【正文】 5/03的全部性能，以及一個(gè)更快的通信口和更短的執(zhí)行時(shí)間。DH+網(wǎng)絡(luò)的通信速度比DH485網(wǎng)絡(luò)快3倍。簡(jiǎn)單和價(jià)格適中的功能強(qiáng)大的處理器，建議應(yīng)用于材料處理、HVAC控制、組裝生產(chǎn)、小型過(guò)程控制和監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集遠(yuǎn)程終端(SCADA RUT)應(yīng)用。多品種的數(shù)字和模擬I/O模塊，包括智能I/O模塊和第三供貨商提供的I/O模塊。SLC5/0SLC5/0SLC5/04和SLC5/05處理器有能夠起動(dòng)通信的通信口(Ethernet、DH+、DH485或RS232C)。增加帶1747BSN掃描器模塊的通用遠(yuǎn)程I/O。增加帶1747SDN掃描器模塊的設(shè)備網(wǎng)(DeviceNet)I/O。增加帶1747BAS模塊的BASIC或C語(yǔ)言編程能力。（一）運(yùn)算功能簡(jiǎn)單PLC的運(yùn)算功能包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能；普通PLC的運(yùn)算功能還包括數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算功能；較復(fù)雜運(yùn)算功能有代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送等；大型PLC中還有模擬量的PID運(yùn)算和其他高級(jí)運(yùn)算功能。本系統(tǒng)中的定時(shí)器(計(jì)時(shí)器)，計(jì)數(shù)器(CNT)選用普通的減1計(jì)數(shù)器。PLC主要用于順序邏輯控制，因此，大多數(shù)場(chǎng)合常采用單回路或多回路控制器解決模擬量的控制（在本設(shè)計(jì)中沒(méi)有模擬量輸出，只有料位、壓力的模擬量輸入）。通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS2232C/422A/423/485）、RIO通信口、工業(yè)以太網(wǎng)、常用DCS接口等；大中型PLC通信總線（含接口設(shè)備和電纜）應(yīng)1：1冗余配置，通信總線應(yīng)符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。（四）編程功能PLC的編程有離線編程和在線編程兩種。在線編程方式：CPU和編程器有各自的CPU，主機(jī)CPU負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)控制，并在一個(gè)掃描周期內(nèi)與編程器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，編程器把在線編制的程序或數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)，下一掃描周期，主機(jī)就根據(jù)新收到的程序運(yùn)行。在電腦上通過(guò)編程軟件進(jìn)行離線編程，并通過(guò)編譯，檢查有無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤。本系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際控制要求和系統(tǒng)特點(diǎn)估算I/O點(diǎn)數(shù)為250點(diǎn)。存儲(chǔ)器內(nèi)存容量的估算沒(méi)有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量I/O點(diǎn)數(shù)的10～15倍，加上模擬I/O點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。 機(jī)型的選擇920R作溫度PID調(diào)節(jié)控制最佳，CPU921S作邏輯控制最佳，CPU920作統(tǒng)計(jì)管理控制最佳。SLC500系列是一個(gè)不斷充實(shí)的小型可編程控制器系列。固定式將電源、輸入與輸出以該處理器集中在一個(gè)單元。使得用戶能夠按應(yīng)用的需要專門地設(shè)計(jì)和建立控制系統(tǒng)。選擇可編程控制器作為現(xiàn)場(chǎng)控制核心設(shè)備。(2)電氣環(huán)境：①抗噪音措施：采取屏蔽電纜線、屏蔽層和遠(yuǎn)離帶噪音的電磁開(kāi)關(guān)等；②防電磁波干擾：采取可靠接地和封閉方法。為要完成這些任務(wù)，PLC必須具備哪些功能，需要多少輸入輸出通道，使用什么樣的外圍設(shè)備等。中型PLC,I/O點(diǎn)數(shù)在256～1024點(diǎn)范圍內(nèi)。在實(shí)際選型上，還要結(jié)合工程上的應(yīng)用，如開(kāi)關(guān)量控制，無(wú)須考慮對(duì)其速度控制，而模擬量控制則要考慮其邏輯運(yùn)算執(zhí)行時(shí)間，同一機(jī)型，CPU板不同，邏輯運(yùn)算執(zhí)行時(shí)間也不同，如德國(guó)西門子SIMATIC S7200型，CPU為214～。PLC還具有人機(jī)對(duì)話，高速數(shù)據(jù)處理、遠(yuǎn)程控制，通訊聯(lián)網(wǎng)等功能。為要完成這些任務(wù)，PLC必須具備哪些功能，需要多少輸入輸出通道，使用什么樣的外圍設(shè)備等。中型PLC,I/O點(diǎn)數(shù)在256～1024點(diǎn)范圍內(nèi)。在實(shí)際選型上，還要結(jié)合工程上的應(yīng)用，如開(kāi)關(guān)量控制，無(wú)須考慮對(duì)其速度控制，而模擬量控制則要考慮其邏輯運(yùn)算執(zhí)行時(shí)間，同一機(jī)型，CPU板不同，邏輯運(yùn)算執(zhí)行時(shí)間也不同，如德國(guó)西門子SIMATIC S7200型，CPU為214～。在本系統(tǒng)中的PLC的CPU選用1747L532一個(gè), 12k字及4k附加的數(shù)據(jù)存貯，功耗是5Vdc～,24Vdc～。數(shù)字量輸入（DI）與數(shù)字量輸出（DO）模塊選用16點(diǎn)的（220VAC電壓）輸入/輸出模塊。（一）PLC的類型PLC按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場(chǎng)安裝和控制室安裝兩類；按CPU字長(zhǎng)分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。（二）輸入輸出模塊的選擇輸入輸出模塊的選擇應(yīng)考慮與應(yīng)用要求的統(tǒng)一。對(duì)輸出模塊，考慮選用的輸出模塊類型，通常繼電器輸出模塊具有價(jià)格低、使用電壓范圍廣、壽命短、響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)等特點(diǎn)；可控硅輸出模塊適用于開(kāi)關(guān)頻繁，電感性低功率因數(shù)負(fù)荷場(chǎng)合，但價(jià)格較貴，過(guò)載能力較差。根據(jù)應(yīng)用要求選用輸入輸出模塊，以便提高控制水平和降低應(yīng)用成本。因此本系統(tǒng)中的輸入模塊選用1746IN16，輸出模塊選用1746OW16(RTB)。重要的應(yīng)用場(chǎng)合，應(yīng)采用不間斷電源或穩(wěn)壓電源供電。四）存儲(chǔ)器的選擇由于計(jì)算機(jī)集成芯片技術(shù)的發(fā)展，為保證應(yīng)用項(xiàng)目的正常投運(yùn)，一般要求PLC的存儲(chǔ)器容量，按256個(gè)I/O點(diǎn)至少選8K存儲(chǔ)器選擇。（五）冗余功能的選擇（1）重要的過(guò)程單元：CPU（包括存儲(chǔ)器）及電源均應(yīng)采用雙冗余技術(shù)（2）本系統(tǒng)中PLC硬件與熱備軟件構(gòu)成的熱備冗余系統(tǒng)采用機(jī)架13擴(kuò)展槽擴(kuò)展，然后根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)和特點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)安裝冗余。其它設(shè)備有：卸庫(kù)、溜槽、空氣提升機(jī)、壓力罐（本課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)選擇四個(gè)壓力罐）、氣水分離器、干燥器等。離心風(fēng)機(jī)給各個(gè)溜槽提供風(fēng)力，使氧化鋁粉在溜槽中快速輸送。除塵器是將氧化鋁粉在輸送過(guò)程中而形成的‘灰塵’收集起來(lái)以便重新送入料倉(cāng)。振動(dòng)篩是將下層倉(cāng)出來(lái)的氧化鋁粉通過(guò)震動(dòng)選篩入溜槽以便送入壓力罐。料位計(jì)用來(lái)檢測(cè)空氣提升機(jī)、壓力罐中的原料是否達(dá)到規(guī)定的料位，氧化鋁輸送裝置配有4－20mA模擬量輸出料位計(jì)，在值班控制室顯示氧化鋁料倉(cāng)和壓力罐的料位高度以及高、低限報(bào)警。氣水分離器是用來(lái)分離壓縮空氣中形成的水霧，以防水分進(jìn)入溜槽和壓力罐使原料受濕而產(chǎn)生堵料和輸送速度慢及達(dá)不到需料要求。壓力罐由壓力罐體（壓力容器）、進(jìn)料閥、進(jìn)/排氣閥、錐形出口閥及控制盤等組成。壓力容器的主要作用是將需要輸送的物料壓送到濃相輸送管道中。輸送時(shí)，打開(kāi)加壓閥，用壓縮空氣對(duì)壓力容器內(nèi)部加壓；同時(shí)打開(kāi)輸送閥門，待壓力容器達(dá)到規(guī)定的壓力時(shí)，打開(kāi)出料閥，壓力容器內(nèi)的物料便壓送到輸送管道，再通過(guò)輸送管道把物料輸送到指定的槽料箱?？刂葡到y(tǒng)的上位機(jī)硬件有PC工業(yè)計(jì)算機(jī)、打印機(jī)、操作員工作站。下位機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖34所示：圖34 下位機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 AB的PLC的CPU雙冗余設(shè)計(jì)PLC是現(xiàn)代工業(yè)的三大支柱之一，是可靠性高、應(yīng)用非常廣泛的工業(yè)控制產(chǎn)品。一些重大的工業(yè)生產(chǎn)線往往要求連續(xù)運(yùn)行不能停頓，而可靠性再高的PLC也不能保證故障為零，因此，雙CPU的冗余控制是一種滿足連續(xù)生產(chǎn)要求、提高系統(tǒng)可用性的有效手段。冗余設(shè)計(jì)使系統(tǒng)關(guān)鍵部件的可靠性提高了一倍，而使系統(tǒng)的整體可靠性大大的提高。為此，我們可以選擇以產(chǎn)品可靠性高著稱的羅克韋爾自動(dòng)化公司的新一代控制平臺(tái)：AB ControlLogix系列，同時(shí)考慮采用雙CPU模塊冗余，進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性，避免因故障出現(xiàn)所引起的生產(chǎn)停頓或安全事故。硬件冗余的方法，是將兩個(gè)CPU模塊插在不同的兩個(gè)機(jī)架上，每個(gè)機(jī)架上除了CPU模塊，還要有通訊模塊CNBR等。純硬件冗余的方式硬件投入較多，成本開(kāi)支較大大。單純從可靠性方面分析，純硬件的冗余較之軟件冗余并無(wú)優(yōu)勢(shì)。例如，當(dāng)兩個(gè)模塊之間的連接光纜出現(xiàn)故障，同樣會(huì)使冗余控制失效。純硬件冗余的優(yōu)點(diǎn)之一，就是不需要軟件進(jìn)行專門的編程。因此，軟件冗余編程相對(duì)比較復(fù)雜，工作量較大。擁有主控制權(quán)的CPU具有輸出控制權(quán)，而熱備CPU同時(shí)采集數(shù)據(jù)和保持通訊連接，但輸出被禁止。如果是主控CPU模塊故障，熱備CPU模塊自動(dòng)獲得主控制權(quán)。 控制電路根據(jù)控制系統(tǒng)工藝流程和控制要求，可將系統(tǒng)劃分為三大控制電路：提升機(jī)裝置測(cè)控電路、濃相輸送測(cè)控電路、除塵系統(tǒng)控制電路。而空氣提升機(jī)裝置控制部分是系統(tǒng)這一環(huán)節(jié)的主要控制對(duì)象，由羅茨風(fēng)機(jī)出口差壓變送器、空氣提升機(jī)的平衡料柱上料位計(jì)和2000T上層緩沖料倉(cāng)上的料位計(jì)組成了PLC控制系統(tǒng)的檢測(cè)回路；羅茨風(fēng)機(jī)、壓縮空氣管上的壓力繼電器和電磁閥組成PLC控制回路。檢測(cè)回路和控制回路的協(xié)調(diào)來(lái)完成這一輸送過(guò)程的測(cè)控工作。由壓力罐的罐體和管道以及壓縮空氣的壓力變送器、罐體料位計(jì)和各種閥的限位開(kāi)關(guān)組成濃相輸送PLC控制系統(tǒng)的檢測(cè)回路。檢測(cè)回路負(fù)責(zé)對(duì)壓力罐罐體、管道壓力大小及罐體料位高低進(jìn)行判斷，按照工藝要求決定對(duì)相關(guān)的電控氣動(dòng)閥的開(kāi)啟或關(guān)閉；控制回路負(fù)責(zé)接通低壓配電柜內(nèi)對(duì)應(yīng)的MCC功能單元，使壓力繼電器、電控氣動(dòng)閥啟動(dòng)或停止，完成氧化鋁的濃相輸送。從溜槽向空氣提升機(jī)輸送鋁粉時(shí)產(chǎn)生的粉塵和空氣提升機(jī)向2000T上層緩沖料倉(cāng)輸送鋁粉時(shí)產(chǎn)生的粉塵將被除塵器收集起來(lái)，待可以重新放回提升機(jī)和料倉(cāng)的時(shí)候由除塵器的排料閥打開(kāi)，在排灰風(fēng)機(jī)的作用下返回料倉(cāng)和提升機(jī)。除塵系統(tǒng)測(cè)控電路如下圖37所示：圖37 除塵器控制系統(tǒng)測(cè)控電路 控制面板為了滿足生產(chǎn)工藝的要求，系統(tǒng)在控制面板上設(shè)有控制按扭和運(yùn)行指示燈。同時(shí)，為了進(jìn)行設(shè)備的故障維修和日常維護(hù)，在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)有就地控制柜，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。控制面板的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下圖38所示：圖38 控制面板簡(jiǎn)圖 PLC的I/O電路及外部接線PLC的輸入輸出地址和外部接線是一一對(duì)應(yīng)的，按照對(duì)應(yīng)的編號(hào)接線便可以使系統(tǒng)有序，每一個(gè)程序和硬件都有接線電路，下面以第一部分的輸送控制系統(tǒng)為例畫出接線圖。電路中將線圈、電磁閥、熔斷器、開(kāi)關(guān)等按照一定的控制要求接起來(lái)形成控制回路。②可以用1746CP3電纜以對(duì)點(diǎn)方式將SLC5/04處理器的通道O連到支持DH485的設(shè)備上；也可以將SLC5/04處理器的通道O連接到1747PIC以實(shí)現(xiàn)連到支持DH485的設(shè)備(SLC5/01,SLC5/02,SLC5/03,)的連接。④通過(guò)1785KA5模塊進(jìn)行接收。表36 下面主要給出本系統(tǒng)中用到的電源1747P2說(shuō)明1747P2進(jìn)線電壓85132/170265Vac4763HZ典型進(jìn)線功率180VA最大上電沖擊電流20A內(nèi)部電流容量5A at 5Vdc at 24Vdc熔絲保護(hù)1747F2或等效250V3A熔絲 SANO SOC SD4或BUSSMANNAGC324Vdc用戶電源的電流容量200mA24Vdc用戶電源電壓范圍1830Vdc額定工作溫度0℃～60℃(32176。F)(降5%超過(guò)55℃電流容量)貯藏溫度40℃～85℃(40176。F)額定濕度5～95%接線每個(gè)端子兩根14AWG導(dǎo)線(最大)存貯器模塊中的EEPROM和UVPROM存貯器模塊提供永久性存貯備份，F(xiàn)lashEPROM(閃爍可擦除可編程只讀存貯器)集中了EEPROM的可反復(fù)使用與UVPROM的保密性等優(yōu)點(diǎn)。電源模塊安裝在框架的左側(cè)，所有組件均可沿著框架上的導(dǎo)軌很方便地滑進(jìn)框架，無(wú)需任何工具來(lái)安裝或抽出處理器或I/O模塊。1746離散I/O模塊：1746I/O平臺(tái)是為模塊硬件設(shè)計(jì)的，它采用了經(jīng)濟(jì)且節(jié)省空間的方式在用戶控制系統(tǒng)中加入I/O模塊。其特性和優(yōu)點(diǎn)如下表37：特性優(yōu)點(diǎn)32點(diǎn)高密度和混合模塊減少框架尺寸和面板空間需求大電流繼電器觸點(diǎn)和固態(tài)輸出模塊省去了用于開(kāi)關(guān)型負(fù)載的接口繼電器在16點(diǎn)模塊上有可拆卸的端子排易物接線和更換模塊工業(yè)設(shè)計(jì)為了提高工業(yè)應(yīng)用的可靠性，提供輸入濾波和光電隔離表38 本設(shè)計(jì)中選用1746IN16的離散量輸入模塊，其技術(shù)指標(biāo)如下表：項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)電壓類型24V ac/DC工作電壓1030DC sink 1030AC輸入點(diǎn)數(shù)16每個(gè)公共端的點(diǎn)數(shù)16背板電流需求(A)5V24V0信號(hào)延時(shí)(ms，最大值)ON=35,OFF=15DC。DC表39本設(shè)計(jì)中選用1746OW16的離散量輸出模塊，其技術(shù)指標(biāo)如下表：項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)電壓類型24V ac/dcRelay工作電壓5265Vac 5125Vdc輸入點(diǎn)數(shù)16每個(gè)公共端的點(diǎn)數(shù)8背板電流需求(A)5V24V信號(hào)延時(shí)(ms，最大值)ON= OFF=斷態(tài)電流(最小值)0mA5Vdc時(shí)負(fù)載電流(最小)10mA每點(diǎn)連續(xù)電流(最大)See relay chart每模塊連續(xù)電流(最大) 軟件設(shè)計(jì) PLC編程語(yǔ)言的選擇1994年國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)頒布的IEC11313《可編程序控制器的編程軟件》標(biāo)準(zhǔn)中，共有5種語(yǔ)言如下：3種圖形化語(yǔ)言：LD(Ladder Diagram)梯形圖梯形圖是用梯形圖的圖形符號(hào)來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。這種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言采用因果關(guān)系來(lái)描述事件發(fā)生的條件和結(jié)果。在梯級(jí)中，描述事件發(fā)生的條件表示在左面，事件發(fā)生的結(jié)果表示在后面。它來(lái)源于繼電器邏輯控制系統(tǒng)的描述。它有若干個(gè)輸入端和輸出端，通過(guò)軟連接的方式，分別連接到所需的其它端子，完成所需的控制運(yùn)算或控制功能。由于采用軟連接的方式進(jìn)行功能模塊之間及功能模塊與外部端子的連接，因此控制方案的更改、信號(hào)連接的替換等操作可以很方便實(shí)現(xiàn)。順序功能圖是用功能表圖來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。采用功能表圖的描述，控制系統(tǒng)被分為若干個(gè)子系統(tǒng)，從功能入手，使系統(tǒng)的操作具有明確的含義，便于設(shè)計(jì)人員和操作人員設(shè)計(jì)思想的溝通，便于程序的分工設(shè)計(jì)和檢查調(diào)試。布爾助記符程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言與計(jì)算機(jī)中的匯編語(yǔ)言非常相似，采用布爾助記符來(lái)表示操作功能。結(jié)構(gòu)化文本是用結(jié)構(gòu)化的描述語(yǔ)句來(lái)描述程序的一種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。在大中型的可編程序控制器系統(tǒng)中，常采用結(jié)構(gòu)化語(yǔ)句描述程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言來(lái)描述控制系統(tǒng)中各個(gè)變量的關(guān)系。程序可用梯形圖語(yǔ)言或助記符語(yǔ)言編寫，采用順序輸入輸出、控制指令、數(shù)據(jù)傳送指令、數(shù)據(jù)比較指令、子程序控制指令、邏輯運(yùn)算指令等進(jìn)行編程，程序編好后下載到PLC內(nèi)。程序共分為空氣提升機(jī)輸送系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、壓力罐打料（即濃相輸送）以及閥門機(jī)構(gòu)執(zhí)行與故障判斷幾個(gè)部分。這些軟件為用戶采用開(kāi)放式的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)提供方便。