【正文】 的輔助 點（閥門開關(guān)后變位），接觸器所帶的輔助點（接觸器動作后變位）、熱繼電器（熱繼電器動作后變位），這些點一般都傳給 PLC 或綜保裝置，電源一般是由 PLC或綜保裝置提供的，自己本身不帶電源，所以叫無源接點，也叫 PLC 或綜保裝置的開入量。從應(yīng)用角度出發(fā)，通常可按控制功能或輸入輸出點數(shù)選型。 (3)控制功能的選擇 該選擇包括運算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。 (2)存儲器容量的估算 存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。 (1)輸入輸出（ I/O）點數(shù)的估算 I/O 點數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～ 20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)?？删幊踢壿嬁刂破骷坝嘘P(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用可編程邏輯控制器應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，可編程邏輯控制器的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。 PLC 的選型 選型規(guī)則 在可編程邏輯控制器系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是可編程邏輯控制器工程設(shè)計選型。在此期間，CPU 按照 I/O 映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。即使用I/O 指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從 I/O 模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。 即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點在 I/O 映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點和軟設(shè)備在 I/O 映象區(qū)或系統(tǒng) RAM 存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作 用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。 （ 2） 用戶程序執(zhí)行階段 在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描 用戶程序 (梯形圖 )。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化， I/O映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。 （ 1） 輸入采樣階段 在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入 I/O 映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。 （ 5） 功能模塊 如計數(shù)、定位等功能模塊。 （ 4） 輸入輸出接口電路 現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是 可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道。 （ 3） 存儲器 存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。 為了進(jìn)一步提高可編程邏輯控制器的可靠性，對大型可編程邏輯控制器還采用雙 CPU 構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三 CPU 的表決式系統(tǒng)。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入 I/O 映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結(jié)果送 入 I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。一般交流電壓波動在 +10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將 PLC 直接連接到交流電網(wǎng)上去 （ 2） 中央處理單元 (CPU) 中央處理單元 (CPU)是可編程邏輯控制器的控制中樞。 PLC 的 簡介 PLC 的基本結(jié)構(gòu) 可編程邏輯控制器實質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，基本構(gòu)成為： （ 1） 電源 可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。論文通過對德國西門子公司的 S7200 系列 PLC控制器，溫度傳感器將檢測到的實際爐溫轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到 PLC 中進(jìn)行 PID 調(diào)節(jié)， PID 控制器輸出轉(zhuǎn)化為 010mA 的電 流信號輸入控制可控硅電壓調(diào)整器或觸發(fā)板改變可控硅管導(dǎo)通角的大小來調(diào)節(jié)輸出功率。另一個原因是，各種控制模塊的集成沒有兼容性問題，降低了啟動和系統(tǒng)確認(rèn)的成本，提供了一個經(jīng)測試的高穩(wěn)定性的良好控制環(huán)境。在有效地進(jìn)行分布控制，增加了更多的通信能力，而且增加了高速通信功能后，對 PLC 掃描時間就不再有干擾，這就可以將繁多的計算結(jié)果卸載至 PC，使用 PLC 處理的結(jié)果。通過開放的連接和編程平臺可降低總成本，這也刺激了用戶對更高端的自動化的要求。 用戶需要通過自動化來提高生產(chǎn)力，降低成本，增加 適應(yīng)性，以滿足不斷變化的制造業(yè)要求。 ARC 報告中還提到，另一發(fā)展趨勢是精密運動和位移控制軟件以及網(wǎng)絡(luò)化（ webenabled）功能，如基于網(wǎng)絡(luò)的 HMI、在線升級和遠(yuǎn)程故障判斷及排除。根據(jù)一項 ARC Advisory Group 的研究，小型 PLC 通過網(wǎng)絡(luò)配置性能替代大型 PLC 已成發(fā)展趨勢，其原因包括可靠性、簡易聯(lián)線以及可測量性。 PLC 處理能力的成本在下降，通信能力在增強(qiáng)，開放式的系統(tǒng)正在被廣泛接受。繼電器邏輯被稱為梯形圖邏輯是因為編寫出來的程序像是梯子，這與其他高級編程語言如 C++或 BASIC等大不相同，高級語言采用的是文字?jǐn)?shù)字式的字符。不同于硬聯(lián)線系統(tǒng)（ hardwired），它具有更強(qiáng)的簡易性。 3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 微型計算機(jī)的選擇 PC 與 PLC 的比較： PLC 之淵源 IEEE 將 PLC 定義為 具有編程能力的固態(tài)控制系統(tǒng)，類似于繼電器邏輯系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)能產(chǎn)生 24V 直流電壓，提供給直流電磁閥。 近年來， PLC 更是以其高可靠性、高性能的特點在 高爐上料系統(tǒng) 中得到了廣泛應(yīng)用。 基于 PLC 的種種優(yōu)勢，本系統(tǒng)運用 PLC 實現(xiàn)這一復(fù)雜的開環(huán)控制的高爐上料控制。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展及普及應(yīng)用，采用 PLC 作為主控制實現(xiàn)高爐上料系統(tǒng)的自動控制成為技術(shù)進(jìn)步的必然。特別強(qiáng)調(diào)的是，在手動工作時，PLC 也要處于運行狀態(tài)，實時監(jiān)測并跟蹤物料信息，對物料信息采取掉電記憶，以便轉(zhuǎn)入自動時，真實再現(xiàn)物料信息，使自動生產(chǎn)得到以順利進(jìn)行。 PLC 的控制方式 PLC 主要 實現(xiàn)自動控制，是主要生產(chǎn)方式，手動方式是輔助生產(chǎn)方式，機(jī)旁和調(diào)試方式用于單機(jī)操作和試機(jī)。 高爐生產(chǎn)對可靠性要求極高，當(dāng)上料系統(tǒng)故障或物流不暢通時，高爐不能長時間停止生產(chǎn)，必須及時排除故障，使生產(chǎn)得以進(jìn)行。目前，國內(nèi)煉鐵高爐主卷揚控制方式還普遍采用傳統(tǒng)的 LK 系列機(jī)械觸點工作模式，在實際使用過程中存在著許多先天性的缺限和不足，如故障率高、精確度差、調(diào)整費時、不適應(yīng)自動化生產(chǎn)需要等等弊端。通過計算機(jī)可實現(xiàn)生產(chǎn)過程的按步順序的自動控制過程，是主要生產(chǎn)方式。 (3)半自動操作 通過按鈕實現(xiàn)上料、卸料的單步自動控制。 (2)手動操作 手動操作方式下，操作人員每一次操作按鈕，系統(tǒng)就會產(chǎn)生相應(yīng)的動作，這種方式可以用于設(shè)備的調(diào)試，最主要的還是用于排除故障時的操作。 該系統(tǒng)采用開環(huán)控制，由于系統(tǒng)實現(xiàn)功能簡單實用，所以在當(dāng)今中國非常經(jīng)常的應(yīng)用。但反饋回路的引入增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且增益選擇不當(dāng)時會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。在反饋控制系統(tǒng)中，不管出于什么原因（外部擾動或系統(tǒng)內(nèi)部變化），只要被控制量偏離規(guī)定值，就會產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。 缺點是無法消除干擾所帶來的誤差。因此，反饋控制系統(tǒng)又稱為閉環(huán)控制系統(tǒng)。所謂反饋原理，就是根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進(jìn)行控制，即通過比較系統(tǒng)行為（輸出）與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。 如果系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間不存在反饋，也就是控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這樣的系統(tǒng)稱開環(huán)控制系統(tǒng)。 6）高爐內(nèi)的還原反應(yīng)和分布：按不同溫度分布區(qū)間和還原 的主要反應(yīng)劃分，≦800℃為間接還原區(qū)；≧ 1000℃為直接還原區(qū)； 800～ 1000℃為兩種還原共存區(qū)。 5）渣鐵儲存 區(qū)：由滴落帶落下的渣鐵融體存放的區(qū)域。 4）風(fēng)口燃燒帶：是燃料燃燒產(chǎn)出高溫?zé)崮芎蜌怏w還原劑的區(qū)域。 3）滴落帶：渣鐵完全溶化后呈液滴落下，穿過焦炭層進(jìn)入爐缸之前的區(qū)域。 1）塊狀帶：爐料軟融前的區(qū)域，主要進(jìn)行氧化物的熱分解和氣體還原劑的間接還原反應(yīng)。在爐內(nèi)堆積成柱狀的爐料，受逆流而上的高溫還原氣流的作用，不斷的被加熱、分解、還原、軟化、熔融、滴落，并形成渣鐵融體而被分解。高爐煤氣經(jīng)兩級除塵凈化后，一部分用于熱風(fēng)爐，余下部分去燒結(jié) 廠和煉鋼廠烤包等。高爐冶煉用風(fēng)由高爐鼓風(fēng)機(jī)供給，冷風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)爐加熱后送給高爐。 高爐冶煉的熱源主要來自于焦炭燃燒。反應(yīng)的氣態(tài)物質(zhì)為煤氣，從爐頂排出。鐵水定期從鐵口放出。高溫氣流中的 CO、 H2 和部分熾熱的固定碳奪取礦石中的氧，將鐵還原出來。 高爐 冶煉用的焦炭、礦石、燒結(jié)礦、球團(tuán)在原料場加工處理合格后，用皮帶機(jī)運至高爐料倉貯存使用；各種原料在槽下經(jīng)篩分、計量后，按程序用皮帶機(jī)輸送到高爐料車中，再由料車?yán)綘t頂加入爐內(nèi)；從高爐下部風(fēng)口鼓入熱風(fēng) (1150－ 1200℃ )，高爐中的物料中的炭素在熱風(fēng)中發(fā)生燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生具有高溫的還原性氣體 (CO、 H2)。 2 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計 煉鐵工藝過程介紹 煉鐵方法主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法等，其原理是礦石在特定的氣氛中（還原物質(zhì) CO、 H C；適宜溫度等）通過物化反應(yīng)獲取還原后的生鐵。但是這是具有預(yù)見性的未來。 PLC 的每一 步發(fā)展都將對高爐上料自動控制做出新的進(jìn)一步的革新，將使我國高爐煉鐵技術(shù)往更好的，更先進(jìn)的方面發(fā)展，我們將看到擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的中國的 PLC 自動控制生產(chǎn)線出現(xiàn)在我們自己的沃土上。 4） 編程語言和編程工具的多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化 多種編程語言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是 PLC 軟件進(jìn)步的一種趨勢。 PLC 已成為集散控制系統(tǒng)（ DCS）不可缺少的組成部分。目前， PLC 制造商都在發(fā)展自己專用的通信模塊和通信軟件以加強(qiáng) PLC 的聯(lián)網(wǎng)能力。 2） 向通信網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展 PLC 網(wǎng)絡(luò)控制是當(dāng)前控制系統(tǒng)和 PLC 技術(shù)發(fā)展的潮流。另一方面，向高速度、大容量、技術(shù)完善的大型 PLC方向發(fā)展。 一方面，大力發(fā)展速度更快、性價比更高的小型和超小型 PLC。 PLC 的發(fā)展 以及對高爐上料的進(jìn)一步革新 隨著 PLC 應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大， PLC 技術(shù)及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都在不斷改進(jìn)，功能日益強(qiáng)大，性價比越來越高。 6） 維修工作量小，維修方便 PLC 的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。 PLC 的用戶程序可以在實驗室模擬調(diào)試，輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過PLC 上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。 5） 系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少 PLC 用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控 制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。 PLC 用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/101/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。PLC 的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。 PLC 可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)分散控制，集中管理。 2） 功能強(qiáng)，性能價格比高 一臺小型 PLC 內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。 PLC 控制系統(tǒng)的優(yōu)點 1） 使用方便，編程簡單 采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機(jī)知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。非常適