【導(dǎo)讀】態(tài)下反應(yīng)而制成。故電石爐是生產(chǎn)電石的主要設(shè)備，其性能直接影響到電石產(chǎn)量、質(zhì)量以及能耗等經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。制Demag型式的中小型密閉爐或開放爐。這些早期設(shè)備的產(chǎn)量占總產(chǎn)量的80%左。與國(guó)外相比，我國(guó)電石工業(yè)生產(chǎn)裝備整體技術(shù)水平尤其是自動(dòng)控制水平仍然。內(nèi)外市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。為了改變上述情況，對(duì)大量的設(shè)備實(shí)施自動(dòng)控制是有效途徑之。進(jìn)行加熱，使原材料在一定溫度下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而生產(chǎn)出電石產(chǎn)品。量以及電網(wǎng)的質(zhì)量。電石冶煉爐同樣是一個(gè)大量消耗電能、爐內(nèi)情況變化很大、現(xiàn)場(chǎng)工作環(huán)境惡劣的冶煉設(shè)備。在工業(yè)上僅應(yīng)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(jiǎn)稱電。石爐內(nèi)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(nèi)恒溫的控制。公司設(shè)計(jì)的Elekm電石爐也是各國(guó)引進(jìn)的另一個(gè)發(fā)明密閉電石爐形式。國(guó)內(nèi)的某些企業(yè)先后引進(jìn)了多臺(tái)Elekm型密閉電石爐。但由于原料差異和其

　　

【正文】 其他 Windows 應(yīng)用程序，它們之間一般通過 DDE 交換數(shù)據(jù)；外部設(shè)備還包括網(wǎng)絡(luò)上的其他計(jì)算機(jī)。只有在定義了外部設(shè)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(shè)備，組態(tài)王設(shè)計(jì)了“設(shè)備配置向?qū)А币龑?dǎo)用戶一步步完成設(shè)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(shè)仿真 PLC 連接在計(jì)算機(jī)的 COM1 口。 選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“設(shè)備 \COM1”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，運(yùn)行“設(shè)備配置向?qū)А?，如圖 所示 。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 29 頁 共 43 頁 圖 設(shè)備配置向?qū)б? 單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А比鐖D 所示 。 圖 設(shè)備配置向?qū)Ф? 為外部設(shè)備取一個(gè)名稱，輸入 PLC，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А保? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 30 頁 共 43 頁 如圖 所示 。 圖 設(shè)備配置向?qū)? 為設(shè)備選擇連接串口，假設(shè)為 COM1，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?，如圖 所示 。 圖 設(shè)備配置向?qū)? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 31 頁 共 43 頁 填寫設(shè)備地址，假設(shè)為 1，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?，如圖 所示。 圖 設(shè)備配置向?qū)? 定義組態(tài)王設(shè)備 組態(tài)王定義設(shè)備時(shí)請(qǐng)選擇： PLC\三菱 \FX2\編程口 通訊參數(shù)設(shè)置 組態(tài)王通訊參數(shù)請(qǐng)與 PLC 的設(shè)置保持一致。 設(shè)置項(xiàng) 缺省值 波特率： 9600 數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度 7 停止位長(zhǎng)度 1 奇偶校驗(yàn)位 偶校驗(yàn) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 32 頁 共 43 頁 設(shè)置通信故障恢復(fù)參數(shù) (一般情況下使用系統(tǒng)默認(rèn)設(shè)置即可 )，單擊“下一步”，彈出“設(shè)備配置向?qū)А?，如圖 所示。 圖 設(shè)備配置向?qū)Я? 請(qǐng)檢查各項(xiàng)設(shè)置是否正確，確認(rèn)無誤后，單擊“完成”。設(shè)備定義完成后，可以在工程瀏覽器的右側(cè)看到新建的外部設(shè)備“ PLC”。在定義數(shù)據(jù)庫(kù)變量時(shí)，只要把 IO 變量連結(jié)到這臺(tái)設(shè)備上，它就可以和組態(tài)王交換數(shù)據(jù)了。 構(gòu)造數(shù)據(jù)庫(kù) 數(shù)據(jù)庫(kù)是“組態(tài)王”軟件的核心部分，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫的形式反映在屏幕上，操作者在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也 要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，所有這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為中介環(huán)節(jié)，所以說數(shù)據(jù)庫(kù)是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。在 TouchVew 運(yùn)行時(shí)，它含有全部數(shù)據(jù)變量的當(dāng)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(shí)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(kù)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(xì)信息。 選擇工程瀏覽器左側(cè)大綱項(xiàng)“數(shù)據(jù)庫(kù) \數(shù)據(jù)詞典”，在工程瀏覽器右側(cè)用鼠標(biāo)左鍵雙擊“新建”圖標(biāo)，彈出“變量屬性”對(duì)話框如圖 所示 。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 33 頁 共 43 頁 圖 創(chuàng)建內(nèi)存變量 此對(duì)話框可以對(duì)數(shù)據(jù)變量完成定義、修改等操作，以及數(shù)據(jù)庫(kù)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(nèi)存實(shí)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(gè) I/O 變量，如圖 所示 。 圖 創(chuàng)建 I/O 變量 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 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(shè)備”中選擇先前定義好的 I/O 設(shè)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(duì)電石爐控制系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，可設(shè)變量如圖 所示 。 圖 數(shù)據(jù)詞典 建立動(dòng)畫連接 定義動(dòng)畫連接是指在畫面的圖形對(duì)象與數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)變量之間建立一種關(guān)系，當(dāng)變量的值改變時(shí)，在畫面上以圖形對(duì)象的動(dòng)畫效果表示出來；或者由軟件 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 35 頁 共 43 頁 使用者通過圖形對(duì)象改變數(shù)據(jù)變量的值。 雙擊圖形對(duì)象，可彈出“動(dòng)畫連接”對(duì)話框，如圖 所示 圖 動(dòng)畫連接 用鼠標(biāo)單擊“模擬值輸出”按鈕，彈出對(duì)話框如圖 所示。 圖 模擬值輸出連接 在“表達(dá)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(dòng)起來，需要使變量即 a 能夠動(dòng)態(tài)變化，選擇“編輯 \畫面屬性” 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 36 頁 共 43 頁 菜單命令，彈出對(duì)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(duì)話框，如圖 所示。 圖 畫面命令語言 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 37 頁 共 43 頁 按照點(diǎn)石爐控制系統(tǒng)流程，通過以上方法，完成整個(gè)點(diǎn)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(shè) 計(jì) 第 38 頁 共 43 頁 過程數(shù)據(jù)的存 儲(chǔ)功能對(duì)于任何一個(gè)工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)來說都是至關(guān)重要的，本系統(tǒng)也不例外。隨著自動(dòng)化程度的進(jìn)一步普及和提高，用戶對(duì)重要數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和使用的要求也越來越高，面對(duì)大批量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，必須解決同步存儲(chǔ)速度響應(yīng)慢、數(shù)據(jù)易丟失、存儲(chǔ)時(shí)間短、存儲(chǔ)占用空間大、數(shù)據(jù)讀取訪問速度慢等問題。組態(tài)王對(duì)此提供了相應(yīng)的解決辦法，因而在本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了歷史曲線畫面 。 組態(tài)王中報(bào)警的處理方法是：當(dāng)報(bào)警發(fā)生時(shí)，組態(tài)王把這些信息存于內(nèi)存中的緩沖區(qū)中，報(bào)警在緩沖區(qū)中是以先進(jìn)先出的隊(duì)列形式存儲(chǔ)，所以只有最近的報(bào)警在內(nèi)存中。當(dāng)緩沖區(qū)達(dá)到指定數(shù)目或記錄定時(shí) 時(shí)間到時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)將報(bào)警信息進(jìn)記錄。報(bào)警的記錄可以是文本文件、開放式數(shù)據(jù)庫(kù)或打印機(jī)。另外，用戶可以從人機(jī)界面提供的報(bào)警窗中查看報(bào)警和事件信息。 歷史曲線畫面，記錄了系統(tǒng)運(yùn)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(shí)間斷內(nèi)的系統(tǒng)運(yùn)行情況，并且可以方便的實(shí)現(xiàn)查詢。在畫面的右側(cè)顯示顯示各種查詢值，可以運(yùn)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(shí)刻的流量值、某一區(qū)間斷內(nèi)流量的最大、最小值以及平均值，從而判別系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)流量的波動(dòng)情況。 報(bào)警界面，報(bào)警是指當(dāng)系統(tǒng)中某些量的值超過了所規(guī)定的界限時(shí)，系 統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生相應(yīng)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(huì)形成危險(xiǎn)。有了報(bào)警，就可以提示操作人員注意。報(bào)警允許操作人員應(yīng)答。 控制系統(tǒng)的軟件是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂。以往計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的軟件功能（如實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)點(diǎn)的生成、圖形、控制回路以及報(bào)表功能的實(shí)現(xiàn)）是靠軟件人員通過編程實(shí)現(xiàn)的，工作量大。設(shè)計(jì)出的軟件通用性差，對(duì)于不同的應(yīng)用對(duì)象都要重新設(shè)計(jì)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(shí)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(dòng)化工程技術(shù)人員提供了一種采用搭積木的方式制作現(xiàn)場(chǎng)控制過程和控制界面的工具。 7 電石爐三相電極調(diào)節(jié)控制研究 在本章，首先對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行了分析，說明了其特點(diǎn)及對(duì)系統(tǒng)的影響。 三相電極調(diào)節(jié)的系統(tǒng)分析 電石的生產(chǎn)必須通過對(duì)電石爐的爐料進(jìn)行加熱，使其達(dá)到預(yù)定的溫度來完 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 39 頁 共 43 頁 成。電弧加熱的特點(diǎn)是低電壓，大電流（電流保護(hù)值高達(dá) 9KA）。在不改變電石爐變壓器二次端 電壓的情況下，電弧爐內(nèi)的溫度與電極電流成正比關(guān)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(diào)節(jié)電流成為控制爐內(nèi)溫度的主要手段。 為了簡(jiǎn)便可以把三相電極調(diào)節(jié)系統(tǒng)等效的看成三個(gè)單輸入單輸出（ SISO）的閉環(huán)控制系統(tǒng)，并認(rèn)為三個(gè)系統(tǒng)是相互獨(dú)立的。但是實(shí)際情況并不是完全如此。由于爐內(nèi)的化學(xué)反應(yīng)和雜質(zhì)的影響使得電極底部與爐底之間的等效電導(dǎo)和電阻時(shí)常發(fā)生劇烈變化，從而影響電極電流。 兩種電極調(diào)節(jié)的控制 電極調(diào)節(jié)是電石生產(chǎn)過程中十分重要的操作內(nèi)容。控制效果的好于壞，直接影響到電石生產(chǎn)的能耗和產(chǎn)品質(zhì)量。本設(shè)計(jì)中，電極調(diào)節(jié)算法的控制流程是這樣的：用控制器 內(nèi)的設(shè)定參數(shù)考值與實(shí)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(qū)動(dòng)電極移動(dòng)。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 40 頁 共 43 頁 結(jié) 論 電石的生產(chǎn)具有高耗能和生產(chǎn) 環(huán)境惡劣的特點(diǎn)，在電力供應(yīng)日益緊張的今天，如何節(jié)能降耗成為工廠管理的最 關(guān)注 的問題之一。自動(dòng)化技術(shù)改造后，合理的計(jì)算機(jī)控制方案是節(jié)能最有效的途徑。同時(shí)，技術(shù)改造還使得生產(chǎn)管理規(guī)范化、自動(dòng)化，從而降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度；完善的報(bào)警機(jī)制便于故障檢測(cè)，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(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程。 經(jīng)過實(shí)際考察井陘化纖廠 ， 綜合考慮了現(xiàn)場(chǎng) 惡劣環(huán)境以及 儀表信號(hào)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(yùn)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(jì)算機(jī)作為上位機(jī)完成系統(tǒng)的監(jiān)控能力。 由于時(shí)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(dòng)控制系統(tǒng)，還不是全面的控制系統(tǒng)，還有很大改動(dòng)的空間，有待我去繼續(xù)努力研究和設(shè)計(jì)。 通過 半年 努力，電石爐 溫度 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作已經(jīng)基本完成，但由于系統(tǒng)還沒 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施 ，部分程 序還可能需要改動(dòng)以適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)工況，報(bào)警參數(shù)和控制算法參數(shù)還有待調(diào)整確定。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 41 頁 共 43 頁 致 謝 本文是在導(dǎo)師孟華教授的悉心指導(dǎo)與親切關(guān)懷下完成的 。在整個(gè)論文工作中，始終得到孟華教授的全面指導(dǎo)和教誨，為作者的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)創(chuàng)造了良好的條件，他以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、求實(shí)的工作作風(fēng)、積極進(jìn)取的創(chuàng)新精神，言傳身教，使作者的學(xué)術(shù)的學(xué)習(xí)水平和業(yè)務(wù)水平有了長(zhǎng)足的進(jìn)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(xué)長(zhǎng)， 和 丁超同學(xué) 與他 們 在一起學(xué)習(xí)、討論問題 的過程中 我學(xué)到了 很多課本外的知識(shí) ，收益匪淺。 向所有關(guān)心和幫助過我的人表示真摯的謝意！ 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 42 頁 共 43 頁 參考文獻(xiàn) 1 熊謨遠(yuǎn) .電石生產(chǎn)及其深加工產(chǎn)品 .北京 :化 學(xué)工業(yè)出版社， 20xx 2 李濤 .智能自適應(yīng)控制器在電石爐上的應(yīng)用 .控制理論與應(yīng)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(yīng)用 .福建工程學(xué)院學(xué)報(bào)， 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(shè)計(jì) .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(xué)院學(xué)報(bào) ，20xx(4)： 48～ 49 4 劉芙蓉，劉丹紅，胡榮強(qiáng) .PLC 在電石爐控制中的應(yīng)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(yīng)用 .自動(dòng)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(diào)節(jié)系統(tǒng)中的應(yīng)用 .系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào) ， 20xx(7)： 44～ 47 8 田學(xué)中 .SIMATIC可編程控制器在 20xx0Kva電石爐上的應(yīng)用 .工業(yè)儀表與 自動(dòng)化裝置 .1998， 41～ 46 9 強(qiáng)明輝，李戰(zhàn)明，郝曉弘 .電石爐微機(jī)控制裝置的研制 .甘肅工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào) .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