【正文】 STEP7 的 S7 SCL 結(jié)構(gòu)化控制語言，編程結(jié)構(gòu)和 C 語言和 Pascal 語言相似，特別適合于習(xí)慣于使用高級(jí)語言編程的人使用 CPU選型 選擇 S7200 系列的 PLC 有 CPU22 CPU22 CPU22 CPU226 等類型。 4） 功能塊圖（ FBD－ Function Block Diagram） 功能塊圖使用類似于布爾代數(shù)的圖形邏輯符號(hào)來表示控制邏輯，一些復(fù)雜的功能用指令框表示，適合于有數(shù)字電路基礎(chǔ)的編程人員使用。在程序中，最左邊是主信號(hào)流，信號(hào)流總是從左向右流動(dòng)的。因與繼電器電路很相似，具有直觀易懂的特點(diǎn)，很容易被熟悉繼電器控制的電氣人員所掌握，特別適合于數(shù)字量邏輯控制。 1） 順序功能圖（ SFC－ Sequential Faction Chart） 這是位于其它編程語言之上的圖形語言，用來編程順序控制的程序（如：機(jī)械手控制程序）。計(jì)算機(jī)一側(cè)的通信速率為 ， PLC 一側(cè)的通信速率為 ~。 在 STEP 7中，用項(xiàng)目來管理一個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)的硬件和軟件。使用Step7 編程可以在 Saia PCD 上實(shí)現(xiàn)某些集成在 Step7 內(nèi)的功能 .不只是兼容 STEP 7 編程軟件用于西門子系列工控產(chǎn)品包括 SIMATIC S M C7 和基于PC 的 WinAC 的編程、監(jiān)控 和參數(shù)設(shè)置，是 SIMATIC 工業(yè)軟件的重要組成部分。 4．對(duì)程 序進(jìn)行模擬調(diào)試及修改，直到滿足控制要求為止。 GT 表示熱繼電器， H 表示標(biāo)準(zhǔn)， 額定電流。 GM C 系列接觸器適合于交流 50HZ，額定工作電壓至 660V，額定電流至 800A中的電路中供遠(yuǎn)距離接通分?jǐn)嚯娏骷翱刂平涣麟妱?dòng)機(jī)，并可與熱繼電器或其他保護(hù)一起組成電磁啟動(dòng)器。本系統(tǒng)選擇 RC 系列，設(shè)計(jì)中選用的熔斷器型號(hào)為； RC1A15， RC1A60， RC1A40， RC1A30， RC1A20。 熔斷器：熔斷器廣泛應(yīng)用于低壓配電系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，主要做短路保護(hù)之用，同時(shí)也是單臺(tái)電器設(shè)備的重要保護(hù)元件之一。 HD13 系列能夠切斷額定電流以下的負(fù)載電流，主要用于低壓配電裝置中， HS11 系列不能夠切斷電流，只能作為隔離電源的隔離器。 刀開關(guān)：刀開關(guān)是電控，配電系統(tǒng)主電路中的開關(guān)電器。此時(shí)由編碼器和測(cè)控儀表所測(cè)的數(shù)據(jù)即為料面的高度。 高爐探尺工作原理 高爐內(nèi)的料位隨著煉鐵生產(chǎn)的進(jìn)行而不斷變化，本產(chǎn)品對(duì)煉鐵生產(chǎn)過程中高爐內(nèi)部的料位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)的原理是通過對(duì)卷揚(yáng)機(jī)的控制，通過測(cè)控部分實(shí)現(xiàn)的。 在設(shè)計(jì)中，有 PLC 的 CPU 產(chǎn)生脈沖，通過驅(qū)動(dòng)器來控制步進(jìn)電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)的工作方式為 二相八拍 ， 步距角為 度 。系統(tǒng)硬件部分由PLC 控制器、驅(qū)動(dòng)器、步進(jìn)電機(jī)等組成。由于受脈沖的控制 ,其轉(zhuǎn)子的角位移量和速度嚴(yán)格地與輸入脈沖的數(shù)量和脈沖頻率成正比 , 通過控制脈沖數(shù)量來控制角位移量 , 從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的 。而前一個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速通過編碼器的分辨率可以了解到轉(zhuǎn)速和編碼器之間的比例關(guān)系。 3） 電流的選擇 靜力矩一樣的電機(jī)，由于電流參數(shù)不同，其運(yùn)行特性差別很大，可依據(jù)矩頻特性曲線圖，判斷電機(jī)的電流。靜力矩選擇的依據(jù)是電機(jī)工作的負(fù)載，而負(fù)載可分為慣性負(fù)載和摩擦負(fù)載二種。 1） 步距角的選擇 電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載的最小分辨率（當(dāng)量）換算到電機(jī)軸上，每個(gè)當(dāng)量電機(jī)應(yīng)走多少角度（包括減速）。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。主要考慮到以下三方面問題： 機(jī)型統(tǒng)一 ,其模塊可互為備用 ,便于備品備件的采購和管理。如果要跨范圍使用 PLC,或者某些功能或信號(hào)有特殊的速度要求時(shí) ,則應(yīng)該慎重考慮 PLC 的響應(yīng)速度 ,可選用具有高速 I/O 處理功能的PLC,或選用具有快速響應(yīng)模塊和中斷輸入模 塊的 PLC 等。 對(duì)于以開關(guān)量控制為主 ,帶少量模擬量控制的系統(tǒng) ,可選用能帶 A/D和 D/A轉(zhuǎn)換單元 ,具有加 減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔 PLC。 整體式 PLC 的每一個(gè) I/O 點(diǎn)的平均價(jià)格比模塊式的便宜 ,且體積相對(duì)較小 ,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式 PLC 的功能擴(kuò)展靈活方便 ,在 I/O 點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、 I/O 模塊的種類等方面選擇余地大 ,且維修方便 ,一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。 PLC 的選擇主要應(yīng)從 PLC 的機(jī)型、容量、 I/O 模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。 模擬信號(hào)經(jīng)帶限濾波，采樣保持電路，變?yōu)殡A梯形狀信號(hào)，然 后通過編碼器， 使得階梯狀信號(hào)中的各個(gè)電平變?yōu)槎M(jìn)制碼。這樣，用 Sa 函數(shù)的倒數(shù)作為頻譜特性補(bǔ)償，由數(shù)字信號(hào)便可恢復(fù)為采樣信號(hào)。而且，這個(gè)電壓信號(hào)在連續(xù)變化過程中的任何一個(gè)取值都是具體的物理意義，即表示一個(gè)相應(yīng)的溫度。 模擬量是 在時(shí)間上或數(shù)值上都是連續(xù)的物理量稱為模擬量。把工作在數(shù)字信號(hào)下的電子電路叫數(shù)字電路。 整體型可編程邏輯控制器的 I/O 點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型可編程邏輯控制器提供多種 I/O 卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和 配置控制系統(tǒng)的 I/O 點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。 存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量 I/O 點(diǎn)數(shù)的 10～ 15 倍，加上模擬 I/O 點(diǎn)數(shù)的 100 倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（ 16 位為一個(gè)字），另外再按此 數(shù)的 25%考慮余量。實(shí)際訂貨時(shí)，還需根據(jù)制造廠商可編程邏輯控制器的產(chǎn)品特點(diǎn)，對(duì)輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計(jì)選型的主要依據(jù)。 （ 3） 輸出刷新階段 當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在掃描每一條梯形圖時(shí)，又總是先掃描梯形 圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng) RAM 存儲(chǔ)區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在 I/O 映象區(qū)中對(duì)應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。 （ 6） 通信模塊 PLC 的工作原理 當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。 存放應(yīng)用軟件的存儲(chǔ)器稱為用戶程序存儲(chǔ)器。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將 I/O 映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。如果沒有一個(gè)良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對(duì)電源的設(shè)計(jì)和制造也十分重視。 PLC 技術(shù)在溫度監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用從整體上分析和研究了控制系統(tǒng)的硬件配置、電路圖的設(shè)計(jì)、程序設(shè)計(jì)，控制對(duì)象數(shù)學(xué)模型的建立、控制算法的選擇和參數(shù)的整定、人機(jī)界面的設(shè)計(jì)等。制造商現(xiàn)在已經(jīng)縮小了可編程控制器的尺寸大小，降低了連線要求。 ARC 指出，盡管全球經(jīng)濟(jì)衰退， PLC 市場(chǎng)仍然興旺?？偣簿哂?32 點(diǎn) I/O 的 Nano PLC，網(wǎng)絡(luò)通信能力不斷增強(qiáng)；而具有 129 點(diǎn) I/O的 micro PLC，在功能上則更加完善。繼電器邏輯多被用于設(shè)計(jì)電機(jī)線路和繼電 器整體控制盤。用位移傳感器等來實(shí)現(xiàn)動(dòng)作程序和過程程序的切換，并進(jìn)行比例壓力和比例流量控制。 此外， PLC 還具有其他的有利于工業(yè)環(huán)境的復(fù)雜變化， PLC 是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的工業(yè)計(jì)算機(jī)，由于它具有可靠性高、編程方便、抗干擾能力強(qiáng)、維修方便等特點(diǎn)，廣泛用于各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程的控制。本次設(shè)計(jì)主要是針對(duì)槽下卷揚(yáng)上料部分設(shè)計(jì)，高爐料鐘裝料系統(tǒng)。自動(dòng)工作方式是以上料系統(tǒng)無故障、 PLC 控制器完好為前提，因此，上料系統(tǒng)除了具備自動(dòng)方式外，還要保留手動(dòng)、機(jī)旁、調(diào)試方式。 設(shè)計(jì)概述 傳統(tǒng)控制方式 在煉鐵高爐的生產(chǎn)中，主令控制器是卷揚(yáng)最為關(guān)鍵的核心控制設(shè)備，一旦上料的主卷揚(yáng)發(fā)生故障維護(hù)及調(diào)整非常麻煩，將直接導(dǎo)致整個(gè)煉鐵高爐生產(chǎn)的停滯，造成高爐上料中斷，給煉鐵生產(chǎn)帶來重大經(jīng)濟(jì)損失 。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn) 故障或 物流不暢時(shí) ， 上料系統(tǒng)轉(zhuǎn)入手動(dòng)生產(chǎn) ， 直到排除故障 ， 再切換到自動(dòng)生產(chǎn)。為提高控制精度，在擾 動(dòng)變量可以測(cè)量時(shí)，也常同時(shí)采用按擾動(dòng)的控制（即前饋控制）作為反饋控制的補(bǔ)充而構(gòu)成復(fù)合控制系統(tǒng)。 同開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制具有一系列優(yōu)點(diǎn)。在反饋控制系統(tǒng)中，既存在由輸入到輸出的信號(hào)前向通路， 也包含從輸出端到輸入端的信號(hào)反饋通路，兩者組成一個(gè)閉合的回路。 控制方式的確定 兩種控制方式：開環(huán)控制，閉環(huán)控制。這里還有一定數(shù)量的液體渣鐵與焦炭間的直接還原反應(yīng)在進(jìn)行。 2）軟融帶：爐料從軟化到熔融過程的區(qū)域，在軟融過程中， 使間接還原反應(yīng)充分進(jìn)行，提高煤氣的利用率，減少了高爐下部耗熱量很大的直接還原量。 下面給出工藝流程示意圖 1： 燒 結(jié) 料 石 灰 石 焦 炭高 爐鐵 水 爐 渣 高 爐 煤 氣熱 風(fēng) 爐 鼓 風(fēng) 機(jī)鑄 鐵 機(jī) 轉(zhuǎn) 爐溶 劑圖 1 高爐 工藝流程 高爐內(nèi)爐料還原反應(yīng)原理簡(jiǎn)介 高爐是一種豎爐型逆流反應(yīng)器。各種原料在爐內(nèi)進(jìn)行復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)。礦石中的 脈石變成爐渣浮在液態(tài)的鐵面上，定期從渣口排出。熾熱的氣流在上升過程中將下降的爐料加熱，并與礦石發(fā)生還原反應(yīng)。革新，發(fā)展。 PLC 廠家在使硬件及編程工具換代頻繁、豐富多樣、功能提高的同時(shí)，日益向 MAP(制造自動(dòng)化協(xié)議 )靠攏，使 PLC 的基本部件，包括輸入輸出模塊、通信協(xié)議、編程語言和編程工具等方面的技術(shù)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。各 PLC 制造商之間也在協(xié)商指定通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。隨著復(fù)雜系統(tǒng)控制的要求越來越高和微處理器 與計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì) PLC 的信息處理速度要求也越來越高，要求用戶存儲(chǔ)器容量也越來越大。 1） 在產(chǎn)品規(guī)模方面，向兩極發(fā)展。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場(chǎng)的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時(shí)間比繼電器系統(tǒng)少得多。 PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計(jì)法來設(shè)計(jì)。 4） 可靠性高，抗干擾能力強(qiáng) 傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時(shí)間繼電 器，由于觸點(diǎn)接 觸不良，容易出現(xiàn)故障。 3） 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng) PLC 產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動(dòng)硬件。 而可編程邏輯控制（ PLC）器具有以下鮮明的特點(diǎn)。歐洲 PLC 產(chǎn)品主要制造商有德國(guó)的西門子（ SIEMENS）公司、 AEG 公司、法國(guó)的 TE 公司。 PLC 在自動(dòng)控制中的現(xiàn)狀 目前，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電 子技術(shù)的發(fā)展， PLC 已由最初一位機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的以 16 位和 32 位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化 PC，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多通道處理。高爐自動(dòng)上 料應(yīng)用非常普遍，長(zhǎng)度是有限的，為把物料從槽下料倉搬運(yùn)到爐頂上，采用料車升降機(jī)，以提高生產(chǎn)效率。 高爐上料為煉鐵高爐提供原料 ，其將來自料倉的各種原料按一定的配料比送到高爐內(nèi)進(jìn)行冶煉。 On the software to ensure the accuracy of the system reliability. Modern blast furnace automation refers primarily to the instrument and control system, electric control system and process and management with puter. The blast furnace San Dian integration. This