還可以進(jìn)行浮點運算、函數(shù)運算。5)信號連鎖系統(tǒng) 信號連鎖是安全生產(chǎn)所需要的。在信號連鎖系統(tǒng)中，采用高可靠性的PLC是安全生產(chǎn)的要求。對安全要求高的系統(tǒng)還可以采用多重的檢出元件和連鎖系統(tǒng)，而對其中的邏輯運算等，可采用冗余的PLC實現(xiàn)。6)通信 把PLC作為下位機，與上位機或同級的可編程序控制器進(jìn)行通信，完成數(shù)據(jù)的處理和信息的交換，實現(xiàn)對整個生產(chǎn)過程的信息控制和管理，因而PLC是實現(xiàn)工廠自動化的理想工業(yè)控制器。 PLC與其他工業(yè)控制的比較系統(tǒng)硬件設(shè)計幾十年來，繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前依然在工業(yè)領(lǐng)域中大量的應(yīng)用，然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應(yīng)工業(yè)控制的要求和發(fā)展，與PLC相比較存在著質(zhì)的差別，表1給出了PLC與繼電器控制系統(tǒng)的功能和特點比較。1)與繼電器順序邏輯控制系統(tǒng)的比較繼電器順序邏輯控制系統(tǒng)有大量的活動觸點和元器件，只要其中任一部件或觸點故障， 將造成系統(tǒng)的故障。另外，它的體積和重量較大， 維修的工作量也較大。與此比較，由可編程序控制器組成的控制系統(tǒng)，采用軟接線的方式實現(xiàn)程序所需的功能， 通過在線或離線的編程，方便地實施所需的控制要求。由于采用可靠性的設(shè)計，其故障率和維修時間都大大降低。系統(tǒng)硬件設(shè)計幾十年來，繼電器控制系統(tǒng)為工業(yè)控制的發(fā)展起到了巨大的作用，而且目前依然在工業(yè)領(lǐng)域中大量的應(yīng)用，然而其控制性能與自身的功能已無法滿足與適應(yīng)工業(yè)控制的要求和發(fā)展，與PLC相比較存在著質(zhì)的差別，表1給出了PLC與繼電器控制系統(tǒng)的功能和特點比較。[1]表1 PLC與繼電器控制功能的比較比較項目繼電器控制PLC控制功能的實現(xiàn)通過對繼電器硬件接線完成相應(yīng)的控制功能對進(jìn)行編程實現(xiàn)所需控制要求對生產(chǎn)工藝變化的適應(yīng)性需要進(jìn)行重新設(shè)計和接線，適應(yīng)性差只需對程序進(jìn)行修改，適應(yīng)性強可靠性元件多、觸點多，容易出現(xiàn)故障采用大規(guī)模的集成電路，絕大部分是軟繼電器，可靠性高柔韌性和靈活性差具有種類齊全的擴展單元，擴展靈活控制的適時性機械動作時間常數(shù)大，適時性差微處理器控制，適時性非常好占用空間和安裝控制柜體積大、笨重，安裝施工工作量大體積少，重量輕，安裝工作量小使用壽命易損，壽命短壽命長復(fù)雜控制能力極差很強價格較低較高維護(hù)復(fù)雜、工作量大工作量小2)與計算機控制系統(tǒng)的比較計算機控制系統(tǒng)是指用單片處理器或工控機組成的計算機控制系統(tǒng)。在可編程序控制器發(fā)展的階段中， 單片處理器組成的計算機控制系統(tǒng)對順序邏輯控制系統(tǒng)的發(fā)展發(fā)揮了較大的作用。但可編程序控制器對此進(jìn)行了改造。它變通用為專用， 降低了成本， 縮小了體積。采用掃描方式工作，有利于順序邏輯控制的實施。功能分散、危險分散，并適應(yīng)惡劣工業(yè)應(yīng)用環(huán)境。通用計算機具有十分強大的計算和數(shù)據(jù)處理能力，同時數(shù)據(jù)處理的速度已達(dá)到極高的水平，但是應(yīng)用通用計算機進(jìn)行工業(yè)控制，在很多方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有PLC的功能強大，[2] 表2給出了它們的對比。表2 PLC與計算機控制系統(tǒng)功能與特點的比較比較項目通用計算機PLC工作方式中斷方式掃描方式編程語言匯編語言、高級語言助記符語句表、梯形圖等工作環(huán)境要求高可在較差的環(huán)境下工作對使用者的要求需要進(jìn)行專門的學(xué)習(xí)培訓(xùn)才能掌握語言易學(xué)，稍加培訓(xùn)即可使用可靠性商業(yè)級要求工業(yè)級，且有多種特殊設(shè)計系統(tǒng)軟件功能強大，但占用存儲空間過大功能專用，占用存儲空間少價格高較低使用領(lǐng)域辦公、管理、科學(xué)計算、家庭等工業(yè)控制3)與集散控制系統(tǒng)的比較集散控制系統(tǒng)(Distributed Control System)是專門為工業(yè)過程控制設(shè)計的過程控制裝置。它主要應(yīng)用場合是連續(xù)量的模擬控制。而可編程序控制器的主要應(yīng)用場合是開關(guān)量的邏輯控制?？删幊绦蚩刂破魇前磼呙璺绞焦ぷ鞯?。集散控制系統(tǒng)是按用戶的程序指令工作的。在集散控制系統(tǒng)中， 可有多級優(yōu)先級中斷的設(shè)置，而可編程序控制器通常不采用中斷方式。在存儲器的容量上，由于可編程序控制器所需的運算多是邏輯運算，因此所需的容量較小，而集散控制系統(tǒng)需進(jìn)行大量的數(shù)字運算，所需容量較大。在可靠性方面， 兩者都是有較高要求的。為了擴大應(yīng)用的范圍，可編程序控制器正在向分散控制系統(tǒng)靠攏，擴展模擬量的控制功能。同樣， 集散控制系統(tǒng)也正在擴展邏輯控制功能， 出現(xiàn)綜合集成趨勢?？删幊炭刂破髟诩⒆詣踊到y(tǒng)中充分發(fā)揮其強大功能。使用范圍可覆蓋從替代繼電器的簡單控制到更復(fù)雜的自動化控制。應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有與自動檢測，自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等等。如：* 沖壓機床* 磨床* 印刷機械* 橡膠化工機械* 中央空調(diào)* 電梯控制* 運動系統(tǒng) 高爐卷揚部分電器配置1 交流調(diào)速系統(tǒng)高爐上料卷揚系統(tǒng)是煉鐵生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，主要作用是將煉鐵所需的原料源源不斷地送到高爐內(nèi)，保證煉鐵的正常需要，而整個高爐上料卷揚系統(tǒng)的核心就是料車的主提升設(shè)備，交流變頻調(diào)速可以獲得理想的效果。電力電子變頻器可分為交直交和交交兩大類。U/f恒定、速度開環(huán)控制方式和轉(zhuǎn)差頻率速度閉環(huán)控制方式通用變頻器，基本上解決了異步電動機平滑調(diào)速的問題。然而，當(dāng)生產(chǎn)機械對調(diào)速系統(tǒng)的動、靜態(tài)性能提出更高要求是，上述系統(tǒng)還是比直流調(diào)速系統(tǒng)略遜一籌。原因在于其系統(tǒng)控制的規(guī)律是從異步電動機穩(wěn)定性、起動及低速時轉(zhuǎn)矩動態(tài)響應(yīng)等方面的性能尚不能令人滿意?？紤]到異步電動機是一個多變量、強耦合、非線性的時變參數(shù)系統(tǒng)，很難直接通過外加信號準(zhǔn)確控制電磁轉(zhuǎn)矩，但若以轉(zhuǎn)子磁通這一旋轉(zhuǎn)的空間矢量為參考坐標(biāo)，利用從靜止坐標(biāo)系到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系之間的轉(zhuǎn)換，則可以把定子電流中的勵磁電流分量與轉(zhuǎn)矩電流分量變成標(biāo)量獨立開來，進(jìn)行分別控制。這樣，通過坐標(biāo)變換重建的電動機模型就等效為一臺直流電動機，從而可象直流電動機那樣進(jìn)行快速的轉(zhuǎn)矩和磁通控制即矢量控制。矢量控制實現(xiàn)的基本原理是通過測量和控制異步電動機定子電流矢量，根據(jù)磁場定向原理分別對異步電動機的勵磁電流和轉(zhuǎn)矩電流進(jìn)行控制，從而達(dá)到控制異步電動機轉(zhuǎn)矩的目的。具體是將異步電動機的定子電流矢量分解為產(chǎn)生磁場的電流分量（勵磁電流）和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流矢量（轉(zhuǎn)矩電流）分別加以控制，并同時控制兩分量間的幅值和相位，即控制定子電流矢量，所以稱這種控制方式為矢量控制方式。采用矢量控制方式的通用變頻器不僅可以在調(diào)速范圍上與直流電動機媲美，而且可以控制異步電動機產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。主卷揚系統(tǒng)的特點是卷揚電機工作頻繁，負(fù)荷重，啟動轉(zhuǎn)矩要求高，要有足夠的運載能力。變頻器設(shè)計轉(zhuǎn)矩計算比較復(fù)雜，實際選用時多以經(jīng)驗選型，變頻器容量應(yīng)比卷揚電機容量大1~2檔。根據(jù)卷揚系統(tǒng)電動機的額定電流和負(fù)載特性，選擇西門子MICROMASTER 400 系列通用變頻器。2 西門子MICROMASTER 440 系列通用變頻器介紹MicroMaster440是全新一代可以廣泛應(yīng)用的多功能標(biāo)準(zhǔn)通用變頻器。它采用高性能的矢量控制技術(shù)，提供低速高轉(zhuǎn)矩輸出和良好的動態(tài)特性，同時具備超強的過載能力，以滿足廣泛的應(yīng)用場合。創(chuàng)新的BiCo（內(nèi)部功能互聯(lián)）功能有無可比擬的靈活性。MICROMASTER 440 是用于控制三相交流電動機速度和轉(zhuǎn)矩的變頻器。本系列有多種型號，額定功率范圍從120W 到200 kW(恒定轉(zhuǎn)矩(CT)控制方式)，或者可達(dá)250 kW(可變轉(zhuǎn)矩(VT)控制方式)，供用戶選用。本變頻器由微處理器控制，并采用具有現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)水平的絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為功率輸出器件。因此，它們具有很高的運行可靠性和功能的多樣性。采用脈沖頻率可選的專用脈寬調(diào)制技術(shù)，可使電動機低噪聲運行。全面而完善的保護(hù)功能為變頻器和電動機提供了良好的保護(hù)。MICROMASTER 440 具有缺省的工廠設(shè)置參數(shù)，它是給數(shù)量眾多的可變速控制系統(tǒng)供電的理想變頻傳動裝置。由于MICROMASTER 440 具有全面而完善的控制功能，在設(shè)置相關(guān)參數(shù)以后，它也可用于更高級的電動機控制系統(tǒng)。MICROMASTER 440 既可用于單獨傳動系統(tǒng)，也可集成到“自動化系統(tǒng)”中。1）主要特征：（1）200V240V 10%，單相/三相，交流，； （2）380V480V177。10%，三相，交流，； （3）矢量控制方式，可構(gòu)成閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制； （4）高過載能力，內(nèi)置制動單元；（5）三組參數(shù)切換功能2）控制功能： （1）線性v/f控制，平方v/f控制，可編程多點設(shè)定v/f控制，磁通電流控制，免測速矢量控制，閉環(huán)矢量控制，閉環(huán)轉(zhuǎn)矩控制，節(jié)能控制模式； （2）標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試軟件； （3）數(shù)字量輸入6個，模擬量輸入2個，模擬量輸出2個，繼電器輸出3個； (4）獨立I/O端子板，方便維護(hù)； (5）采用BiCo技術(shù)，實現(xiàn)I/O端口自由連接； (6）內(nèi)置PID控制器，參數(shù)自整定； (7）集成RS485通訊接口，可選PROFIBUSDP/DeviceNet通訊模塊； (8）具有15個固定頻率，4個跳轉(zhuǎn)頻率，可編程； (9）可實現(xiàn)主/從控制及力矩控制方式； (10）在電源消失或故障時具有“自動再起動”功能； (11）靈活的斜坡函數(shù)發(fā)生器，帶有起始段和結(jié)束段的平滑特性； (12）快速電流限制（FCL），防止運行中不應(yīng)有的跳閘； (13）有直流制動和復(fù)合制動方式提高制動性能。 3)保護(hù)功能：(1）過載能力為200％額定負(fù)載電流，持續(xù)時間3秒和150％額定負(fù)載電流，持續(xù)時間60秒； (2）過電壓、欠電壓保護(hù)； (3）變頻器、電機過熱保護(hù)； (4）接地故障保護(hù)，短路保護(hù)； (5）閉鎖電機保護(hù)，防止失速保護(hù)； (6）采用PIN編號實現(xiàn)參數(shù)連鎖。3 本系統(tǒng)的變頻控制電路主卷揚變頻控制系統(tǒng)具有自動、手動兩種控制方式。自動操作方式主要通過總控PLC上料。手動操作方式主要用于設(shè)備調(diào)試、