【導讀】態(tài)下反應而制成。故電石爐是生產(chǎn)電石的主要設備，其性能直接影響到電石產(chǎn)量、質量以及能耗等經(jīng)濟技術指標。制Demag型式的中小型密閉爐或開放爐。這些早期設備的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的80%左。與國外相比，我國電石工業(yè)生產(chǎn)裝備整體技術水平尤其是自動控制水平仍然。內外市場競爭力。為了改變上述情況，對大量的設備實施自動控制是有效途徑之。進行加熱，使原材料在一定溫度下發(fā)生化學反應而生產(chǎn)出電石產(chǎn)品。量以及電網(wǎng)的質量。電石冶煉爐同樣是一個大量消耗電能、爐內情況變化很大、現(xiàn)場工作環(huán)境惡劣的冶煉設備。在工業(yè)上僅應用少數(shù)幾種碳化物，其中活化鈣居第一位。工業(yè)碳化鈣，或簡稱電。石爐內電弧和電阻加熱焦碳和石灰石等材料,使之在熔化狀態(tài)下反映而制成。制系統(tǒng)，研究電極的升降，及爐內恒溫的控制。公司設計的Elekm電石爐也是各國引進的另一個發(fā)明密閉電石爐形式。國內的某些企業(yè)先后引進了多臺Elekm型密閉電石爐。但由于原料差異和其

　　

【正文】 其他 Windows 應用程序，它們之間一般通過 DDE 交換數(shù)據(jù)；外部設備還包括網(wǎng)絡上的其他計算機。只有在定義了外部設備之后，組態(tài)王才能通過I/O 變量和它們交換數(shù)據(jù)。為方 便定義外部設備，組態(tài)王設計了“設備配置向導”引導用戶一步步完成設備的連接。 本例中使用仿真 PLC 和組態(tài)王通信。仿真 PLC 可以模擬 PLC 為組態(tài)王提供數(shù)據(jù)。假設仿真 PLC 連接在計算機的 COM1 口。 選擇工程瀏覽器左側大綱項“設備 \COM1”，在工程瀏覽器右側用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，運行“設備配置向導”，如圖 所示 。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 29 頁 共 43 頁 圖 設備配置向導一 單擊“下一步”，彈出“設備配置向導”如圖 所示 。 圖 設備配置向導二 為外部設備取一個名稱，輸入 PLC，單擊“下一步”，彈出“設備配置向導”， 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 30 頁 共 43 頁 如圖 所示 。 圖 設備配置向導三 為設備選擇連接串口，假設為 COM1，單擊“下一步”，彈出“設備配置向導”，如圖 所示 。 圖 設備配置向導四 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 31 頁 共 43 頁 填寫設備地址，假設為 1，單擊“下一步”，彈出“設備配置向導”，如圖 所示。 圖 設備配置向導五 定義組態(tài)王設備 組態(tài)王定義設備時請選擇： PLC\三菱 \FX2\編程口 通訊參數(shù)設置 組態(tài)王通訊參數(shù)請與 PLC 的設置保持一致。 設置項 缺省值 波特率： 9600 數(shù)據(jù)位長度 7 停止位長度 1 奇偶校驗位 偶校驗 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 32 頁 共 43 頁 設置通信故障恢復參數(shù) (一般情況下使用系統(tǒng)默認設置即可 )，單擊“下一步”，彈出“設備配置向導”，如圖 所示。 圖 設備配置向導六 請檢查各項設置是否正確，確認無誤后，單擊“完成”。設備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右側看到新建的外部設備“ PLC”。在定義數(shù)據(jù)庫變量時，只要把 IO 變量連結到這臺設備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。 構造數(shù)據(jù)庫 數(shù)據(jù)庫是“組態(tài)王”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，操作者在計算機前發(fā)布的指令也 要迅速送達生產(chǎn)現(xiàn)場，所有這一切都是以實時數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機和下位機的橋梁。在 TouchVew 運行時，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當前值。變量在畫面制作系統(tǒng)組態(tài)王畫面開發(fā)系統(tǒng)中定義，定義時要指定變量名和變量類型，某些類型的變量還需要一些附加信息。數(shù)據(jù)庫中變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典”，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細信息。 選擇工程瀏覽器左側大綱項“數(shù)據(jù)庫 \數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側用鼠標左鍵雙擊“新建”圖標，彈出“變量屬性”對話框如圖 所示 。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 33 頁 共 43 頁 圖 創(chuàng)建內存變量 此對話框可以對數(shù)據(jù)變量完成定義、修改等操作，以及數(shù)據(jù)庫的管理工作 ，在“變量名”處輸入變量名，如： a；在“變量類型”處選擇變量類型如：內存實數(shù)，其它屬性目前不用更改，單擊“確定”即可。下面繼續(xù)定義一個 I/O 變量，如圖 所示 。 圖 創(chuàng)建 I/O 變量 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 34 頁 共 43 頁 在“變量名”處輸入變量名，如： b；在“變量類型”處選擇變量類型如： I/O 整數(shù)；在“連接設備”中選擇先前定義好的 I/O 設備： PLC；在“寄存器”中定義為： INCREA100；在“數(shù)據(jù)類型”中定義為： SHORT 類型。其它 屬性目前不用更改，單擊“確定”即可。 通過對電石爐控制系統(tǒng)的學習，可設變量如圖 所示 。 圖 數(shù)據(jù)詞典 建立動畫連接 定義動畫連接是指在畫面的圖形對象與數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關系，當變量的值改變時，在畫面上以圖形對象的動畫效果表示出來；或者由軟件 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 35 頁 共 43 頁 使用者通過圖形對象改變數(shù)據(jù)變量的值。 雙擊圖形對象，可彈出“動畫連接”對話框，如圖 所示 圖 動畫連接 用鼠標單擊“模擬值輸出”按鈕，彈出對話框如圖 所示。 圖 模擬值輸出連接 在“表達式” 處輸入“ b”，其余屬性目前不用更改。單擊“確定”，再單擊確定”返回組態(tài)王開發(fā)系統(tǒng)。 為了讓矩形動起來，需要使變量即 a 能夠動態(tài)變化，選擇“編輯 \畫面屬性” 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 36 頁 共 43 頁 菜單命令，彈出對話框如圖 所示。 圖 畫面屬性 單擊“命令語言?”按鈕，彈出畫面命令語言對話框，如圖 所示。 圖 畫面命令語言 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 37 頁 共 43 頁 按照點石爐控制系統(tǒng)流程，通過以上方法，完成整個點石爐控制系統(tǒng)的組態(tài)王界面。如圖 、 所示 。 圖 控制系統(tǒng)總界面 圖 電極電流歷史曲線圖 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 38 頁 共 43 頁 過程數(shù)據(jù)的存 儲功能對于任何一個工業(yè)自動化系統(tǒng)來說都是至關重要的，本系統(tǒng)也不例外。隨著自動化程度的進一步普及和提高，用戶對重要數(shù)據(jù)的存儲和使用的要求也越來越高，面對大批量實時數(shù)據(jù)的存儲，必須解決同步存儲速度響應慢、數(shù)據(jù)易丟失、存儲時間短、存儲占用空間大、數(shù)據(jù)讀取訪問速度慢等問題。組態(tài)王對此提供了相應的解決辦法，因而在本系統(tǒng)中設計了歷史曲線畫面 。 組態(tài)王中報警的處理方法是：當報警發(fā)生時，組態(tài)王把這些信息存于內存中的緩沖區(qū)中，報警在緩沖區(qū)中是以先進先出的隊列形式存儲，所以只有最近的報警在內存中。當緩沖區(qū)達到指定數(shù)目或記錄定時 時間到時，系統(tǒng)自動將報警信息進記錄。報警的記錄可以是文本文件、開放式數(shù)據(jù)庫或打印機。另外，用戶可以從人機界面提供的報警窗中查看報警和事件信息。 歷史曲線畫面，記錄了系統(tǒng)運行以來的所有數(shù)據(jù)，并以曲線的形式顯示出來，能夠觀察某一時間斷內的系統(tǒng)運行情況，并且可以方便的實現(xiàn)查詢。在畫面的右側顯示顯示各種查詢值，可以運用歷史曲線控件特殊功能與函數(shù)來表示這些值，包括某一時刻的流量值、某一區(qū)間斷內流量的最大、最小值以及平均值，從而判別系統(tǒng)運行時流量的波動情況。 報警界面，報警是指當系統(tǒng)中某些量的值超過了所規(guī)定的界限時，系 統(tǒng)自動產(chǎn)生相應警告信息，表明該量的值已經(jīng)超限，提醒操作人員。如本系統(tǒng)中緩沖罐的壓力、出口壓力如果超出所規(guī)定的界限就會形成危險。有了報警，就可以提示操作人員注意。報警允許操作人員應答。 控制系統(tǒng)的軟件是整個系統(tǒng)的靈魂。以往計算機控制系統(tǒng)的軟件功能（如實時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)點的生成、圖形、控制回路以及報表功能的實現(xiàn)）是靠軟件人員通過編程實現(xiàn)的，工作量大。設計出的軟件通用性差，對于不同的應用對象都要重新設計或修改程序，軟件功能可靠性也比較低。近年來工業(yè)控制組態(tài)軟件得到了廣泛的重視和迅速的發(fā)展。 組態(tài) 軟件 （有時也稱為監(jiān)控組態(tài)軟件或工控組態(tài)軟件）是監(jiān)控系統(tǒng)的指揮中心，是監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的產(chǎn)物，為自動化工程技術人員提供了一種采用搭積木的方式制作現(xiàn)場控制過程和控制界面的工具。 7 電石爐三相電極調節(jié)控制研究 在本章，首先對被控對象進行了分析，說明了其特點及對系統(tǒng)的影響。 三相電極調節(jié)的系統(tǒng)分析 電石的生產(chǎn)必須通過對電石爐的爐料進行加熱，使其達到預定的溫度來完 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 39 頁 共 43 頁 成。電弧加熱的特點是低電壓，大電流（電流保護值高達 9KA）。在不改變電石爐變壓器二次端 電壓的情況下，電弧爐內的溫度與電極電流成正比關系，而且一般 情況下變壓器二次端電壓變化不大，所以通過升降電極來調節(jié)電流成為控制爐內溫度的主要手段。 為了簡便可以把三相電極調節(jié)系統(tǒng)等效的看成三個單輸入單輸出（ SISO）的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并認為三個系統(tǒng)是相互獨立的。但是實際情況并不是完全如此。由于爐內的化學反應和雜質的影響使得電極底部與爐底之間的等效電導和電阻時常發(fā)生劇烈變化，從而影響電極電流。 兩種電極調節(jié)的控制 電極調節(jié)是電石生產(chǎn)過程中十分重要的操作內容?？刂菩Ч暮糜趬模苯佑绊懙诫娛a(chǎn)的能耗和產(chǎn)品質量。本設計中，電極調節(jié)算法的控制流程是這樣的：用控制器 內的設定參數(shù)考值與實際反饋的電極電流值比較，其偏差值 作為控制依據(jù)控制依據(jù)控制液壓系統(tǒng)驅動電極移動。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 40 頁 共 43 頁 結 論 電石的生產(chǎn)具有高耗能和生產(chǎn) 環(huán)境惡劣的特點，在電力供應日益緊張的今天，如何節(jié)能降耗成為工廠管理的最 關注 的問題之一。自動化技術改造后，合理的計算機控制方案是節(jié)能最有效的途徑。同時，技術改造還使得生產(chǎn)管理規(guī)范化、自動化，從而降低了工人的勞動強度；完善的報警機制便于故障檢測，可以提高生產(chǎn)的安全性和連續(xù)性。 論文主要闡述了 電石爐 溫度控制系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)過程。 經(jīng)過實際考察井陘化纖廠 ， 綜合考慮了現(xiàn)場 惡劣環(huán)境以及 儀表信號和系統(tǒng)硬件的抗干擾能力， 選擇fX2N 系列 可編程控制器 ， FX2N4A/D, FX2N4D/A 等模塊，采集電氣參數(shù) 和 運用組態(tài)王軟件制作主控制界面，用 PLC 編程器編寫了 工藝流程控制 程序 ，采用工業(yè)控制計算機作為上位機完成系統(tǒng)的監(jiān)控能力。 由于時間和能力的限制，電石爐控制系統(tǒng)還存在不足，現(xiàn)在還只是溫度的自動控制系統(tǒng)，還不是全面的控制系統(tǒng)，還有很大改動的空間，有待我去繼續(xù)努力研究和設計。 通過 半年 努力，電石爐 溫度 控制系統(tǒng)的設計工作已經(jīng)基本完成，但由于系統(tǒng)還沒 現(xiàn)場實施 ，部分程 序還可能需要改動以適應現(xiàn)場工況，報警參數(shù)和控制算法參數(shù)還有待調整確定。 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 41 頁 共 43 頁 致 謝 本文是在導師孟華教授的悉心指導與親切關懷下完成的 。在整個論文工作中，始終得到孟華教授的全面指導和教誨，為作者的學習和設計創(chuàng)造了良好的條件，他以嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、求實的工作作風、積極進取的創(chuàng)新精神，言傳身教，使作者的學術的學習水平和業(yè)務水平有了長足的進步。值此論文完成之際，向尊敬的孟華教授表示衷心的感謝！ 衷心感謝孟祥庭學長， 和 丁超同學 與他 們 在一起學習、討論問題 的過程中 我學到了 很多課本外的知識 ，收益匪淺。 向所有關心和幫助過我的人表示真摯的謝意！ 本 科 畢 業(yè) 設 計 第 42 頁 共 43 頁 參考文獻 1 熊謨遠 .電石生產(chǎn)及其深加工產(chǎn)品 .北京 :化 學工業(yè)出版社， 20xx 2 李濤 .智能自適應控制器在電石爐上的應用 .控制理論與應用 .1996（ 5） ： 626～630 3 李建興，蔣新華 .基于 PLC 的電石爐模糊控制系統(tǒng)研究與應用 .福建工程學院學報， 20xx(6)： 46～ 47 4 劉兆飛，任慶昌，張巍 .基于模糊解偶算法的電石爐控制系統(tǒng)設計 .工業(yè)加熱 ， 20xx(6)： 565～ 567 5 趙松杰 、 李蘭忖 .中小型電石爐電極電位的 PLC 控制 .華北水利水電學院學報 ，20xx(4)： 48～ 49 4 劉芙蓉，劉丹紅，胡榮強 .PLC 在電石爐控制中的應用 .控制工程 .20xx（ 4）：46～ 47 6 吳勇 .PLC 在電石爐控制系統(tǒng)中的應用 .自動化與儀器儀表 ， 20xx (119):45～46 7 陳龍，馬伯淵，張雪峰 .智能 PID 控制在電石爐電極調節(jié)系統(tǒng)中的應用 .系統(tǒng)仿真學報 ， 20xx(7)： 44～ 47 8 田學中 .SIMATIC可編程控制器在 20xx0Kva電石爐上的應用 .工業(yè)儀表與 自動化裝置 .1998， 41～ 46 9 強明輝，李戰(zhàn)明，郝曉弘 .電石爐微機控制裝置的研制 .甘肅工業(yè)大學學報 .1996（ 2） :58～ 62 10 Benoit Boulet,Gino Lalli and Mark and Control of an Electric Arc of American Control ,360～ 364 11 Lang Ziqiang Gu Xingyuma Bao and Identification of Electrode Position Controller in Elec