【正文】 ， 4～ 20mA 或 10～ 50mA。用戶應(yīng)當(dāng)考慮供銷廠商是否提供一些特殊 的有助于最大限度減小控制作用的模塊。有的模塊自身能夠處理遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 10 頁 一部分現(xiàn)場數(shù)據(jù)，從而使 CPU從處理耗時任務(wù)中解脫出來。所謂智能式輸入 /輸出模塊，就是模塊本身帶有處理器，對輸入或輸出信號作預(yù)先規(guī)定的處理，將其處理結(jié)果送入 CPU或直接輸出，這樣可提高 PLC的處理速度和節(jié)省存儲器的容量。還有適用于中規(guī)模的快速靈活的 SIMATIC TI545 系列 PLC，與 TI565 組成SIMATIC TI505 系列 PLC。 SIMATIC TI505 PLC 有兩種類型： 傳統(tǒng)的面向開關(guān)量控制的 PLC，如 TI52 TI535 和 TI565； 面向過程控制的控制器，如 TI54 TI55 TI565， TI525 和 TI535 是適合于中小規(guī)模的開關(guān)和模擬量控制， TI560 可用于處理大規(guī)模的開關(guān)量控制?，F(xiàn)在，將 TI565 性能介紹如下。節(jié)流裝置與差壓變送器配套構(gòu)成差壓式流量計被廣泛地應(yīng)用于雙相條件下的液體、氣體、蒸汽的流量測量、控制和調(diào)節(jié)。 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 12 頁 節(jié)流裝置在流量檢測過程中起到主要作用，其工作原理如下：在管道內(nèi)部裝有斷面變化的孔板或噴嘴等節(jié)流件。對于未經(jīng)標(biāo)定的節(jié)流裝置，只要它與已經(jīng)經(jīng)過充分實驗標(biāo)定的節(jié)流裝置幾何相似，則在已知有關(guān)參 數(shù)的條件下，可以認為節(jié)流件前后的靜壓力差與所流過流體的流量間有確定的數(shù)值關(guān)系。 流量變送器 工業(yè)上習(xí)慣將過程參數(shù)（溫度、壓力、流量、物位、分析量等）轉(zhuǎn)換為標(biāo)準電流信號的儀表稱為變送器。按被測參數(shù)分類，變送器主要分為差壓變送器、溫度變送器、流量變送器和成分變送器等。防爆安全柵分輸入式安全柵和輸出式安全柵兩種。安全柵安裝在安全場 所，作為控制室儀表和現(xiàn)場儀表的關(guān)聯(lián)設(shè)備。安全柵起隔離危險場所和安全場所的作用。磁放大器將輸入信號綜合、比較、放大。 手操器 手操器是電動執(zhí)行器的一部分。通常配有電動操作器以實現(xiàn)電動操作和手動 操作的相互轉(zhuǎn)換。另外，在現(xiàn)場可以轉(zhuǎn)動執(zhí)行器的手柄，在需要的時候進行就地手動操作。它是 PLC 完成流量、溫度，壓力等參數(shù)采集和檢測的輸入接口。它是 PLC 對外部實現(xiàn)控制的重要接口電路之一。本設(shè)計中采用并行 D/A 轉(zhuǎn)換器。操作員可用它監(jiān)控功能很強的 SIMATIC TI565 控制器，甚至能監(jiān)控生產(chǎn)線上的多個控制器。它特別適用于作為SIMATIC TI 的輔助設(shè)備。在CVU 方式下，顯示分辨率為 640*480，信息顯示比較精確，減少了操作員出錯的可能。 本系統(tǒng)用網(wǎng)絡(luò)集線器將三臺工業(yè)控制機和兩套 PLC 連接起來。三臺工業(yè)控制機均可對高溫爐和低溫爐PLC 進行監(jiān)控，并可共享網(wǎng)絡(luò)打印機。 操作員終端用于輸入生產(chǎn)數(shù)據(jù)，設(shè)定工藝參數(shù)，選擇控制功能，操縱各個開關(guān)。在操作員終端上，除顯示外，還可保存各個模擬量的動態(tài)曲線，可將選擇的特定曲線拷貝到網(wǎng)絡(luò)打印機上。 CVU工作站主要用于對 PLC 運行的監(jiān)控和修改程序。當(dāng)某個操作員終端出現(xiàn)故障時，也可將 CVU 工作站代替操作員終端，操作員終端同樣也可以代替 CVU工作站，做到互為備用，這樣提高了整 體的可靠性 [9]。系統(tǒng)要求其穩(wěn)定準確快速的隨動溫度設(shè)定數(shù)模的設(shè)定值，以達到系統(tǒng)穩(wěn)定運行，高效燃燒，節(jié)約能源，減少污染，實現(xiàn)爐溫最佳控制，提高鋼材質(zhì)量的目的。其中涉及溫流串級控制，調(diào)節(jié)器增益補償，擾動補償，解耦補償，空燃比動態(tài)尋優(yōu) ,生產(chǎn)過程的安全報警與 事故處理等幾個部分。但在儀表控制系統(tǒng)中，處理煤氣與空氣的關(guān)系，通常采用配比調(diào)節(jié)，由于煤氣與空氣調(diào)節(jié)回路的響應(yīng)速度不一致，流量測量孔板也有誤差，煤氣熱值又不穩(wěn)定，以及燒嘴特性等的變化，這種配比關(guān)系難以保證。 由于燃燒控制是系統(tǒng)的執(zhí)行層 ,它應(yīng)快速準確地隨動溫度設(shè)定數(shù)模的設(shè)定值 ,同時還要保證動態(tài)時良好的空燃配比效果。 控制系統(tǒng)構(gòu)成 系統(tǒng)構(gòu)成 本控制系統(tǒng)主要由燃燒控制，爐溫設(shè)定數(shù)模，人機界面三大部分組成。 由于燃燒控制是系統(tǒng)的執(zhí)行層，它不僅要快速穩(wěn)定準確地隨動溫度數(shù)模的設(shè)定值，而且還要保證動態(tài)時有良好的空燃配比效果。以溫度環(huán)作為外環(huán)，空氣流量環(huán)和煤氣流量環(huán)作為內(nèi)環(huán)來設(shè)計。 爐壓控制：當(dāng)空氣和煤氣進入爐膛內(nèi)部時，空氣熱風(fēng)使煤氣燃燒，爐內(nèi)溫度升高，使壓力上升，此時用調(diào)節(jié)閥調(diào)節(jié)爐內(nèi)壓力，經(jīng)煤氣管道，氣體通過引風(fēng)機排入大氣，遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 15 頁 爐內(nèi)壓力變小時，將閥門開度變小些；爐內(nèi)壓力變大時，將閥門開度變大些。 爐溫設(shè)定數(shù)模主要是根據(jù)爐子熱負荷的變化動態(tài)修正爐溫的設(shè)定值，使其滿足生產(chǎn)節(jié)奏并達到節(jié)能的目的。 爐溫設(shè)定數(shù)模是在加熱爐運行過程中根據(jù)當(dāng)前熱負荷的大小在線適時修訂各點爐溫設(shè)定值的一套計算方法，它對爐子節(jié)能及合理運行有著重要意義。其中待軋修正尤其重要，它包括時間待軋和自動待軋兩部分。 人機接口是控制系統(tǒng)與操作人員進行雙向信息交流的窗口。本設(shè)計采用 CVU10000操作員接口來監(jiān)控 SIMATIC TI565 控制器。其中，加熱爐的三大要素：壓力、溫度、流量的檢測和控制尤其重要， 圖 控制系統(tǒng)組成 加熱爐 溫度 壓力 流量 自動化儀表 過程控制系統(tǒng) 人機界面 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 16 頁 壓力檢測 壓力檢測意義：首先，工業(yè)生產(chǎn)中許多生產(chǎn)工藝過程經(jīng)常要求在一定的壓力或一定的壓力變化范圍內(nèi)進行，這就需要測量或控制壓力，以保證工藝過程 的正常進行。再有，通過測量壓力或壓差可以間接測量其它物理量，如：溫度、流量等。 爐膛壓力是實現(xiàn)加熱爐自動控制的一個重要參數(shù)。不僅使大量有效熱量散失，增加爐子的燃料消耗，而且也容易燒壞爐子的鋼結(jié)構(gòu)和爐墻鋼板，降低爐子的使用壽命。當(dāng)爐膛壓力過低時，會吸入大量的冷風(fēng)，不但增加爐子的熱耗還會增加鋼坯的氧化燒損，甚至引起燒鋼。在加熱爐最佳燃燒控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，爐膛壓力控制可以通過控制煙道閘門的開啟度來實現(xiàn)，而爐溫對煙道閘門開度的變化非常敏感，如果通過傳統(tǒng)的 PID 方式調(diào)節(jié)爐膛壓力，那么頻繁的煙道閘門開度變化必然會帶來爐溫的波動，這在軋鋼工藝中是要盡量避免的，會導(dǎo)致軋出的鋼品質(zhì)的降低。因此，如何保證爐膛壓力既在期望的范圍之內(nèi)，又不使閘門頻繁變化成為爐壓控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，溫度檢測的過程 是十分重要的。 本設(shè)計加熱爐爐溫控制采用雙相限幅控制方式，即根據(jù)給定的空燃比，合理的同時調(diào)節(jié)空氣流量和煤氣流量，以保證在爐溫調(diào)節(jié)過程中，燃料和空氣都達到充分燃燒。 溫度檢測采用熱電偶等裝置。熱電偶的主要性能有測溫范圍、允差等級、室溫和上限溫度絕緣電阻、熱響應(yīng)時間和熱電動勢穩(wěn)定性等。這樣，就完成了系統(tǒng)自身反饋控制的檢測過程。在通常的燃燒控制系統(tǒng)中，采用串級比例調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在穩(wěn)態(tài)時，煤氣量可按一定的空燃比跟隨空氣流量變動；但在動態(tài)時，如升溫、降溫等變化時，這種常規(guī)系統(tǒng)就無法保證煤氣量的精確變化。同時由于沒有過氧和缺氧A/D D/A TMC 信息隔離 安全柵 流變 手操器 伺服放大 T f 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 18 頁 燃燒從而起到節(jié)能降耗的效果。 H高值選擇 L低值選擇 TIC溫度調(diào)節(jié)器 LMT流量上下限 DFA安全柵 HC手操器 β空燃比 βSPM空燃比尋優(yōu)算法 TSPM溫度設(shè)定數(shù)模 MCFACE人機界面 （ K1K4）煤風(fēng)自身設(shè)定值限幅系數(shù) K6上加熱對上均熱下均熱的耦聯(lián)系數(shù) 圖 加熱爐控制系統(tǒng)流程 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 19 頁 SIEMENS SIMATIC 505系列 PLC/PCS的 I/O組態(tài) 本設(shè)計中采用 TI 系列 PCS 系統(tǒng) (Process Control System)，適用目前中小規(guī)模自動化過程控制的要求。根據(jù)本設(shè)計模擬量多，開關(guān)量少的特點，采用 TI505 系列。在編程或程序運行時機器內(nèi)部與用戶或控制系統(tǒng)相關(guān)的系統(tǒng)變量和機器變量全部向用戶開放，使用戶在調(diào)試或編程組合自己的特殊算法時甚為方便，在編程時幾乎可以做到即想即編即調(diào)的“隨機”方式，無需花大精力統(tǒng)籌規(guī)劃分割實施。共需要溫度流量串級調(diào)節(jié)回路 6 個，單調(diào)節(jié)回路 18 個，還包括爐子過程量檢測 (包括一些開關(guān)量 )大約 80 多個點。其中包括： 560 主機 (560 CPU )、 565 主機 (565 CPU )及內(nèi)存模塊各一個，遠程通道控制器模塊 (RCC)一個，遠程底盤控制器模塊 (RBC0、 RBC1)二個，底盤電源(P/S)二個，熱電偶 (TMC)模塊二個， 12 位 A/D 模塊六個， 12 位 D/A 模塊四個， CVU接口模塊 (NIM)一個，開關(guān)量輸入模塊 (DI)兩個，開關(guān)量輸出模塊 (DO)兩個。 本設(shè)計中 1＃高爐控制系統(tǒng)采用 TI505 可編程序控制器和 CVU10000 人機接口對高爐進行邏輯和過程控制。以保證當(dāng)工作主機出現(xiàn)故障時，熱后備主機投入的切換時間為零。其中 1＃通道連接主卷揚和槽下； 2＃通道連接爐體和熱風(fēng)爐。在運行中，通過CVU10000 進行各種設(shè)定、畫面顯示、實時控制、報警及制表等工作。 系統(tǒng)的模塊組態(tài)如圖 ： 圖 系統(tǒng)硬件組態(tài) 現(xiàn)在，將本設(shè)計的模塊組態(tài)作一下詳細的說明。 SIEMENS SIMATIC 505系列 PLC/PCS的存儲器組態(tài) 存儲器按照功能分為 RAM、 ROM、 EPROM、 EEPROM 等類型。根據(jù)用戶申請，每種類型都有固定的存儲器模塊。 本系統(tǒng)存儲器組態(tài)，如表 所示： 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 21 頁 表 0＃底盤模塊組態(tài) 功能 物理槽號碼 地址編碼 物理量表示 遠程通道控制器 開關(guān)量輸出 數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 11 9 8 7 7380 6572 5764 4956 y y wy wy 開關(guān)量輸入 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 熱電偶 電源 遠程底盤控制器 6 5 4 3 2 4148 3340 2532 1724 18 x wx wx wx wx 表 1＃底盤模塊組態(tài) 模塊 DO D/A 功能 開關(guān)量輸出 數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 物理槽號碼 9 地址編碼 145152 物理量表示 y 8 137144 wy D/A 數(shù) /模轉(zhuǎn)換器 7 129136 wy DI 開關(guān)量輸入 6 121128 x A/D 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 5 113120 wx A/D 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 4 105112 wx A/D 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器 3 97104 wx TMC 熱電偶 2 8188 wx P/S 電源 RBC1 遠程底盤控制器 遼寧 科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 第 22 頁 表 存儲器組態(tài) MEMORY CONFIGURATION SYSTEM MEMORY0048 KBYTES VARIABLEV 變量存儲器 0020 KBYTES0020 KBYTES CONSTANT K 常數(shù)存儲器 0004 KBYTES0004 KBYTES SPECIAL S 特殊功能存儲器 0100 KBYTES0100 KBYTES TMR/CTR