【正文】 備的啟動順序按逆物流方向進行，即：處于下游的設備最先啟動，之后依次向上順序啟動。在啟動過程中設備產(chǎn)生故障時，故障設備上游已啟動的設備停止運行，故障設備下游的設備在系統(tǒng)未發(fā)出停止命令的情況下繼續(xù)運行，待設備故障排除后可繼續(xù)啟動流程。流程結(jié)束發(fā)出停止命令后，設備按順物流方向停機。若在流程運行過程中，某設備產(chǎn)生故障停機，按設備聯(lián)鎖關(guān)系，故障設備下游的輸送設備，按設定延時依次停止，上游設備應根據(jù)邏輯閉鎖關(guān)系立即停機。自動控制系統(tǒng)采用集中聯(lián)鎖控制與現(xiàn)場就地手動控制相結(jié)合的控制方式。流程啟動過程前，現(xiàn)場設有聲音、燈光預警，預警時間可調(diào)。預警后方可執(zhí)行起車、停車等工藝流程操作。以提升機的功率為主要控制信號，電耳檢測的磨音信號為輔助控制信號，并結(jié)合粗粉回料量，通過模糊控制器控制磨機總給料量，使提升機功率保持設定值；依靠電耳檢測的磨音信號，由多變量模糊控制系統(tǒng)修正提升機功率設定值，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，使磨機在最佳負荷狀態(tài)下工作。整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)流程控制如：逆流程起車、順流程停車、緊急情況下設備急停、設備就地控制、設備集中邏輯閉鎖控制、單臺設備起?？刂?、水泥磨配料閉環(huán)控制參數(shù)監(jiān)測與調(diào)整等操作與控制，均由集中控制室內(nèi)的上位機完成。 改造實施方案 總體實施方案對水泥磨的自動控制主要進行以下五個方面：1) 入磨物料倉位控制：計算機根據(jù)雷達料位計檢測倉位的高低，并通過設定的料位上下限指示發(fā)出警告。2) 配料稱重系統(tǒng)：將現(xiàn)有斗式配料稱重系統(tǒng)更換為高性能、靜音式變頻調(diào)速皮帶秤，以實現(xiàn)給料的精確計量，為磨機負荷最優(yōu)控制提供可信度較高的數(shù)據(jù)，又可實現(xiàn)工人勞動環(huán)境的改善。同時對磨頭、磨尾軸溫等進行檢測，以確保磨機的安全運行。 系統(tǒng)改造設計水泥磨采用計算機自動化控制系統(tǒng)，使其能夠?qū)崿F(xiàn)機電設備順序啟停、儲庫料位信息采集顯示、磨機負荷自動控制與狀態(tài)監(jiān)測、水泥磨配料閉環(huán)控制參數(shù)監(jiān)測與調(diào)整等操作與控制，同時包括監(jiān)測設備運行情況、故障情況以及產(chǎn)品產(chǎn)量等數(shù)據(jù)的統(tǒng)計輸出功能。上位機及PLC均有1小時在線UPS，以保證計算機設備在供電系統(tǒng)發(fā)生故障時能正常運行。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和低壓柜兩個。低壓柜用來給所有的參與控制的設備供電。PLC柜內(nèi)從上到下放置有三只皮帶秤的二次儀表、S7300PLC、開關(guān)電源、6個轉(zhuǎn)換開關(guān)、端子排、UPS及電池；變頻柜內(nèi)放置有三只變頻器、電耳及沖板流量計的二次儀表、皮帶秤電機的空氣開關(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。下位機軟件用SIEMENS 開發(fā)的與S7200配套的STEP7。這種編程軟件基于用標準工具STEP 7 軟件實現(xiàn)SIMATIC 工業(yè)軟件功能，并能應用所有新的S7硬件的優(yōu)勢。入磨物料倉（石膏、熟料、混合材）采用115m雷達料位計?？刂茀?shù)可由計算機設定，也可由系統(tǒng)自動校正。磨機負荷由磨音檢測器（電耳）和提升機功率檢測裝置送出的420mA電流信號接入PLC ，并上傳計算機，通過模糊控制方法來修正提升機功率設定值，并根據(jù)沖板流量計測得的粗粉回量來控制給料設備，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，保證磨機在最佳負荷狀態(tài)下工作。由鉑熱電阻檢測到的軸瓦溫度信號（電阻阻值的變化）送入變送器，轉(zhuǎn)變?yōu)?20mA標準信號送入PLC，并由計算機動態(tài)顯示和高低位報警。6個水泥庫、石膏倉、混合材料倉、熟料倉位分別由雷達料位計信號，在上位機顯示屏上動態(tài)顯示其倉位和高低位報警。智能電耳傳感器檢測的磨音信號、提升機智能功率變送器檢測的電機功率信號以及沖板沖量計檢測粗粉的回流量，送入PLC ，并上傳到計算機，由計算機調(diào)節(jié)總喂料量，使提升機功率保持設定值；電耳信號作為監(jiān)控輔助信號，修正提升機功率的設定值，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，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（420mA）送入計算機，動態(tài)顯示各喂料累計量。目前已被廣泛地應用于各種生產(chǎn)機械和生產(chǎn)過程的自動控制中。使用者可以根據(jù)生產(chǎn)過程和工藝要求設計控制程序，然后將程序通過編程器送入PLC。近年來，PLC把自動化技術(shù)、計算機技術(shù)、通訊技術(shù)融為一體。因此，它可以代替繼電器進行開關(guān)控制。計時器的計時值可以由用戶在編程時設定，也可以用撥盤開關(guān)來設定。程序投入運行后，PLC將根據(jù)用戶設定的計時值對某個操作進行限時控制和延時控制，以滿足生產(chǎn)工藝要求。計數(shù)器的計數(shù)值可以由用戶在編程時設定，也可以用撥盤開關(guān)來設定。程序投入運行后，PLC將根據(jù)用戶設定的計數(shù)值對某個輸入信號計數(shù)，并對某個操作進行計數(shù)控制，以滿足生產(chǎn)工藝要求。有些型號的PLC，還專門設置了用于步進控制的步進指令和鼓形控制器操作指令，編程和使用極為方便，因此更容易實現(xiàn)步進控制的要求。6. 數(shù)據(jù)處理有些PLC還具有數(shù)據(jù)處理功能，它具有并行運算指令，能進行數(shù)據(jù)并行傳送，BCD的加、減、乘、除、開方等運算，還能進行字與、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，還可以對數(shù)據(jù)存儲器進行見解尋址，PLC還可以與打印機相連，打印出程序和有關(guān)數(shù)據(jù)及梯形圖。由一臺計算機和若干臺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)模的復雜控制。8. 監(jiān)控PLC配置了較強的監(jiān)控功能。在控制系統(tǒng)中，操作人員通過監(jiān)控命令可以監(jiān)控有關(guān)部分的運行狀態(tài)，可以調(diào)整計時、計數(shù)等設定值。PLC還可以連接打印機，對程序和數(shù)據(jù)進行硬拷貝。2) 位置控制大多數(shù)的PLC制造商，目前都提供拖動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊，這一功能可廣泛用于各種機械。PLC通過模擬量I/O模塊，實現(xiàn)模擬量與數(shù)字量之間的A/D、D/A轉(zhuǎn)換，并對模擬量進行閉環(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子程序來實現(xiàn)，也可用專用的智能PID模塊實現(xiàn)。5) 通信聯(lián)網(wǎng)PLC的通信包括PLC相互、PLC與上位機、PLC和其它智能設備間的通信，PLC系統(tǒng)與通用計算機可以直接或通過通信處理單元、通信轉(zhuǎn)換器相連構(gòu)成網(wǎng)絡，以實現(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)，滿足工廠自動化系統(tǒng)發(fā)展的需要，各PLC系統(tǒng)或遠程I/O模塊功能各自放置在現(xiàn)場分散控制，然后采用網(wǎng)絡連接構(gòu)成集中管理信息的分布式網(wǎng)絡系統(tǒng)。EIC綜合控制系統(tǒng)是一種先進的工業(yè)過程自動化系統(tǒng)，它包括三個方面的內(nèi)容:電氣控制，以電機控制為主，包括各種邏輯連鎖和順序控制；儀表控制，實現(xiàn)以PID為代表的各種回路控制功能，包括各種工業(yè)過程參數(shù)的檢測和處理；計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)各種模型的計算、參數(shù)的設定、過程的顯示和各種操作運行管理。 PLC的基本工作原理PLC是一種存貯程序控制器，用戶根據(jù)某一具體的控制要求，編制好程序后，用編程器鍵入到PLC的用戶程序存貯器中寄存。當PLC運行時，用戶程序中有眾多的操作需要去執(zhí)行，但CPU是不能同時去執(zhí)行多個操作的，它只能按分時操作原理每一時刻執(zhí)行一個操作。這種分時操作的過程稱為CPU對程序的掃描。掃描從0000號存貯地址所存放的第一條用戶程序開始，在無中斷或跳轉(zhuǎn)控制的情況下，按存貯地址號遞增的方向順序逐條掃描用戶程序，也就是順序逐條執(zhí)行用戶程序，直到程序結(jié)束。順序掃描的工作方式簡單直觀，它簡化了程序的設計，并為PLC的可靠運行提供了非常有理的保證。另一方面，還可以通過CPU設置的定時器來監(jiān)視每次掃描是否超過規(guī)定的時間，從而避免了由于CPU內(nèi)部故障使程序執(zhí)行進入死循環(huán)而造成故障的影響。PLC投入運行后，便進入程序執(zhí)行過程，它分為三個階段進行，即輸入采樣階段，程序執(zhí)行階段，輸出刷新。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)容也不會改變。 PLC程序執(zhí)行過程 在程序執(zhí)行階段，PLC對程序按順序進行掃描。每掃描到一條指令時，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)果寫入到元素映像寄存器中。當程序執(zhí)行完后，進入輸出刷新階段。PLC重復地執(zhí)行上述三個階段，每重復一次的時間就是一個工作周期。PLC在每次掃描中，對輸入信號采樣一次，對輸出刷新一次。2．2．3PLC對輸入/輸出的處理規(guī)則總結(jié)上面分析的程序執(zhí)行過程，可得出PLC對輸入/。，由程序中輸出指令的執(zhí)行結(jié)果決定。，由輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù)來確定。 S7200概述S7200系列是一種可編程序邏輯控制器(Micro PLC)。S7200的用戶程序中包括了位邏輯、計數(shù)器、定時器、復雜數(shù)學運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)以達到控制目的。參見圖11。西門子公司提供多種類型的CPU以適應各種應用。您可以利用這些擴展模塊完善CPU的功能。保持數(shù)據(jù)存儲器 由用戶選定的數(shù)據(jù)存儲區(qū)，在一次上電周期中，只要超級電容和可選電池卡不放電，該存儲器的數(shù)據(jù)就不會改變。永久存儲器 非易失性存儲器，用來儲存程序塊、數(shù)據(jù)塊、系統(tǒng)塊、強制值、組態(tài)為掉電保存的M存儲器和在用戶程序的控制下寫入的指定值。通過S7200資源管理器，可以將文檔文件(doc、text、pdf等)儲存在存儲卡內(nèi)。 結(jié)構(gòu)1. S7200可編程序控制器是模塊化結(jié)構(gòu)設計，各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合以用于擴展。2) 信號模塊（SM） 用于數(shù)字量和模擬量輸入/輸出。4) 功能模塊（FM） 用于高速計數(shù)，定位操作（開環(huán)或閉環(huán)控制）和閉環(huán)控制。2) 接口模塊（IM） 用于多機架配置時連接主機架（CR）和擴展機架（ER）。3) SIMATIC M7自動計算機 AT兼容的計算機用于解決對時間要求非常高的技術(shù)問題。3. 簡單的結(jié)構(gòu)使得S7300靈活而易于維護。 2) 集成的背板總線 背板總線集成在模塊上，模塊通過總線連接器相連，總線連接器插在機殼的背后。很簡單地拔下已經(jīng)接線的前連接器。 4) 可靠的接線端子 對于信號模塊可以使用螺釘型接線端子或彈簧型接線端子?；蛘咧苯釉谛盘柲K上進行接線。 7) 沒有槽位的限制 信號模塊和通訊處理模塊可以不受限制地插到任何一個槽上，系統(tǒng)自行組態(tài)。1) 高速的指令處理 ～較低的性能要求范圍內(nèi)開辟了全新的應用領(lǐng)域。3) 方便用戶的參數(shù)賦值 一個帶標準用戶接口的軟件工具給所有模塊進行參數(shù)賦值，這樣就節(jié)省了入門和培訓的費用。SIMATIC人機界面（HMI）從S7200中要求數(shù)據(jù)，S7200按用戶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，記錄錯誤和特殊系統(tǒng)事件（如：超時、模塊更換等）。7) 操作方式選擇開關(guān) 操作方式選擇開關(guān)像鑰匙一樣可以拔出，當鑰匙拔出時，就不能改變操作方式。[2]第三章 模糊控制認識自從1965年Zadeh創(chuàng)立模糊集合理論，1974年Mamdani應用模糊集合論建立世界上第一個模糊控制器以來，模糊控制理論與應用得到了迅速發(fā)展。（1991）指出：模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家控制一樣，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，模糊控制是一種非線性控制，從控制器的智能性看，模糊控制屬于智能控制的范疇。 模糊控制由來經(jīng)過人們長期研究和實踐形成的經(jīng)典控制理論，對于解決線性定常系統(tǒng)的控制問題是很有效的。隨著計算機尤其是微機的發(fā)展和應用，自動控制理論和技術(shù)獲得了飛躍的發(fā)展。但是，應該指出，無論采用經(jīng)典控制理論還是現(xiàn)代控制理論設計一個控制系統(tǒng)，都需要事先知道被控制對象（或生產(chǎn)過程）精確的數(shù)學模型，然后根據(jù)數(shù)學模型以及給定的性能指標，選擇適當?shù)目刂埔?guī)律，進行控制系統(tǒng)設計。例如，有些對象難以用一般的物理和化學方面的規(guī)律來描述，有的影響因素很多，而且相互之間又有交叉耦合，使其模型十分復雜，難于求解以至于沒有使用價值。象建材工業(yè)生產(chǎn)中的水泥窯、玻璃窯，化工生產(chǎn)中的化學反應過程，輕工生產(chǎn)中的造紙過程，食品工業(yè)生產(chǎn)中的各種發(fā)酵過程。諸如此類的過程變量多，各種參數(shù)有存在不同程度的變性，且過程具有非線性、強耦合等特點，因此建立這一類過程的精確數(shù)學模型困難很大，甚至是辦不到的。 與此相反，對于上述難以自動控制的一些生產(chǎn)過程，有經(jīng)驗的操作人員進行手動控制，卻可以收到令人滿意的效果。 控制論的創(chuàng)始人維納在研究人與外界相互作用的關(guān)系時曾指出：“人通過感覺器官感知周圍世界，在腦和神經(jīng)系統(tǒng)中調(diào)整獲得的信息?？偨Y(jié)人的控制行為，正是遵循反饋及反饋控制的思想。運用微機的程序來實現(xiàn)這些控制規(guī)則，微機就起到了控制器的作用。 模糊控制系統(tǒng)的組成前面已指出，模糊控制屬于計算機數(shù)字控制的一種形式。模糊控制系統(tǒng)一般可以分為四個組成部分：1）模糊控制器：實際上是一臺微計算機，根據(jù)控制系統(tǒng)的需要，既可選用系統(tǒng)機，又可選用單板機或單片機。在I/O接口裝置中，除A/D、D/A轉(zhuǎn)換外，還包括必要的電平轉(zhuǎn)換線路。 模糊系統(tǒng)控制框圖還須指出，被控對象缺乏精確的數(shù)學模型的情況適宜選擇模糊控制，但也不排斥有較精確的數(shù)學模型的被控對象，也可以采用模糊模糊方案。被控制量往往是非電量，如溫度、壓力、流量、濃度、濕度等。因此，在選擇傳感器時，應注意選擇精度高且穩(wěn)定性好的傳感器。模糊控制器的控制規(guī)律由計算機的程序?qū)崿F(xiàn)，實現(xiàn)一步模糊控制算法的過程是這樣的：微機經(jīng)中斷采樣獲取被控制量的精確值，然后將此量與給定值比較的誤差信號E（在此取單位反饋）。把誤差信號E的精確值進行模糊量化變成模糊量，誤差E的模糊量可用相應的模糊語言表示。再由e和模糊控制規(guī)則R（模糊關(guān)系）根據(jù)推理的合成規(guī)則進行模糊