【正文】 停機(jī)。若在流程運(yùn)行過(guò)程中，某設(shè)備產(chǎn)生故障停機(jī)，按設(shè)備聯(lián)鎖關(guān)系，故障設(shè)備下游的輸送設(shè)備，按設(shè)定延時(shí)依次停止，上游設(shè)備應(yīng)根據(jù)邏輯閉鎖關(guān)系立即停機(jī)。自動(dòng)控制系統(tǒng)采用集中聯(lián)鎖控制與現(xiàn)場(chǎng)就地手動(dòng)控制相結(jié)合的控制方式。 流 程啟動(dòng)過(guò)程前，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有聲音、燈光預(yù)警，預(yù)警時(shí)間可調(diào)。預(yù)警后方可執(zhí)行起車(chē)、停車(chē)等工藝流程操作。以提升機(jī)的功率為主要控制信號(hào)，電耳檢測(cè)的磨音信號(hào)為輔助控制信號(hào)，并結(jié)合粗粉回料量，通過(guò)模糊控制器控制磨機(jī)總給料量，使提升機(jī)功率保持設(shè)定值；依靠電耳檢測(cè)的磨音信號(hào)，由多變量模糊控制系統(tǒng)修正提升機(jī)功率設(shè)定值，去控制各給料控制裝置，并維持 石膏 (5%)、混合材 (10%)、 熟料 (85%)配比不變，使磨機(jī)在最佳負(fù)荷狀態(tài)下工作。 整個(gè)生產(chǎn)線的生產(chǎn)流程控制如：逆流程起車(chē)、順流程停車(chē)、緊急情況下設(shè)備急停、設(shè)備就地控制、設(shè)備集中邏輯閉鎖控制、單臺(tái)設(shè)備起?？刂啤⑺嗄ヅ淞祥]環(huán)控制參數(shù)監(jiān)測(cè)與調(diào)整等操作與控制，均由集中控制室內(nèi)的上位機(jī)完成。 改造實(shí)施方 案 總體實(shí)施方案 對(duì)水泥磨的自動(dòng)控制主要進(jìn)行以下五個(gè)方面： 1) 入磨物料倉(cāng)位控制：計(jì)算機(jī)根據(jù)雷達(dá)料位計(jì)檢測(cè)倉(cāng)位的高低，并通過(guò)設(shè)定的料位上下限指示發(fā)出警告。 2) 配料稱(chēng)重系統(tǒng)：將現(xiàn)有斗式配料稱(chēng)重系統(tǒng)更換為高性能、靜音式變頻調(diào)速皮帶秤，以實(shí)現(xiàn)給料的精確計(jì)量，為磨機(jī)負(fù)荷最優(yōu)控制提供可信度較高的數(shù)據(jù)，又可實(shí)現(xiàn)工人勞動(dòng)環(huán)境的改善。同時(shí)對(duì)磨頭、磨尾軸溫等進(jìn)行檢測(cè)，以確保磨機(jī)的安全運(yùn)行。 系統(tǒng)改造設(shè)計(jì) 水泥磨采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)化 控制系統(tǒng)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)電設(shè)備順序啟停、儲(chǔ)庫(kù)料位信息采集顯示、磨機(jī)負(fù)荷自動(dòng)控制與狀態(tài)監(jiān)測(cè)、水泥磨配料閉環(huán)控制參數(shù)監(jiān)測(cè)與調(diào)整等操作與控制，同時(shí)包括監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行情況、故障情況以及產(chǎn)品產(chǎn)量等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)輸出功能。上位機(jī)及 PLC 均有 1 小時(shí)在線 UPS，以保證計(jì)算機(jī)設(shè)備在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能正常運(yùn)行。選用的模塊有： SM321 DI 32*DC24V， SM322 DI 16*DC24V， SM332 AO 4*12BIT， SM331 AI 8*12BIT ， SM314 CPU。 2）配電柜分為高壓柜一個(gè)和低壓柜兩個(gè)。低壓柜用來(lái)給所有的參與控制的設(shè)備供電。 PLC 柜內(nèi)從上到下放置有三只皮帶秤的二次儀表、S7300PLC、開(kāi)關(guān)電源、 6 個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)、端子排、 UPS 及電池；變頻柜內(nèi)放置有三只變頻器、電耳及沖板流量計(jì)的二次儀表、皮帶秤電機(jī)的空氣開(kāi)關(guān)和接觸器、端子排、溫度傳感器的變送器。 3）傳感器和信號(hào)配電器 本系統(tǒng)所使用的傳感器不多，有溫度傳感器、壓力傳感器、速度傳感器、音量傳感器。 下位機(jī)軟件用 SIEMENS 開(kāi)發(fā)的與 S7200 配套的 STEP7。這種編程軟件基于用標(biāo)準(zhǔn)工具 STEP 7 軟件實(shí)現(xiàn) SIMATIC 工業(yè)軟件功能，并能應(yīng)用所有新的 S7 硬件的優(yōu)勢(shì)。入磨物料倉(cāng)（石膏、熟料、混合材）采用 115m 雷達(dá)料位計(jì)?？刂茀?shù)可由計(jì)算機(jī)設(shè)定，也可由系統(tǒng)自動(dòng)校正。 磨機(jī)負(fù)荷由磨音檢測(cè)器（電耳）和提升機(jī)功率檢測(cè)裝置送出的 420mA 電流信號(hào)接入 PLC ，并上傳計(jì)算機(jī)，通過(guò)模糊控制方法來(lái)修正提升機(jī)功率設(shè)定值，并根據(jù)沖板流量計(jì)測(cè)得的粗粉回量來(lái)控制給料設(shè)備，調(diào)節(jié)總的給料量，并維持石膏（ 5%）、混合材（ 10% ）、熟料（ 85%）的配比不變，保證磨機(jī)在最佳負(fù)荷狀態(tài)下工作。由鉑熱電阻檢測(cè)到的軸瓦溫度信號(hào)（電阻阻值的變化）送入變送器，轉(zhuǎn)變?yōu)?420mA 標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)送入 PLC，并由計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)顯示和高低位報(bào)警。 6 個(gè)水泥庫(kù)、石膏倉(cāng)、混合材料倉(cāng)、熟料倉(cāng)位分別由雷達(dá)料位計(jì)信號(hào)，在上位機(jī)顯示屏上動(dòng)態(tài)顯示其倉(cāng)位和高低位報(bào)警。智能電耳傳感器檢測(cè)的磨音信號(hào)、提升機(jī)智能功率變送器檢測(cè)的電機(jī)功率信號(hào)以及沖板沖量計(jì)檢測(cè)粗粉的回流量，送入 PLC ，并上傳到計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)調(diào)節(jié)總喂料量，使提升機(jī)功率保持設(shè)定值；電耳信號(hào)作為監(jiān)控 輔助信號(hào)，修正提升機(jī)功率的設(shè)定值，并控制各喂料控制裝置，用以保證總喂料量在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，使喂料比率不變。變頻式調(diào)速皮帶秤送出的喂料量，由傳感器變送信號(hào)（ 420mA）送入計(jì)算機(jī)，動(dòng)態(tài)顯示各喂料累計(jì)量。目前已被廣泛地應(yīng)用于各種生產(chǎn)機(jī)械和生產(chǎn)過(guò)程 的自動(dòng)控制中。使用者可以根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程和工藝要求設(shè)計(jì)控制程序，然后將程序通過(guò)編程器送入 PLC。 近年來(lái)， PLC 把自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體。因此，它可以代替繼電器進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)值可以由用戶(hù)在編程時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤(pán)開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定。程序投入運(yùn)行后， PLC將根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的計(jì)時(shí)值對(duì)某個(gè)操作進(jìn)行限時(shí)控制和延時(shí)控制，以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以由用戶(hù)在編 程時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤(pán)開(kāi)關(guān)來(lái)設(shè)定。程序投入運(yùn)行后， PLC 將根據(jù)用戶(hù)設(shè)定的計(jì)數(shù)值對(duì)某個(gè)輸入信號(hào)計(jì)數(shù)，并對(duì)某個(gè)操作進(jìn)行計(jì)數(shù)控制，以滿(mǎn)足生產(chǎn)工藝要求。有些型號(hào)的 PLC，還專(zhuān)門(mén)設(shè)置了用于步進(jìn)控制的步進(jìn)指令和鼓形控制器操作指令，編程和使用極為方便，因此更容易實(shí)現(xiàn)步進(jìn)控制的要求。 6. 數(shù)據(jù)處理 有些 PLC 還具有數(shù)據(jù)處理功能，它具有并行運(yùn)算指令，能南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 進(jìn)行數(shù)據(jù)并行傳送， BCD 的加、減、乘、除、開(kāi)方等運(yùn)算，還能進(jìn)行字與、字或、求反、邏輯移位、算術(shù)移位，檢索數(shù)據(jù)、比較、數(shù)制轉(zhuǎn)換、 164 編碼、 416 編碼、譯碼等操作，還可以對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行見(jiàn)解尋址， PLC 還可以與打印機(jī)相連，打印出程序和有關(guān)數(shù)據(jù)及梯形圖。由 一臺(tái)計(jì)算機(jī)和若干臺(tái) PLC 可以構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，以完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。 8. 監(jiān)控 PLC 配置了較強(qiáng)的監(jiān)控功能。在控制系統(tǒng)中，操作人員通過(guò)監(jiān)控命令可以監(jiān)控有關(guān)部分的運(yùn)行狀態(tài)，可以調(diào)整計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)等設(shè)定值。 PLC 還可以連接打印機(jī)，對(duì)程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行硬拷貝。 2) 位置控制 大多數(shù)的 PLC 制造商，目前都提供拖動(dòng)步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)的單軸或多軸位置控制模塊，這一功能可廣泛用于各種機(jī)械。 PLC 通過(guò)模擬量 I/O 模塊，實(shí)現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的 A/D、 D/A 轉(zhuǎn)換，并對(duì)模擬量進(jìn)行閉環(huán) PID 控制，現(xiàn)代的大、中型 PLC 一般 PID 控制模塊，這一功能可用 PI 子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可用專(zhuān)用的智能 PID 模塊實(shí)現(xiàn)。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 5) 通信聯(lián)網(wǎng) PLC 的通信包括 PLC 相互、 PLC 與上位機(jī)、 PLC 和其它智能設(shè)備間的 通信， PLC 系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)可以直接或通過(guò)通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實(shí)現(xiàn)信息的交換，并可構(gòu)成“集中管理、分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，滿(mǎn)足工廠自動(dòng)化系統(tǒng)發(fā)展的需要，各 PLC 系統(tǒng)或遠(yuǎn)程 I/O 模塊功能各自放置在現(xiàn)場(chǎng)分散控制，然后采用網(wǎng)絡(luò)連接構(gòu)成集中管理信息的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 EIC 綜合控制系統(tǒng)是一種先進(jìn)的工業(yè)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)，它包括三個(gè)方面的內(nèi)容 :電氣控制，以電機(jī)控制為主，包括各種邏輯連鎖和順序控制；儀表控制，實(shí)現(xiàn)以 PID 為代表的各種回路控制功能，包括各種工業(yè)過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)和處理；計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各種模型的計(jì)算、參數(shù)的設(shè)定、過(guò)程的顯示和各種操作運(yùn)南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 行管理。 PLC 的基本工作原理 掃描 PLC 是一種存貯程序控制器，用戶(hù)根據(jù)某一具體的控制要求，編制好程序后，用編程器鍵入到 PLC 的用戶(hù)程序存貯器中寄存。 當(dāng) PLC 運(yùn)行時(shí)，用戶(hù)程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但CPU 是不能同時(shí)去執(zhí)行多個(gè)操作的，它只能按分時(shí)操作原理每一時(shí)刻執(zhí)行一個(gè)操作。這種分時(shí)操作的過(guò)程稱(chēng)為 CPU 對(duì)程序的掃描。 掃描從 0000 號(hào)存貯地址所存放的第一條用戶(hù)程序開(kāi)始，在無(wú)中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存貯地址號(hào)遞增的方向順序逐條掃描用戶(hù)程序，也就是順序逐條執(zhí)行用戶(hù)程序，直到程序結(jié)束。 順序掃描的工作方式簡(jiǎn)單直觀，它簡(jiǎn)化了程序的設(shè)計(jì)，并為 PLC 的可靠運(yùn)行提供了非常有理的保證。另一方面，還可以通過(guò) CPU 設(shè)置的定 時(shí)器來(lái)監(jiān)視每次掃描南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 是否超過(guò)規(guī)定的時(shí)間，從而避免了由于 CPU 內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進(jìn)入死循環(huán)而造成故障的影響。 PLC 投入運(yùn)行后，便進(jìn)入程序執(zhí)行過(guò)程，它分為三個(gè)階段進(jìn)行，即輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段，輸出刷新，如圖 所示。接著轉(zhuǎn)入程序執(zhí)行階段，在程序執(zhí)行期間，即使輸入狀態(tài)變化，輸入映象寄存器的內(nèi)容也不會(huì)改變。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 PLC 程序執(zhí)行過(guò)程 在程序執(zhí)行階段， PLC 對(duì)程序按順序進(jìn)行掃描。每掃描到一條指令時(shí)，所需要的輸入狀態(tài)或其它元素的狀態(tài)分別由輸入映像寄存器和元素映像寄存器中讀出，而將執(zhí)行結(jié)果寫(xiě)入到元素映像寄存器中。 當(dāng)程序執(zhí)行完后，進(jìn)入輸出刷新階段。 PLC 重復(fù)地執(zhí)行上述三個(gè)階段，每重復(fù)一次的時(shí)間就是一個(gè)工作周期。 PLC 在每次掃描中，對(duì)輸入信號(hào)采樣一次，對(duì)輸出刷新一次。 2． 2． 3PLC 對(duì)輸入 /輸出的處理規(guī)則 總結(jié)上面分析的程序執(zhí)行過(guò)程，可得出 PLC 對(duì)輸入 /輸出的處理規(guī)則如圖 所示。 ，由程序中輸出指令的執(zhí)行結(jié)果決定。 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 ，由輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)來(lái)確定。 S7200概述 S7200系列是一種可編程 序邏輯 控制 器 (Micro PLC)。 S7200的用 戶(hù) 程 序中包括了 位邏輯 、 計(jì)數(shù)器 、定 時(shí)器 、 復(fù) 雜 數(shù)學(xué) 運(yùn) 算 以及與其 它智 能模塊 通訊 等指令內(nèi)容， 從 而 使 它 能夠 監(jiān)視 輸入狀態(tài)， 改 變輸出狀態(tài)以 達(dá) 到 控制目的。參見(jiàn) 圖 11。 圖 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 西 門(mén)子 公司 提供 多種 類(lèi) 型的 CPU以適應(yīng)各種應(yīng)用。 表 S7200擴(kuò)展模塊 為了更好地 滿(mǎn)足 應(yīng)用 要求 ， S7200系列為您 提供 多種 類(lèi) 型的擴(kuò)展模塊。表 列出了 現(xiàn) 有的擴(kuò)展模塊。 保 持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器 由 用 戶(hù)選 定的 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū) ，在一 次上 電周期 中，只 要 超 級(jí)電容和可 選 電 池 卡 不 放 電，該 存儲(chǔ)器 的 數(shù)據(jù)就 不 會(huì) 改 變 。 永久 存儲(chǔ)器 非易 失 性存儲(chǔ)器 ，用 來(lái)儲(chǔ)存 程 序 塊、 數(shù)據(jù) 塊、系統(tǒng)塊、強(qiáng)制 值 、 組 態(tài)為 掉 電保 存 的 M存儲(chǔ)器 和在用 戶(hù) 程 序 的控制下寫(xiě)入的指定 值 。 通過(guò) S7200資源 管理 器 ，可以將 文檔文 件 (doc、 text、 pdf等 )儲(chǔ)存 在 存儲(chǔ)卡 內(nèi)。 結(jié)構(gòu) 1. S7200 可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各種單獨(dú)的模塊之間可進(jìn)行廣泛組合以用于擴(kuò)展。 2) 信號(hào)模塊（ SM） 用于數(shù)字量和模擬量輸入 /輸出。 4) 功能模塊（ FM） 用于高速計(jì)數(shù)，定位操作（開(kāi)環(huán)或閉環(huán) 控制）和閉環(huán)控制。 2) 接口模塊（ IM） 用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架（ CR）和 擴(kuò)展機(jī)架（ ER）。 3) SIMATIC M7 自動(dòng)計(jì)算機(jī) AT兼容的計(jì)算機(jī)用于解決對(duì) 時(shí)間要求非常高的技術(shù)問(wèn)題。 3. 簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)使得 S7300 靈活而易于維護(hù)。 2) 集成的背板總線 背板總線集成在模塊上， 模塊通過(guò)總 線連接器相連，總線連接器插在機(jī)殼的背后。很簡(jiǎn)單地拔下已經(jīng)接線的前連接器。 4) 可靠的接線端子 對(duì)于信號(hào)模塊可以使用螺釘型接線端 子或彈簧型接線端子 。或者直接在信號(hào)模塊上進(jìn)行接線。 7) 沒(méi)有槽位的 限制 信號(hào)模塊和通訊處理模塊可以不受限 制地插到任何一個(gè)槽上，系統(tǒng)自行組態(tài)。 1) 高速的指令處理 ～ s? 的指令處理時(shí)間在中等南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 到 較低的性能要求范圍內(nèi)開(kāi)辟了全新的應(yīng)用領(lǐng)域。 3) 方便用戶(hù)的參數(shù)賦值 一個(gè)帶標(biāo)準(zhǔn)用戶(hù)接口的軟件工具 給所有模塊進(jìn)行參數(shù)賦值，這樣就節(jié)省了入門(mén)和培訓(xùn)的費(fèi)用。 SIMATIC 人機(jī)界面（ HMI）從 S7200 中要求數(shù)據(jù)， S7200 按用戶(hù)指定的刷新速度傳送這些數(shù)據(jù)。 5) 診斷功能 CPU 的智能化的診斷系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)的功能 是否正常，記錄錯(cuò)誤和特殊系統(tǒng)事件（如：超時(shí)、模塊更換等）。 7) 操作方式選擇開(kāi)關(guān) 操作方式選擇開(kāi)關(guān)像鑰匙一樣可以 拔出，當(dāng)鑰匙拔出時(shí)， 就不能改變操作方式。 [2] 南京工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 第三章 模糊控制認(rèn)識(shí) 自從 1965 年 Zadeh 創(chuàng)立模糊集合理論， 1974 年 Mamdani應(yīng)用模糊集合論建立世界上第一個(gè)模糊控制器以來(lái)，模糊控制理論與應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。著名控制專(zhuān)家 （ 1991）指出：模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專(zhuān)家控制一樣，已成為智能控制研究的重要途徑。從線性控制與非線性控制的角度分類(lèi)，模糊控制是一種非線性控制，從控