【正文】 同時還要感謝在畢業(yè)設(shè)計期間給我很多建議和鼓勵的老師和同學們，在此謹向所有教導我的老師和同學表示真誠的謝意! 另外，還要感謝我的父母對我學業(yè)上的大力支持和鼓勵，如果沒有他們所做的犧牲我不可能順利地完成我的學業(yè)。致謝首先，我要非常感謝我的導師王新江老師!在我畢業(yè)設(shè)計的初期階段一直到論文的編制完成，老師一直都孜孜不倦，悉心的進行指導，而且還不斷的鼓勵和鞭策著我。本文針對水泥粉磨站的最后一個環(huán)節(jié)——包裝控制系統(tǒng)，在深入分析了國內(nèi)外分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展概況的前提下，給出了詳細的分布式控制系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計方案，并具有非常人性化的中文人機界面，針對系統(tǒng)中的控制要點——水泥庫底卸料閥開度的控制，進行了PID算法分析和研究，擬定系統(tǒng)軟件自帶PID功能塊（C_SS）實行控制，優(yōu)化PID控制參數(shù)，使其設(shè)置更加合理，以達到期望的控制效果?；谶@種思想該生產(chǎn)線采用了AC800F型Industrial IT集散控制系統(tǒng)，完成了從水泥入庫到水泥成品包裝的整條生產(chǎn)線的自動控制。通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析提出新工藝，新方法，不斷提高水泥的產(chǎn)量和質(zhì)量。經(jīng)過對DCS控制系統(tǒng)基礎(chǔ)理論的學習和對國內(nèi)外多個著名公司設(shè)計的DCS系統(tǒng)的分析可以看到:在采用集散控制后，可以做到了控制分散、危險分散和管理集中。我們將不斷提高水泥工廠的自動化與信息技術(shù)水平，推廣應用集散型控制系統(tǒng)(DCS)及企業(yè)計算機生產(chǎn)監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，擴大信息技術(shù)在企業(yè)管理中的應用，推廣企業(yè)資源計劃(ERP)，積極推動電子商務(wù)的發(fā)展[9]。從20 世紀90 年代中期開始,我國水泥工業(yè)開始進入由量的增長到質(zhì)的提高的階段，正在以技術(shù)創(chuàng)新為突破口,加速推廣新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)。課題所研究的此套系統(tǒng)可延伸至水泥粉磨站的控制甚至整個水泥生產(chǎn)工藝的控制，都是可行的，因為我國大量的中小型水泥廠至今仍處于采用模擬儀表對過程參數(shù)進行測控的階段，雖然微機在局部的應用已相當普遍，但大多都還未在整個生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)自動化，造成這種狀況的原因主要是因為過去的自動化生產(chǎn)系統(tǒng)往往是成套引進的，投資過高，因此，研制一套低成本的適用于水泥生產(chǎn)過程的集散控制系統(tǒng)就成為一項十分迫切的任務(wù)。課題所研究的此套控制系統(tǒng)，控制方式靈活，運行可靠，除了可以用于水泥包裝外，也可用于其他粉狀物料的包裝、計量。傳統(tǒng)水泥工業(yè)由于沒有準確的計量裝置且不能在線檢測,不能實現(xiàn)自動化生產(chǎn)操作。按照控制程序虛線控制線路變?yōu)閷嵕€，設(shè)備的驅(qū)動信號變?yōu)門RUE。右擊S_TSJ1_RD讀變量，點擊寫入數(shù)值—TRUE,信號線變實線，實現(xiàn)仿真調(diào)試。圖520加載仿真控制器 仿真與調(diào)試仿真狀態(tài)下水泥散裝的監(jiān)控界面如圖521所示。當在控制面板上按下解鎖按鈕時，動作寫入變量FJSCQ_LS為Logic_1，從而屏蔽了S_ZFJ1_RN,實現(xiàn)袋收塵器電機啟動不受風機影響。518三通閥控制程序當在控制面板上按下正轉(zhuǎn)按鈕時，動作寫入變量STF_SEL為Logic_0,這樣正轉(zhuǎn)控制面板IDF_1_QD3輸入為Logic_1，反轉(zhuǎn)控制面板IDF_1_QD4輸入為Logic_0，從而三通閥正轉(zhuǎn)；當在控制面板上按下反轉(zhuǎn)按鈕時，過程類似。圖515 Radio Button編輯畫面3反轉(zhuǎn)按鈕控制類似于圖513至515所示，進行編輯。510組啟動按鈕編輯畫面1511組啟動按鈕編輯畫面2在水泥散裝面板，還用到了Radio button 實現(xiàn)對三通閥和電動液閥的正反轉(zhuǎn)選擇，設(shè)備間聯(lián)鎖/自鎖選擇。58散裝閥門動態(tài)圖形顯示編輯畫面3對于電流和溫度監(jiān)控的動態(tài)顯示不同之處是還需要進行位指定，如圖59示。卸料閥和風機閥門開度實際值顯示編輯畫面如下圖56，圖57所示。點擊通用進入“參數(shù)”對話框，然后點擊動作進入圖55所示對話框，進行編輯。雙擊橢圓可進行其參數(shù)編輯，見圖53，54，55所示。用于動態(tài)目標的變量，可在作圖過程中產(chǎn)生，也可用F2鍵調(diào)出以前變量列表。圖51調(diào)用圖形符號庫畫面示意圖選擇關(guān)閉窗口，再從宏中選擇畫圖，從窗口中選擇所需要的符號。⑵ 調(diào)用圖形符號庫：在DigiTool的安裝過程中，有兩個庫文件(.BOL)拷貝到了Freelance/Macros目錄下，導入庫符號(宏)：224。 操作員站組態(tài)監(jiān)控畫面的設(shè)計⑴ 用戶自定義圖形：用戶自定義圖形由Digitool( 已經(jīng)將Digitool圖形編輯器集成到Control　Build　F內(nèi))創(chuàng)建。包括總貌組態(tài)、趨勢組態(tài)、組組態(tài)等。MP_EXP：用于嵌套功能塊的信息數(shù)據(jù)引用。PARA_DPS：用于與過程站相關(guān)的組態(tài)。VAR…與PARA…兩種存儲類型有一個基本的區(qū)別，VAR…類型用于程序內(nèi)部不參與組態(tài)，PARA…類型在用戶功能塊例組態(tài)時出現(xiàn)在參數(shù)對話框中。預警按鈕還可以對現(xiàn)場進行預警報，實現(xiàn)自動啟動的安全性；啟動按鈕可實現(xiàn)遠程驅(qū)動。鍵入面板名。選中類名224。例如課題所用的功能塊之一，組啟動功能塊實現(xiàn)控制面板的組啟動。編輯224。課題所建立的自定義功能塊見圖415。編輯224。建立用戶功能塊，首先需建立用戶功能塊類，然后才可能建立用戶功能塊例。用戶功能塊程序可以FBD、IL、LD語言編寫，并且只有通過了合理性檢查后才可以被程序調(diào)用。這樣，來控制閥門的正反轉(zhuǎn)。卸料閥門控制的實現(xiàn)如下圖414所示。所以在操作員站面板上可設(shè)置聯(lián)鎖/解鎖按鈕。還需要說明的是，為實現(xiàn)對三通閥正反轉(zhuǎn)的選擇控制，在操作員站面板上可設(shè)置正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)選擇按鈕 ，通過按鈕動作寫入變量STF_SEL，將其串入三通閥控制程序中，編寫的程序如上圖414所示。此外，三通閥正反轉(zhuǎn)電路中必須設(shè)定互鎖信號，即S_STF1_FRN的常閉信號作為三通閥正轉(zhuǎn)的必要條件，S_STF1_ZRN的常閉信號作為三通閥反轉(zhuǎn)的必要條件。這樣將SG1RK_STP4作為離心風機設(shè)備的停止信號，SG1RK_STP3作為袋收塵器的停止信號，SG1RK_STP2作為三通閥的停止信號，SG1RK_STP1作為提升機的停止信號。這樣將SG1RK_STA1作為離心風機設(shè)備的開啟信號，SG1RK_STA2作為袋收塵器的開啟信號，SG1RK_STA3作為三通閥的開啟信號，SG1RK_STA4作為提升機的開啟信號。下面就提升入庫組控制的LD程序詳述控制過程。圖413 LD程序項目樹LD（梯形圖）語言源自于電磁繼電器搭建的電氣系統(tǒng)，描述電流的流向。根據(jù)控制邏輯編制的FBD，在聯(lián)機調(diào)試狀態(tài)可以調(diào)試。Industrial IT功能塊庫豐富，具備模擬量處理、數(shù)字量處理、回路控制、邏輯控制、邏輯功能、監(jiān)控功能、數(shù)據(jù)采集功能、運算功能、Modbus功能、接收/發(fā)送功能、步邏輯接口，并且用戶可以自定義應用功能塊。 選擇所需要的功能塊； 雙擊變量框；各管腳介紹：a) PV過程值；b) SP設(shè)定值；c) L1L4報警極限值；d) OP正向驅(qū)動設(shè)備；e) ON反向驅(qū)動設(shè)備；f) ASP設(shè)定值是否為有效狀態(tài)信號；此外，課題還用到了模擬量監(jiān)控，開關(guān)量監(jiān)控，趨勢，轉(zhuǎn)換，比較，位邏輯功能塊，由于他們的使用比較簡單，這里就不再一一列舉。手動控制方式MM和自動控制方式MA均有效：二者的優(yōu)先級取決于輸入信號值，當兩者均為Logic_0時，表示可在手動和自動兩者之間選擇；當兩者均為Logic_1時，手動優(yōu)先級高于自動。圖49定時器功能塊參數(shù)表延遲時間根據(jù)實際情況改變，觸發(fā)情況也可根據(jù)實際情況選定。圖48開延時定時器功能塊該功能塊的作用是信號改變后隔一段延時時間后改變輸出信號。各管腳介紹：a) EN當其輸入為Logic_1時，表示此功能塊允許執(zhí)行；b) ENO輸出值為Logic_1時，表示此功能塊處于執(zhí)行狀態(tài)；c) IN表示數(shù)字量信號輸入端；d) OUT表示輸出端；e) RES表示復位信號端。各管腳介紹：a) EN當其輸入為Logic_1時，表示此功能塊允許執(zhí)行；b) ENO輸出值為Logic_1時，表示此功能塊處于執(zhí)行狀態(tài)；c) IN表示模擬量信號輸入端；d) OUT表示轉(zhuǎn)化的模擬量輸出端；功能塊參數(shù)表見圖45。功能塊兩側(cè)的長管腳必須連接變量或其它功能塊。圖41編程項目樹 編寫FBD程序在項目樹FBD上選擇編輯，或雙擊FBD則進入FBD編程界面，如圖42。⑵ 建立用戶任務(wù)：每個過程站資源可以組態(tài)9個任務(wù)，其中8個任務(wù)為周期運行方式，1個為PLC循環(huán)運行方式。 FBD編程 建立FBD編程項目樹FBD編程是圖形化的編程方法，共有190多個標準功能塊可調(diào)用。部分I/O編輯變量表分別見圖322，圖323，圖324，圖325。雙擊I/O模塊，選擇User參數(shù)，修改位置號和物理位置相一致，并選擇相應的量程范圍。圖319插入S800節(jié)點的示意圖⑻ S800 I/O站的配置過程：雙擊S800站的圖標，進入圖320所示畫面。若要使S800出現(xiàn)在此畫面中，S800的GSD文件要拷貝到 ..\Freelance\gsd 目錄中，如圖318。圖316 Profibus模件圖圖317插入Profibus從設(shè)備示意圖⑷ 選擇PROFI_S_DEV Profibus slave (GSD based)，然后點擊確認鍵。 SA801F 電源115 V AC / 230 V ACEI803F 以太網(wǎng)模件10BaseTFI830F Profibus模件圖315插入AC800F模件示意圖每個模件都有一個缺省名字代表它的安裝位置。參數(shù)… ? 在硬件的樹型結(jié)構(gòu)中選擇包裝控制224。雙擊鼠標左鍵，插入過程站AC800F之后，為其分配系統(tǒng)資源—包裝控制(雙擊過程站上方的灰色方塊)，如圖313所示，以便激活過程站。編輯224。AC800F由底座(CPU)、電源、以太網(wǎng)接口卡、現(xiàn)場總線接口卡等組成，有冗余和非冗余兩種組態(tài)方式[5]。操作員站和網(wǎng)關(guān)站的資源指定分別見圖311，312所示。本課題選擇AC800F作為控制器。在圖形顯示中，以太網(wǎng)的上方配置操作員站，下方配置控制站。 硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)用于配置系統(tǒng)的硬件資源，包括網(wǎng)絡(luò)配置，卡件分配，I/O通道的定義等，見圖310：圖310硬件結(jié)構(gòu)圖項目樹中的資源必須與實際的硬件相對應。指定是在硬件結(jié)構(gòu)組態(tài)時完成的。在菜單條上選擇組態(tài)(Configration)菜單項，出現(xiàn)項目樹顯示畫面，見圖32：圖32項目樹建立畫面⑴插入組態(tài)級：在項目級bzhkzh上選擇插入下一級： 菜單：編輯(Edit)224。 ? DGS：Gateway Station資源，包括DDE，OPC和TRN等。 項目樹的最頂層是組態(tài)CONF，所有的系統(tǒng)資源和項目對象都在CONF的組織之下。同時系統(tǒng)生成以下兩個文件：.bak：壓縮的備份文件，當不存盤退出DigiTool時。ABB Industrial IT224。在 Commissioning方式下，對系統(tǒng)進行調(diào)試。實際的組態(tài)、調(diào)試和文檔管理將從項目樹中進行。系統(tǒng)的組態(tài)保存在預先設(shè)定的項目子目錄中的項目文件中。根據(jù)本課題的I/O點數(shù)統(tǒng)計，配置2個現(xiàn)場遠程I/O站。③對PS站的組態(tài):綜合對系統(tǒng)的性能要求、風險性要求及穩(wěn)定性，經(jīng)濟性要求的分析,配置 1個過程站。OS站功能和僅限由工程師站決定，具體功能如下:①可顯示整條生產(chǎn)線的工藝流程圖；②在畫面中,各電機、電磁閥等普通設(shè)備的運行狀態(tài)均由代表它的動態(tài)圖形符號表示。在此設(shè)計中要實現(xiàn)對電動機、閥門等成套機電設(shè)備的開關(guān)量控制，包括分組聯(lián)鎖啟動與停車、組內(nèi)自動聯(lián)鎖或單機聯(lián)鎖控制、系統(tǒng)單機調(diào)試等功能；還要有完善的報警功能，開關(guān)量和模擬量報警的顯示及確認、報警列表的自動記錄和顯示打印、模擬量報警上下限的設(shè)置和修正；生產(chǎn)報表的即時和定時打印[8]。此外，為保證整個系統(tǒng)的日后維護、擴展，系統(tǒng)還應具備一定的余量，一般為20%。 圖22入庫提升組 圖23入庫輸送組 圖24入庫卸料組 圖25庫料輸送提升組 圖26庫料散裝組 圖27袋裝組 圖28主收塵組 圖29散料輸送組