【正文】 對應(yīng)用對象的工作過程進(jìn)行深入調(diào)查和分析，根據(jù)實際應(yīng)用中提出來的具體要求，確定整個系統(tǒng)要完成的任務(wù)。PLC硬件應(yīng)用的要求：要應(yīng)用好PLC，防止產(chǎn)生不應(yīng)有的損壞，其硬件必須符合和滿足如下應(yīng)用的要求：(1)物理環(huán)境： ①使用環(huán)境溫度：0～60℃，最好40℃，在PLC安裝處，要安裝一個通風(fēng)排氣扇散熱；②使用環(huán)境濕度：一般在35 %～85%以下并無凝結(jié)現(xiàn)象；③防止空氣中含有金屬粉塵或腐蝕性氣體以及太陽紫外線直射，將控制柜進(jìn)行封閉；④避免PLC主機直接受到震動或撞擊，遠(yuǎn)離震動、沖擊源。但這兩種硬件結(jié)構(gòu)的編程工具和大多數(shù)的I/O模塊都是兼容的，因此在設(shè)計時根據(jù)具體系統(tǒng)情況考慮低成本和系統(tǒng)的需要選擇什么樣的模塊式控制器，SLC500系列除了組態(tài)靈活之外，SLC500可編程控制器之間還可以通過內(nèi)置的DH485網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊，以進(jìn)行編程和監(jiān)控。而模塊式控制器使用戶在組態(tài)系統(tǒng)時具有額外的靈活性，它具有更強的處理能力，以及I/O容量。該系列有兩種硬件結(jié)構(gòu)：固定式控制器與模塊式控制器。PLC還具根據(jù)系統(tǒng)的工藝過程和控制方案，可編程控制器采用美國AB公司SLC500系列模塊式控制器。根據(jù)本系統(tǒng)特點，選用EEPROMNA存儲器一個，存儲容量26000字。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。 系統(tǒng)參數(shù)的估算輸入輸出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?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點數(shù)，再增加10%～20%的可擴展余量后，作為輸入輸出點數(shù)估算數(shù)據(jù)。本設(shè)計根據(jù)實際情況選用離線編程方式。離線編程方式：PLC和編程器公用一個CPU，編程器在編程模式時，CPU只為編程器提供服務(wù)，不對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)和實際情況，本系統(tǒng)中的通信總線選用DH netlinl。（三）通信功能大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），需要時應(yīng)能與工廠管理網(wǎng)（TCP/IP）相連接。（二）控制功能控制功能包括PID控制運算、前饋補償控制運算、比值控制運算、順序控制等，根據(jù)控制要求，本系統(tǒng)控制功能是選用順序控制。隨著開放系統(tǒng)的出現(xiàn)，目前在PLC中都已具有通信功能，有些產(chǎn)品具有與下位機的通信，有些產(chǎn)品具有與同位機或上位機的通信，有些產(chǎn)品還具有與工廠或企業(yè)網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能。 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。增加帶1747CSN掃描器模塊的控制網(wǎng)(ControlNet)I/O。提供CPU熱備能力。增加帶1747SN掃描器模塊的通用遠(yuǎn)程I/O。每個SLC500或SLC5/01處理器有一個DH485口，供編程和從其它節(jié)點起動處理器之間的通信之用?；赑LC5中型處理器的高級指令集。SLC5/。SLC5/04有一個取代DH485口的內(nèi)裝式DH+通信口，它能實現(xiàn)與其它的SLC5/04和PLC處理器、操作員界面和編程終端的通信。SLC5/04處理器能讓您組成模塊化控制器，其I/O數(shù)高達(dá)4096個輸入和4096個輸出、存儲器容量為16K、32K和64K字之一。SLC5/ ms的位指令，同時整個系統(tǒng)的信息吞吐時間比與之競爭的處理器快10倍。SLC5/03處理器能讓您組成模塊化控制器，其I/O數(shù)高達(dá)1024個輸入和1024個輸出、存儲器容量為8K或16K。當(dāng)您選擇一個掃描器模塊，并將其插入30個模塊插槽之中的一個槽內(nèi)，您便能將通用的遠(yuǎn)程I/O或設(shè)備網(wǎng)(DeviceNet)I/O加入您的系統(tǒng)。 SLC5/01處理器能讓您組成模塊化控制器，其I/O為4個到256個、指令存儲器為1K或4K。SLC500處理器提供30或40個固定的數(shù)字I/O。 SLC500的性能介紹SLC500系列為存儲器、I/O容量、指令組和通信接口提供多種選擇，使您組成控制系統(tǒng)以滿足其嚴(yán)格的應(yīng)用要求。這些小巧的控制器體現(xiàn)了我們對于產(chǎn)品在穩(wěn)定可靠、技術(shù)創(chuàng)新和性能卓越等各方面，按照最高標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計和制造的承諾。這一聲譽的建立非常簡單，就是始終堅持向用戶提供高品質(zhì)、高可靠的產(chǎn)品。根據(jù)下面的介紹，本控制系統(tǒng)的PLC選用美國AB公司的SLC500。PLC及有關(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，易于擴充其功能的原則選型。 PLC的選型根據(jù)前一節(jié)中的工藝過程和控制方案，下面進(jìn)行PLC工程設(shè)計選型。濃相輸送系統(tǒng)操作設(shè)有現(xiàn)場就地手動控制箱和控制室控制臺及模擬顯示屏。第一階段(加料過程)的測控電路如下圖33所示：圖33 加料系統(tǒng)測控電路第二階段是2000T上層緩沖料倉到2000T下層料倉的輸送；第三階段是壓力罐的濃相輸送過程：壓力罐的進(jìn)出料和濃相輸送的氣源采用空氣壓縮站提供的壓縮空氣，每個罐采用6個電控氣動閥控制罐體的進(jìn)料，出料和輸送。當(dāng)某一個壓力罐出現(xiàn)故障時，控制各管道上的閥門，可以關(guān)閉出故障的壓力罐，而其它壓力罐可以不受影響的繼續(xù)打料。系統(tǒng)中的各電氣設(shè)備按照工藝流程的要求，自動逆向順序啟動和正向延時順序停車，以防系統(tǒng)中的設(shè)備發(fā)生堵料；控制系統(tǒng)中的各電氣設(shè)備具有聯(lián)鎖和容錯控制；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生設(shè)備故障時，具有自動報警功能，事故設(shè)備之前的所有設(shè)備應(yīng)立即停止運行，事故設(shè)備之后的運行設(shè)備延時順序停止運行；系統(tǒng)可以進(jìn)行自動和手動切換控制，自動控制用于正常生產(chǎn)狀態(tài)，并且可以對常見的故障自動進(jìn)行處理，手動控制用以滿足非常情況下的生產(chǎn)要求，以及日常維護(hù)等；對于系統(tǒng)中大容量電機啟動時采取錯開啟動時間的措施，避免因啟動電流超負(fù)荷對供電電網(wǎng)電壓的影響；控制系統(tǒng)具有多種選擇功能，實現(xiàn)對各種電氣設(shè)備運行狀態(tài)的實時監(jiān)控。壓力罐打料的整個工藝過程如下圖32所示：運行壓力罐程序高料位信號到，開/關(guān)閥門打料結(jié)束選擇X壓力罐檢測閥開/關(guān)是否到位圖32 壓力罐打料工藝過程其它三個壓力罐的打料過程類似，具體工藝過程詳見《氧化鋁輸送工藝流程圖》圖紙和《氧化鋁輸送操作程序》以及《輸送控制程序》圖紙。先檢測壓縮空氣的壓力和閥門V閥門V8是否開到位，在達(dá)到要求時然后打開閥閥2閥24以及閥25。關(guān)閉2000T下層倉的出料閥門，停止震動篩電機和離心風(fēng)機，關(guān)閉閥36和閥11，待壓力罐的料位下降到低料位時再繼續(xù)啟動以上向壓力罐的打料過程。啟動震動篩的電機使震動篩震動，打開2000T下層料倉下的閥門，氧化鋁粉在離心風(fēng)機提供的風(fēng)力作用下和震動篩震動作用下進(jìn)入壓力罐。然后檢測閥閥36以及閥11是否關(guān)到位和離心風(fēng)機的出口閥NN2以及閥101是否開到位。向料倉打料的整個工藝過程如下圖31所示：除塵器啟動離心風(fēng)機關(guān)閉羅茨風(fēng)機啟動離心風(fēng)機啟動羅茨風(fēng)機關(guān)閉除塵器關(guān)閉圖31 向料倉打料工藝過程2000T下層料倉的氧化鋁粉到達(dá)高料位時開始啟動向壓力罐的打料過程。除塵系統(tǒng)在提升機停止后，開始啟動除塵器的排灰風(fēng)機，向2000T上層緩沖料倉排出收集的氧化鋁粉。當(dāng)空氣提升機的氧化鋁粉到達(dá)規(guī)定料位時，開始啟動空氣提升機的提升，將提升機的氧化鋁粉送入2000T上層緩沖料倉。3 系統(tǒng)設(shè)計 工藝過程及控制方案 工藝過程氧化鋁粉的輸送工藝流程主要分為三大模塊：一是卸庫到2000T上層緩沖料倉的輸送；二是上層2000T緩沖料倉到下層2000T料倉的輸送，這一部分包括上層2000T緩沖料倉氧化鋁的除塵系統(tǒng)；三是壓力罐的進(jìn)料與打料的輸送過程。組成機構(gòu)簡圖如下圖21所示：圖21 PLC的硬件組成 典型的PLC產(chǎn)品 國外施耐德公司，Quantum、Premium、Momentum等；羅克韋爾（AB公司），SLC、MicroLogix、Control Logix等；西門子公司， SIMATIC S7400/300/200系列；GE公司日本歐姆龍、三菱、富士、松下等。從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運算，然后根據(jù)邏輯運算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)RAM存儲區(qū)中對應(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。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。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。在整個運行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述二個階段。 PLC的工作原理當(dāng)PLC投入運行后，其工作過程一般分為二個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新二個階段。它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC的定義有許多種。我們要抓住這個科技發(fā)展、世界和平的有利時期，積極發(fā)展我國的工業(yè)(包括本課題涉及到的控制領(lǐng)域)，把PLC控制系統(tǒng)技術(shù)真正的靈活應(yīng)用到我國的各行各業(yè)中去。面對激烈市場競爭所帶來的局面，企業(yè)只有緊緊把握市場運行的脈搏，充分結(jié)合自身的特點，面向世界經(jīng)濟的大潮，不斷融入新技術(shù)、新方法，推陳出新。大力發(fā)展工業(yè)自動化是加快傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)改造提升的有效途徑。 課題的意義傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的改造提升對一個國家來說，具有重要的戰(zhàn)略意義。由于采用PLC生產(chǎn)過程控制技術(shù)，生產(chǎn)的自動化程度大大提高，從而提高了工作效率，節(jié)約了產(chǎn)品成本，經(jīng)濟效益顯著。另一方面，PLC還必須依靠其他新技術(shù)來面對市場份額逐漸縮小所帶來的沖擊，尤其是工業(yè)PC所帶來的沖擊。長期以來，PLC始終處于工業(yè)自動化控制領(lǐng)域的主戰(zhàn)場，為各種各樣的自動化控制設(shè)備提供了非?？煽康目刂茟?yīng)用?，F(xiàn)在，仍常常將PLC簡稱PC。隨著電子技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)生，PC的功能越來越強大，其概念和內(nèi)涵也不斷擴展。我國鋁廠綜合自動化技術(shù)的發(fā)展比國外晚，八十年代以前，國內(nèi)鋁電解槽生產(chǎn)過程主要以人工操作和經(jīng)驗管理為主，勞動強度大，生產(chǎn)條件差，工作環(huán)境惡劣。從整體上看，我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)在技術(shù)裝備、能源和原料消耗、產(chǎn)品質(zhì)量和管理水平等方面，與發(fā)達(dá)國家相比仍存在著很大差距，尤其是技術(shù)裝備水平與發(fā)達(dá)國家的差距有擴大的趨勢。本課題主要研究的是電解鋁生產(chǎn)過程的氧化鋁粉的輸送控制系統(tǒng)。氧化鋁是電解鋁生產(chǎn)的基本原料。由于國內(nèi)氧化鋁生產(chǎn)發(fā)展的速度跟不上電解鋁生產(chǎn)發(fā)展的速度，所以對國外原料的依賴程度不斷增加。這種新型鋁電解智能控制系統(tǒng)，使軟件、硬件達(dá)到了完美組合。這樣的控制系統(tǒng)，雖然價格便宜，但是可靠性不高，往往出現(xiàn)“死機”、誤動作等現(xiàn)象。目前鋁電解自動控制系統(tǒng)的研究工作以達(dá)到了一個相對成熟階段，從早期的槽電壓或槽表觀電阻的恒區(qū)域調(diào)節(jié)、定時下料控制，到引進(jìn)日本160KA的自適應(yīng)控制技術(shù)，以及國際國內(nèi)的氧化鋁濃度模糊控制等等，都在控制理論及實際應(yīng)用中取得了比較滿意的效果。近年由于大中型預(yù)焙新型槽結(jié)構(gòu)的采用，這就要求開發(fā)新的控制系統(tǒng)和設(shè)備與之適應(yīng)。PLC在工業(yè)自動化控制特別是順序控制中的地位，在可預(yù)見的將來，是無法取代的。更高的運算速度、超小型體積、更可靠的工業(yè)抗干擾設(shè)計、模擬量運算、PID功能及極高的性價比奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)中的地位。但是記錄儀作為一個成品，穩(wěn)定性顯得的比較的好。傳統(tǒng)上，這些功能是通過氣動或電氣控制系統(tǒng)來實現(xiàn)的。 Head Tank System目　　錄摘　　要 1Abstract 2引　　言 11 課題背景 2 概論 2 課題的意義 32 PLC控制系統(tǒng)概述 3 PLC 3 PLC的定義 3 PLC的工作原理 3 PLC的構(gòu)成 4 典型的PLC產(chǎn)品 53 系統(tǒng)設(shè)計 5 工藝過程及控制方案 5 工藝過程 5 控制方案 7 PLC的選型 9 美國AB公司 SLC 500概述 9 SLC500的性能介紹 10 控制功能的選擇 11 系統(tǒng)參數(shù)的估算 12 機型的選擇 12 系統(tǒng)的硬件組成 15 AB的PLC的CPU雙冗余設(shè)計 18 控制電路 19 控制面板 22 PLC的I/O電路及外部接線 22 控制系統(tǒng)接觸器控制回路 24 技術(shù)指標(biāo) 25 軟件設(shè)計 29 PLC編程語言的選擇 29 AB可編程控制器系統(tǒng)軟件 30 控制系統(tǒng)的程序框圖 31 控制系統(tǒng)的流程圖 33 手動操作程序以及指導(dǎo)書 384 PLC應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試及維護(hù) 39 系統(tǒng)調(diào)試與檢查 39 調(diào)試方法與步驟 39 故障檢查 39 PLC的維護(hù) 45結(jié)　　論 46參 考 文 獻(xiàn) 47附錄A 手動操作程序以及指導(dǎo)書 48附錄B 梯形圖控制程序框圖 51致　　謝 52引　　言PLC已經(jīng)廣泛應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，它具有高可靠性、抗干擾能力強、功能強大、靈活，易學(xué)易用、體積小，重量輕，價格便宜的特點。AbstractEnglish full name of the PLC Programmable Logic Controller, Programmable Logic Controller full name in Chinese is the traditional basis of the order of the controller into the microelectronics, puter technology, automatic control technology and munication technology and the formation of a new generation of industrial control devices, aim is to replace the relay, the implementation of logic in mind, the counting sequence control functions, flexible pro