【正文】 電源的種類和等級。 . PLC 容量的選擇與確定 PLC 容量的選擇，首先要對控制任務(wù)進(jìn)行更加詳細(xì)分析，把所有的 I/O 點找出來，包括開關(guān)量 I/O 和模擬量 I/O 以及這些 I/O 點的性質(zhì)。 在確定控制對象和控制范圍之后，就要開始 PLC 的選型。 對象和范圍的確定 15 PLC 一般適合應(yīng)用于環(huán)境差、而對安全性、可靠性要求比較高，系統(tǒng)工藝復(fù)雜，輸入 /輸出以開關(guān)量為主的自動化控制系統(tǒng)或者裝置中。內(nèi)存利用率與編程水平有關(guān)。 程序中各條指令最后都是以機(jī)器語言形式存放在內(nèi)存中。 內(nèi)存利用率的估計。 邏輯量輸入輸出點數(shù)的估計。但是如果 PLC 裝有遠(yuǎn)程 I/O 模塊時，由于遠(yuǎn)程 I/O 模塊的響應(yīng)速度慢，會使 PLC 的響應(yīng)速度大大下降。其二是 PLC通信距離和速度。其一是 PLC 可帶 I/O 點數(shù)。 現(xiàn)場對控制器響應(yīng)速度有何要求。 是否有特殊控制功能要求，如高速計數(shù)器等。 對模擬量輸出 /輸入，按點數(shù)進(jìn)行粗估。 對開關(guān)量輸入，按參數(shù)等級分類統(tǒng)計。為了對控制對象進(jìn)行粗估，首先要了解下列問題。根據(jù)控制對象的操作規(guī)則，可以估計出控制程序所占內(nèi)存的容量。根據(jù)控制對象要求的輸入輸出點數(shù)的多少，可以估計出 PLC 的規(guī)模。當(dāng)然傳送的信息不能太多，否則輸入輸出點占用太多。高速網(wǎng)一般價格都很貴，適用于有大量信息交換的系統(tǒng)。如多臺 PLC，則有互相間信息交換與系統(tǒng)響應(yīng)要求快的矛盾。 3）快速控制大系統(tǒng)：隨著 PLC 在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用中的不斷擴(kuò)大，在中小型的快速系統(tǒng)中， PLC 不僅能完成邏輯控制和主令控制，并已逐步進(jìn)入了設(shè)備控制級，如高速線材、中低速熱連軋等速度控制系統(tǒng)。所以一般使用網(wǎng)絡(luò)相連后就不必要選用大機(jī)型。一般都采用多臺中小型和低速網(wǎng)相連接。 13 2）慢過程大系統(tǒng)：對運(yùn)行速度要求不高，但設(shè)備間有連鎖關(guān)系，設(shè)備距離遠(yuǎn)，控制動作多，如大型料場、高爐、碼頭 、大型車站信號控制；也有的設(shè)備本身對運(yùn)行速度要求不高，如大型連續(xù)軋鋼廠、冷連續(xù)軋鋼廠中的輔助生產(chǎn)機(jī)組和共有系統(tǒng)、供風(fēng)系統(tǒng)等。 三是專門要求的設(shè)備。 二是設(shè)備分散，設(shè)備的功率較大。 12 一是設(shè)備集中，設(shè)備的功率較小。但有時功能要求全面，容量要求變化大，有些還要與設(shè)備系統(tǒng)的其他機(jī)器連接。 1）單體控制的小系統(tǒng)：這種系統(tǒng)一般使用一臺 PLC 就能完成控制要求，控制對象常常是一臺設(shè)備或多臺設(shè)備中的一個功能。 從選機(jī)型的角度看，控制系統(tǒng)可以分成單體控制小系統(tǒng)、慢過程大系統(tǒng)和快速控制大系統(tǒng)。目前 PLC 產(chǎn)品種類繁多，同一個公司生產(chǎn)出來的 PLC 也常常推出系列產(chǎn)品，這需要去選擇最適合自己要求的產(chǎn)品。 當(dāng)爐溫低于給定值時（ X2=0），接通加熱反應(yīng)爐電源 Y5；當(dāng)爐溫高于給定值時（ X2=1） . ，使?fàn)t內(nèi)壓力降到起始值 (X4=0)，并打開排放閥 Y4，使?fàn)t內(nèi)液面下降到下液面時（ Y1=0）， 按 SB3 系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，進(jìn)入下一個循環(huán)。 11 第二章系統(tǒng)的硬件軟件 加熱 反應(yīng)爐對電氣控制系統(tǒng)的要求 在工藝過程上，加熱反應(yīng)爐對電控系統(tǒng)有如下要求： 加熱反應(yīng)爐開始工作時，首先檢測下液面 X1，爐溫 X2，爐內(nèi)壓力 X4 是否都小于給定值，即是否都為邏輯 0，若為 0，則開啟排氣閥 Y1 和進(jìn)料閥 Y2。 4. 輸入 /輸出單元 PLC 的輸入和輸出信號類型可以是開關(guān)量、模擬量。 PLC 所采用的看管電源輸入電壓范圍寬、體積小、效率高、抗干擾能力強(qiáng)。而 PLC 使用的存儲器類型有三種： ROM（只讀存儲器）、 RAM（隨機(jī)存取存儲器）和 EEPROM（可電擦出可編程的只讀存儲器）。用戶程序存儲器根據(jù)所選 用的存儲器單元類型的不同，可以是 RAM、 EPROM 或 EEPROM 存儲器，其內(nèi)容可由用戶任意更改。 用戶存儲器包括用戶程序存儲器和用戶數(shù)據(jù)存儲器兩部分。 系統(tǒng)存儲器用來存放由 PLC 生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在 ROM 內(nèi)，用戶不能更改。這樣，即使某個 CPU 出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。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。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查 電源 、存儲器、 I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。 PLC 結(jié)構(gòu) PLC 結(jié)構(gòu)如圖 所示 9 圖 可編程邏輯 控制器 （ Programmable Logic Controller， PLC），它采用一類可編程的存儲器 ，用于其內(nèi)部存儲程序，執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、計數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶的 指令 ，并通過數(shù)字或模擬式輸入 /輸出控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn) 過程 。這一方面體現(xiàn)在功能強(qiáng)大的主機(jī)可以完成多路高速計數(shù)器的脈沖采集和 大量的數(shù)據(jù)處理的功能；另一方面還提供了專門的單軸或多軸的控制步進(jìn)電動機(jī)和伺服電動機(jī)的位置控制模塊，這些智能化的模塊可以實現(xiàn)任何對位置控制的任務(wù)要求。其電器自動控制系統(tǒng)中的開關(guān)量占絕大多數(shù)，由于 PLC 性能的提高和通信功能的增強(qiáng)，使得它在制造業(yè)領(lǐng)域中的大中型控制系統(tǒng)中也占絕對主導(dǎo)地位。在這里 PLC 用來取代傳統(tǒng)的繼電器順序控制，應(yīng)用于單機(jī)控制，多機(jī)群控等。由于體積小很容易裝入機(jī)械內(nèi)部，是實現(xiàn)機(jī)電一體化的理想控制設(shè) 的應(yīng)用領(lǐng)域 PLC 的主要應(yīng)用范圍通常可分為以下幾種： 這是 PLC 應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域，例如塑料機(jī)械、印刷機(jī)械、訂書機(jī)械、組合機(jī)床、磨床、電鍍流水線及電梯控制等。 這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 （ 4）系統(tǒng)的設(shè)計、建造工作量小，維護(hù)方便，容易改造 PLC 用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設(shè)備外部的接線，使控制系統(tǒng)設(shè)計及建造的周期大為縮短，同時維護(hù)也變得容易起來。梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖相當(dāng)接近，只用 PLC 的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。 （ 3）易學(xué)易用，深受工程技術(shù)人員歡迎 PLC 作為通用工業(yè)控制 計算機(jī)，是面向工礦企業(yè)的工控設(shè)備。近年來 PLC 的功能單元大量涌現(xiàn)，使 PLC 滲透到了位置控制、溫度控制、 CNC 等各種工業(yè)控制中。可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。此外， PLC 帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。一些使用冗余 CPU 的 PLC 的平均無故障工作時間則更長。 PLC 由于采用現(xiàn)代 大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴(yán)格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進(jìn)的抗干擾技術(shù)，具有很高的可靠性?？沙淌竭壿嬁刂破骷捌溆嘘P(guān)外部設(shè)備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計。 國際電工委員會 (IEC)在其標(biāo)準(zhǔn)中將 PLC 定義為 : 可程式邏輯控制器是一種數(shù)位運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。在 1987 年國際電工委員會（ International Electrical Committee）頒布的 PLC 標(biāo)準(zhǔn)草案中對 PLC 做了如下定義： PLC 英文全稱Programmable Logic Controller ,中文全稱為可編程邏輯控制器，定義是 :一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計的。 5 圖 MCGS的構(gòu)成 的主要特點 容量小：整個系統(tǒng)最低配置只需要極小的存貯空間，可以方便的使用 DOC等存貯設(shè)備； 速度快：系統(tǒng)的時間控制精度高，可以方便地完成各種高速采集系統(tǒng)，滿足實時控制系統(tǒng)要求； 成本低：使用 嵌入式計算機(jī) ，大大降低設(shè)備成本； 真正嵌入：運(yùn)行于嵌入式 實時多任務(wù)操作系統(tǒng) ； 穩(wěn)定性高：無風(fēng)扇，內(nèi)置 看門狗 ，上電重啟時間短，可在各種惡劣環(huán)境下穩(wěn)定長時間運(yùn)行； 功能強(qiáng)大：提供中斷處理，定時掃描 精度可達(dá)到毫秒級，提供對計算機(jī)串口，內(nèi)存，端口的訪問。在電力系統(tǒng)以及電氣 化鐵道上又稱遠(yuǎn)動系統(tǒng) (RTU System,Remote Terminal Unit)。與硬件生產(chǎn)相對照，組態(tài)與組裝類似 ， 當(dāng)然軟件中的組態(tài)要比硬件的組裝有更大的發(fā)揮空間，因為它一般要比硬件中的部件更多，而且每個部件都很靈活，因為軟部件都有內(nèi)部屬性，通過改變屬性可以改變其規(guī)格（如大小、性狀、顏色等）。用戶只需要 通過簡單的模塊化 組態(tài) 就可構(gòu)造自己的應(yīng)用系統(tǒng)，如可以靈活組態(tài)各種智能儀表、數(shù)據(jù)采集模塊， 無紙記錄儀 、無人值守的現(xiàn)場采集站、人機(jī)界面等專用設(shè)備。 具有功能完善、操作簡便、可視性好、可維護(hù)性強(qiáng)的突出特點。 組態(tài)軟件 簡介 4 MCGS(Monitor and Control Generated System， 監(jiān)視與控制通用系統(tǒng) )是 北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司 研發(fā)的一套基于 Windows 平臺的，用于快速構(gòu)造和生成 上位機(jī) 監(jiān)控系統(tǒng) 的 組態(tài)軟件 系統(tǒng)，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集與監(jiān)測、前端數(shù)據(jù)的處理與控制，可運(yùn)行于 Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2020/xp 等 操作系統(tǒng) 。很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互 [3]。對于原有的 HMI 的概念，組態(tài)軟件用戶能夠快速建立自己的 HMI的軟件工具，或開發(fā)環(huán)境。組態(tài)軟件是指一些數(shù)據(jù)采集與過程控制和專用軟件，它們是自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動化控制監(jiān)控功能的，通用的層次的軟件工具。 組態(tài)軟件的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。它不僅能實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯順序控制，還能完成少量模擬量的過程控制，且編程簡單，使用方便。 關(guān)鍵詞： PLC， MCGS，加熱反應(yīng)爐 2 Abstract The control system uses a programmable controller as the core, PC as host puter, programmable controller through a dedicated data line and the host puter munication, realtime monitoring of the whole system with configuration software, carry out the automatic control of the heating furnace siteimplementation using PLC. Experiments show that, PLC and MCGS binding toPLC control system design, test, and has good application value. Keywords: PLC, MCGS, heating furnace 3 第一章 引言 課題背景 加熱反應(yīng)爐是冶金、化工工業(yè)常用的重要設(shè)備，過去僅依靠人工經(jīng)驗進(jìn)行操作，往往存在送料、溫度、壓力等條件變化時不能實施有效控制的問題，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定甚至出現(xiàn)次品，造成原料浪費(fèi)，給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失。 參考資料 . 自動控制原理 .第三版 國防工業(yè)出版社 . 計算機(jī)控制技術(shù) 吉林大學(xué)出版社 . 自動控制原理 . 電子工業(yè)出版社 組太控制技術(shù) 電子工業(yè)出版社 新疆工程學(xué)院畢業(yè) 論文成績表 學(xué) 生 姓 名 專 業(yè) 班 級 論 文 題 目 基于 plc 和 mcgs 的加熱爐反應(yīng)自動控制 考 核 項 目 考 核 內(nèi) 容 滿 分 評 分 一、 指導(dǎo)教師評分 工作態(tài)度與紀(jì)律 10 基本理論、基本知識、基本技能和外文水平 10 獨(dú)立工作能力、分析和解決問題能力 10 完成任務(wù)的情況與水平（論文質(zhì)量） 10 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 二、 評閱教師評分 論文質(zhì)量（正確性 、條理性、創(chuàng)造性和實用性） 15 成果技術(shù)水平（理論分析、計算、實驗和實物性能） 15 評閱教師簽字： 年 月 日 三、 答辯小組