畢業(yè)設計煤泥烘干設備PLC控制系統(tǒng)設計

1、唐 山 學 院畢 業(yè) 設 計設計題目：煤泥烘干設備plc控制系統(tǒng)設計 機械與電子工程系05測控技術與儀器（2）班 系 別：_梁帥 班 級：_王會剛姓 名：_指 導 教 師：_2009年6月2日煤泥烘干設備plc控制系統(tǒng)設計摘 要目前，我國經濟進入了工業(yè)化中期快速發(fā)展階段，重工業(yè)以及與之形成聯系的產業(yè)和高科技產業(yè)得到了迅速的發(fā)展，當然煤炭工業(yè)也不例外。隨網絡、控制、通信及電氣技術的發(fā)展和用戶對煤炭產量的要求的不斷提高，選煤工業(yè)的控制系統(tǒng)發(fā)生了根本的變化，現代選煤廠正努力向網絡化、智能向發(fā)展。在這樣的背景下，本論文根據選煤廠煤泥烘干設備工藝流程設計了基于西門子plc的集中控制系統(tǒng)。首先，論文介紹了

2、我國煤炭資源的狀況和洗選煤加工的必要性。其次，論文簡要說明了選煤廠中煤泥烘干設備的選煤工藝流程。然后，論文詳細的講解了煤泥烘干設備集中控制系統(tǒng)的研究與設計，它包括：控制總體方案設計、硬件選型、軟件系統(tǒng)設計?？刂瓶傮w方案闡述了系統(tǒng)由一臺siemens 300系列plc為控制中心，控制所有數字和模擬i/o模塊；數字輸入模塊（di）讀入設備狀態(tài)，數字輸出模塊（do）輸出控制設備信號，模擬量輸入模塊（ai）讀入設備溫度、壓力等模擬量信號；硬件選型給出了plc、傳感器、執(zhí)行器和其它電氣元件的具體型號；軟件系統(tǒng)設計分別介紹了在plc編程軟件step7環(huán)境下的梯形圖和上位機監(jiān)控軟件wincc環(huán)境下的人機交互

3、界面設計。最后，論文對本課題進行了總結討論，說明了后續(xù)工作中應努力提高和改善的地方。關鍵詞：煤泥烘干 plc 集中控制 wincc 人機界面the design of the centralized control system in the coal drying equipmentabstractthis paper introduces the centralized control system in the coal drying equipment .based on its advantages of high reliability, simple programming an

4、d easy maintenance, this system achieved the centralized control of the coal drying equipment. it takes the plc-s7 300 produced by siemens company as its core design and applies comprehensively the related knowledge of computer integrated control system, mechanical and electrical transmission, etc.

5、this system has two working models, namely the focused model and the local model. for the former, there are two working methods, namely the manual way and the automatic way. consequently with its highly versatility, good reliability and simple programming, the system facilitates the organization and

6、 production in factories.the principle of plc control and the process of the coal drying equipment is explained in this paper in details. the following important things are reported, the desigh of the centralized control system of the plc models, the allocation of i/o port and the plc ladder program

7、 desigh. taking a siemens 6es7-312-1ad10-0ab0 plc as the control center, the system can control all the digital and analog i / o modules. the state of the equipment is input through digital input modules (di), while the digital output module (do) is used to control the equipment. the physical contin

8、uous changes in the external row is input in the analog input module. the host computer is running on siemens wincc v6.0. the user program which is based on the wincc platform is the hmi (which is) used to monitor and control the system equipment and to record data and events (failure).key words: co

9、al drying; plc; centralized control; wincc; mmi 目錄1 引言12 煤泥烘干設備控制系統(tǒng)總體設計22.1工業(yè)控制系統(tǒng)22.2系統(tǒng)任務和控制方案22.2.1工藝流程分析22.2.2 控制系統(tǒng)的主要功能：22.2.3 控制方案選擇33煤泥烘干設備控制系統(tǒng)硬件設計43.1 plc的選型43.1.1 可編程控制器的特點43.1.2可編程控制器的分類及應用43.1.3可編程控制器的工作過程53.1.4可編程控制器（plc）的選擇基本原則63.1.5可編程控制器（plc）的選擇63.2上位機的選型83.2.1上位機在控制系統(tǒng)中的作用83.2.2上位機的選擇83

10、.3其它元器件的選型84煤泥烘干設備控制系統(tǒng)軟件設計114.1 plc程序的設計114.1.1編程資源概述114.1.2 i/o點數分配114.1.3 plc邏輯控制134.1.4 plc程序設計154.2上位機程序設計244.2.1概述244.2.2wincc程序的啟動與退出244.2.3主控制面板254.2.4系統(tǒng)流程監(jiān)視界面264.2.5集中手動控制界面274.2.6系統(tǒng)工藝參數界面274.2.7 參數設置界面284.2.8設備運行事件記錄界面294.2.9趨勢圖295結論30致謝31參考文獻32外文資料33中文翻譯381 引言我國煤炭資源的特點是：難選煤多，高灰、高硫煤比重大。煤炭的生

11、產和利用是對大氣污染、酸雨等區(qū)域性環(huán)境問題的主要影響因素。其次煤炭存儲量的80集中在華北和西北，而70的煤炭消耗在東南及沿海，造成60的煤炭需要運輸，占鐵路貨運量的40。然而未經洗選的煤炭中含有大量的矸石，在運輸中造成極大的人力、物力的浪費，煤炭的洗選加工已成為必然。煤炭的洗選加工是從源頭上提高商品煤質量，提高煤炭利用率，節(jié)約運力，增加煤炭企業(yè)經濟效益的有效方法。充分利用先進的選煤技術，提高原煤煤泥的回收比例，已經成為中國煤炭工業(yè)進行工業(yè)結構調整和優(yōu)化升級、提高煤炭企業(yè)經濟效益和社會效益，保持煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，是綜合利用資源、節(jié)約能源和環(huán)境保護的有效途徑1。目前，我國新建的選煤廠絕

12、大部分都設置了集控系統(tǒng)，其配置標準根據選煤廠的建廠時間和選煤廠的規(guī)模大小有所不同，集控系統(tǒng)主要包括本地控制、plc遠程控制以及現場信息檢測控制裝置2。其主要功能是控制設備的運行和監(jiān)測設備的狀態(tài)。集控系統(tǒng)設計中采用遠程站或分布站plc設置在設備較為集中的配電室，節(jié)省了大量的控制電纜，并進一步提高了系統(tǒng)的可靠性。工控機監(jiān)控主要功能是將plc采集到的現場信息用人們容易理解和接受的方式顯示出來，將調度人員發(fā)布的操作命令傳送給plc執(zhí)行，對現場設備出現的故障進行原因分析，并可打印故障表。 本論文根據現在選煤廠集控改造和設計的主流，設計出基于西門子plc的選煤廠煤泥烘干設備的集中控制系統(tǒng)。通過介紹煤泥烘干

13、的工藝流程，提出了集中控制系統(tǒng)的總體控制方和具體設計方法。2 煤泥烘干設備控制系統(tǒng)總體設計2.1工業(yè)控制系統(tǒng)近幾年來，隨著計算機技術的發(fā)展，生產規(guī)模的擴大，工業(yè)生產過程中自動控制程度也越來越高、手段也越來越先進。如何提高自動化程度，努力減輕勞動強度，保障生產的可靠性、安全性，降低生產成本，提高產品的質量及經濟效益是人們普遍關心的問題。工業(yè)控制系統(tǒng)是運用機電一體化技術，對生產過程的各種信息采集、分析、處理，并進行優(yōu)化控制和合理的調度，以達到提高生產效率的一種現代工業(yè)系統(tǒng)3?，F代流行的工業(yè)控制系統(tǒng)一般由上位機和下位機組成，通常上位機由pc或ipc擔當，負責生產過程的監(jiān)視與控制。而下位機由plc或其

14、它控制器擔當，主要負責數據采集及現場控制。兩者之間通過無線、紅外、線纜、因特網等進行通信。根據需要，能夠任意取舍、組合的組態(tài)軟件，可以作為上位機的系統(tǒng)軟件。2.2系統(tǒng)任務和控制方案2.2.1工藝流程分析煤泥烘干的特點是生產線長、傳動設備多、工序多、生產快速連續(xù)、張力控制要求高等。煤泥烘干設備生產的工藝流程遵循“逆煤流啟動，順煤流停止”的原則。流程設備開車順序：關閉引風機風門，開循環(huán)水泵（920）-開引風機（912）-開引風機風門-開產品出料膠帶運輸機（919）；開螺旋輸送機（911）； 開滾筒干燥機（908）； 關閉煙道風門；開入料密封刮板輸送機（905）；開刮板輸送機（903）或開刮板輸送機

15、（904）或開刮板輸送機(903)和刮板輸送機(904)。停車順序：與上述過程相反，下游設備延時停止。在某臺設備發(fā)生意外停車故障時，連鎖停止上游設備。非流程設備污水泵(914)，燃燒爐(915)，鼓風機(916)，除渣機（918）屬于非流程設備，在該系統(tǒng)中屬于集中手動控制設備。2.2.2 控制系統(tǒng)的主要功能：（1）兩種控制方式：就地和集中。設備在集中方式下可以選擇閉鎖或解鎖、可以自動控制系統(tǒng)啟停車或手動控制單臺設備的啟停。（2）對系統(tǒng)的8臺參控流程設備進行集中連鎖控制，對系統(tǒng)的4臺參控非流程設備進行集中手動控制，對3臺執(zhí)行機構進行在線監(jiān)控，對整個系統(tǒng)的11個模擬量進行實時監(jiān)視。（3）控制方式由

16、操作員在上位機上進行選擇。（4）集中優(yōu)先原則。僅在就地方式下，司機可以在現場的電控箱啟/停設備。一旦操作員在集控室選擇了集中控制模式，位于設備現場的電控箱的“啟動”按鈕失效。在集中模式下，如果出現緊急情況，設備司機在現場可以停止設備的運行。（5）系統(tǒng)選擇功能。系統(tǒng)在原料選擇上操作員可根據需要做出選擇。（6）試車功能。在集中解鎖模式，提供了在集控室進行試車調試的功能。（7）參控設備逆煤流啟動、順煤流停止。（8）所有參控設備具有緊急停車功能，即不論該設備當前控制狀態(tài)是集中還是就地，集中控制室的急停按鈕將停止所有參控設備。（9）事故處理和記錄功能，實時顯示故障點和故障原因。2.2.3 控制方案選擇通

17、過對煤泥烘干設備生產的工藝流程的分析，本設計采用了以下控制方案：如圖2-2所示，系統(tǒng)由一臺siemens plc為控制中心（位于集中控制柜），控制所有數字和模擬i/o模塊。設備狀態(tài)通過數字輸入模塊（di）讀入，數字輸出模塊（do）用于設備控制，外部連續(xù)變化的物理量的讀入在模擬量輸入模塊（ai）。圖2-2 控制系統(tǒng)結構圖3煤泥烘干設備控制系統(tǒng)硬件設計3.1 plc的選型在現代化的工業(yè)生產設備中，有大量的數字量及模擬量的控制裝置，例如電機的起停，電磁閥的開閉，溫度、壓力、風門開度的設定與控制等等。工業(yè)現場中的這些自動控制問題，采用可編程序控制器（plc）來解決自動控制系統(tǒng)問題已成為最有效的工具之一

18、，對plc的正確選擇是非常重要。3.1.1 可編程控制器的特點第一，可靠性高、抗干擾能力強，平均故障時間為幾十萬小時。而且plc采用了許多硬件和軟件抗干擾措施。第二，編程簡單、使用方便目前大多數plc采用繼電器控制形式的梯形圖編程方式，很容易被操作人員接受。一些plc還根據具體問題設計了如步進梯形指令等，進一步簡化了編程。第三，設計安裝容易，維護工作量少。第四，適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境，采用封裝的方式，適合于各種震動、腐蝕、有毒氣體等的應用場合。第五，與外部設備連接方便，采用統(tǒng)一接線方式的可拆裝的活動端子排，提供不同的端子功能適合于多種電氣規(guī)格。第六，功能完善、通用性強、體積小、能耗低、性能價格比

19、高4。3.1.2可編程控制器的分類及應用根據硬件結構的不同，可以將plc分為整體式、模塊式、和混合式。整體式又叫做單元或箱體式，它的體積小、價格低，小型plc一般采用整體式結構。大、中型plc一般采用模塊式結構，主要由機架和模塊組成。目前，plc在國內外已廣泛應用于鋼鐵、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)，使用情況大致可歸納為如下幾類。（1）開關量的邏輯控制這是plc最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產線

20、、電鍍流水線等。（2）模擬量控制在工業(yè)生產過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現模擬量（analog） 和數字量（digital）之間的a/d轉換及d/a轉換。plc廠家都生產配套的a/d和d/a轉換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。（3）運動控制plc可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構配置來說，早期直接用于開關量i/o模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構，現在一般使用專用的運動控制模 塊。如可驅動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要plc廠家的產品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機

21、器人、電梯等場合。（4）過程控制過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，plc能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。pid調節(jié)是一般閉環(huán)控制 系統(tǒng)中用得較多的調節(jié)方法。大中型plc都有pid模塊，目前許多小型plc也具有此功能模塊。pid處理一般是運行專用的pid子程序。過程控制在冶 金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。3.1.3可編程控制器的工作過程plc采用了一種不同于一般微型計算機的的運行方式掃描技術，既輸入采樣，用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作為一個掃描周期。不過嚴格地來說掃描周期還包括自診斷.通信等，如圖1.1.2

22、所示。圖3-1 plc的掃描運行方式（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，plc以掃描方式依次地讀入所有的數據和狀態(tài)，并將它們存入i/o映象區(qū)的相應單元內。輸入采樣結束后，轉入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入數據和狀態(tài)發(fā)生變化，i/o映象區(qū)的相應單元的數據和狀態(tài)也不會改變。所以輸入如果是脈沖信號，它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。（2）用戶程序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，plc的cpu總是由上而下，從左到右的順序依次的掃描梯形圖。并對控制線路進行邏輯運算，并以此刷新該邏輯線圈或輸出線圈在系統(tǒng)ram存儲區(qū)中對應位的狀態(tài)?；蛘叽_定是否要執(zhí)行該梯形

23、圖所規(guī)定的特殊功能指令。例如：算術運算.數據處理.數據傳達等。（3）輸出刷新階段在輸出刷新階段，cpu按照i/o映象區(qū)內對應的數據和狀態(tài)刷新所有的數據鎖存電路，再經輸出電路驅動響應的外設。這時才是plc真正的輸出4。3.1.4可編程控制器（plc）的選擇基本原則在應用plc系統(tǒng)設計時，應遵循以下的基本原則，才能保證系統(tǒng)工作的穩(wěn)定。（1）最大限度地滿足被控對象的控制要求；（2）系統(tǒng)結構力求簡單；（3）系統(tǒng)工作要穩(wěn)定、可靠；（4）控制系統(tǒng)能方便的進行功能擴展、升級；（5）人機界面友好8。3.1.5可編程控制器（plc）的選擇為了實現能源的充分利用和生產的需要，依據plc的特點及應遵循的基本原則本系

24、統(tǒng)采用s7-300系列plc完成數據的采集和對設備的電機啟動、運行和停止的控制任務?；趕7-300 plc的編程step 7軟件,采用模塊化的程序設計方法，大量采用代碼重用，減少軟件的開發(fā)和維護。s7300不同的cpu模塊的性能有較大的差別，在選擇cpu模塊時，應考慮開關量和模擬量模塊的擴展能力，程序存儲器與數據存儲器的容量，通信接口的個數等，當然還要考慮性能價格比，在滿足要求的前提下盡量降低硬件的成本10。本設計采用siemens 6es7-312-1ad10-0ab0 plc為控制中心，集成擴展兩個em321數字量輸入模塊、兩個em322數字量輸出模塊和兩個em331模擬量輸入模塊。模塊

25、i/o地址：di1 0-1di2 4-5do1 8-9do2 12-13ai1 320-335ai2 336-351（1）plc電源模塊本設計中添加ps 307電源模塊為plc控制系統(tǒng)提供24v直流電。ps 307負載電源模塊將120v/230v交流電壓轉換為24v直流工作電壓。電源模塊安裝在din導軌上（插槽1），緊靠在cpu或擴展機架的左側，使用電源連接器連接到cpu或擴展機架上。（2）cpu模塊根據s7-300系列312型cpu適用于全集成自動化，中等處理速度要求的特點，系統(tǒng)采用siemens 6es7-312-1ad10-0ab0 plc cpu模塊為控制中心。 （3）輸入模塊采用“s

26、m 321 di32 xdc24v”型號輸入模塊：di輸入點數為32個；電氣隔離為16組；額定輸入電壓為dc 24v。（4）輸出模塊采用“sm 322 do8xdc24v/2a”型號輸出模塊：do輸出點數為8個；電氣隔離為4組；輸出電流為2a；額定負載電壓為dc 24v。（5）模擬輸入模塊模擬量模塊的用途如圖：圖3-2 模擬量模塊的用途原理 在生產過程中，存在大量的物理量，如壓力、溫度、速度、旋轉速度、 ph 值、粘度等。為了實現自動控制，這些模擬信號需要被plc處理。傳感器測量傳感器利用線性膨脹、角度扭轉或電導率變化等原理來測量物理量的變化。變送器測量變送器將傳感器檢測到的變化量轉換為標準的

27、模擬信號，如: 500mv, 10v, 20ma, 4.20ma。這些標準的模擬信號將接到模擬輸入模塊上。模數轉換器 必須把模擬值轉換為數字量，才能被cpu處理。模擬輸入模塊中的adc（模數轉換器）用來實現轉換功能。模數轉換是順序執(zhí)行的，也就是說每個模擬通道上的輸入信號是輪流被轉換的。結果存儲器 模數轉換的結果存在結果存儲器中，并一直保持到被一個新的轉換值所覆蓋?？捎谩發(fā) piw”指令來訪問模數轉換的結果。模擬輸出 傳遞指令“t pqw.” 用來向模擬輸出模塊中寫模擬量的數值（由用戶程序計算所得），該數值由模塊中的dac（數模轉換器）變換為標準的模擬信號。模擬執(zhí)行器 采用標準模擬輸入信號的模擬

28、執(zhí)行器可以直接連接到模擬輸出模塊上10。本設計只要求采集模擬量并顯示數據，故采用“sm 331 ai8x16位”型號模擬輸入模塊：4個通道組中各有4點輸入；每通道組可組態(tài)電壓或者電流；每通道組任意選擇量程。并且在step 7 中,可以用fc105 “scale”（標量值）和fc106 “unscale”（非標量值）塊來讀取和輸出模擬值。這些fc在step 7標準庫中提供，標準庫位于 “ti-s7-converting blocks” 子文件夾中。3.2上位機的選型3.2.1上位機在控制系統(tǒng)中的作用(1)上位機在控制系統(tǒng)中可以完成對plc的控制管理。它通過與plc組成通訊網絡，按照其協議進行數據

29、通訊，來獲得生產現場數據，并據此判斷各臺plc及生產設備的運行清況，在屏幕上顯示出來。(2)上位機還可以控整個生產過程，發(fā)生故障時不僅能及時用醒目的方式報警，而且可以對其原因進行分析，在屏幕上給出故障發(fā)生點、故障原因和解決措施等。(3)可進行對原材料的消耗、生產周期、產品產量等眾多數據進行統(tǒng)計，給出按時間(小時、日、月)或工號等各類報表等。(4)上位機可以提供良好的人機界面，簡化操作。在設計人機界面時，應該充分考慮到系統(tǒng)使用人員不一定對計算機知識十分了解，操作盡量簡化，使用方便。(5)容錯性能好。為了防止非操作人員的操作，可通過軟件設置口令保護;而對誤操作不予響應等安全措施11。3.2.2上位

30、機的選擇考慮到現場環(huán)境的限制，本設計中選用工業(yè)控制計算機。該系統(tǒng)的控制模式是pc機+plc模式，即上位機采用工業(yè)控制計算機，下位機為plc。在上位工控機上配置西門子公司wincc組態(tài)軟件。3.3其它元器件的選型（1）電源引入開關，使用閘刀開關，是一種結構簡單而應用最廣泛的手動電器。在低壓電路，一般用拉將電路與電源隔離，或作為不頻繁接通和分斷電路之用。刀開關主要根據電源種類、電壓等級、電動機容量、所需極數及使用場合來選用。根據電機的功率要求，選擇hk系列閘刀開關hk260/3，額定電壓500v，額定電流60a。（2）熱繼電器是利用電流熱效應原理工作的。它是依靠電流流過發(fā)熱元件而產生的熱量，使雙金

31、屬片發(fā)生彎曲而推動執(zhí)行機構動作的一種保護電器，其主要用于電動機的過載保護、斷相及電流不平衡的保護，還可以用于其他電器設備發(fā)熱狀態(tài)的控制。熱繼電器用于電動機的過載保護。熱繼電器的選擇主要是根據電動機的額定電流來確定其型號與規(guī)格。熱繼電器的額定電流irt 應接近或略大于電動機的額定電流ied即irt =(0.951.05) ied （3-1）熱繼電器的整定電流值是指熱元件通過此值的20%時，熱繼電器應當在20min內動作。選用整定電流應于電動機額定電流一致。本設計中選用jr16b60/3型熱繼電器。（3）熔斷器fu是一種簡單而有效的一次性保護電器。其串接在電路中，主要起短路保護作用。fu對電動機進

32、行保護，ir = (1.52.5) ied （3-2）式中：ir-熔體的額定電流ied-電動機的額定電流本設計中選用rc1-100，額定電流100a。（4） 接觸器km要根據電動機的額定電流選擇，本系統(tǒng)中出km4選擇cj10-10外，其它的都選擇cj10-2014。（5）傳感器采集壓力和溫度模擬量信號轉化成數字量信息。1）采集溫度信號本次設計采用“sbwr/z系列一體化溫度變送器”。1300、1000、300量程的溫度變送器分別安裝在爐膛、干燥機入口、干燥機出口和引風機入口，用來監(jiān)測爐膛溫度、干燥機入口溫度、干燥機出口溫度和引風機入口溫度。儀表主要特點：1.二線制傳送，無需補償導線；2.抗干擾

33、能力強，遠傳性能好； 3.結構簡單、合理，安裝方便；4.小型化、安全可靠，使用壽命長；5.三線制、二線制輸入方法通用；6.精度高、功耗低、使用環(huán)境溫度范圍寬、工作穩(wěn)定可靠。 工作原理：熱電偶或熱電阻傳感器被測溫度轉換成電信號，再將該信號送入變送器的輸入網絡，該網絡包含調零和熱電偶補償等相關電路。經調零后的信號輸入到運算放大器進行信號放大，放大的信號經v/i轉換器運算處理后以4-20ma直流電流輸出后輸入plc。2)采集壓力信號本次設計采用采集壓力信號采用“pmc 陶瓷傳感器”?！?4kp0kp”量程的溫度變送器分別安裝在在爐膛、干燥機入口、干燥機出口和引風機入口，用來監(jiān)測爐膛壓力值、干燥機入口

34、壓力值、干燥機出口壓力值和引風機入口壓力值。工作原理：陶瓷膜片受壓之后會產生微小的偏移，使陶瓷膜片的電容量發(fā)生同比例的變化，并被陶瓷傳感器上的電極檢測。信號傳送為二線制，4-20ma電流。（6）執(zhí)行器用來調節(jié)風門開度本設計采用dkj系列角行程電動執(zhí)行機構，是自動調節(jié)系統(tǒng)的終端執(zhí)行單元。接受遠程控制信號，自動地操縱調節(jié)機構，完成調節(jié)任務。分別安裝在鼓風機、引風機風門上，控制風門開度。（7）猾差調速控制干燥機轉速4煤泥烘干設備控制系統(tǒng)軟件設計4.1 plc程序的設計4.1.1編程資源概述step 7 v5.0 編程軟件提供下列功能：功能塊圖編輯器支持單輸入指令。運行模式下的程序編輯特征允許正在運行

35、的程序下載改動，不影響程序的執(zhí)行。語句表狀態(tài)為操作數、狀態(tài)標志及堆棧數值提供指令結尾狀態(tài)更新。觸發(fā)暫停特征允許您收集子程序與中斷數據以及暫停狀態(tài)，直到您已經檢查完數據。包括新指令支持cpu 312.如果已經為項目指定了plc類型，指令樹將用紅色 x: 表示任何對plc有效的指令?？梢詮膍icrosoft excel向符號表復制粘貼數據。可與符號名一同使用間接注釋。打印功能及打印預覽顯示?？梢韵蚰_注添加目標名(pou、符號表、狀態(tài)圖、數據塊)；也可以指定打印機是否支持彩色打印。 梯形圖及功能塊圖編輯器允許選擇多個相鄰網絡并進行剪切、復制及粘貼操作。在梯形圖及功能塊圖程序編輯器內，可以同時顯示操作

36、數的符號及絕對地址。在梯形圖及功能塊圖程序編輯器內，打開符號尋址視圖及符號信息表特征后，可以在各網絡后顯示符號賦值及注釋18。4.1.2 i/o點數分配plc常見的輸入設備有按鈕、行程開關、接近開關、轉換開關、撥碼器、各種傳感器等，輸出設備有繼電器、接觸器、電磁閥等。正確地連接輸入和輸出電路，是保證plc安全可靠工作的前提。根據設計要求，本控制系統(tǒng)所需的plc輸入設備主要有按鈕、傳感器及設備的故障輸入；輸出設備主要有接觸器、執(zhí)行器和報警顯示燈。根據示意圖和控制要求可知，該系統(tǒng)控制中心plc需要33個輸入點和26個輸出點，其地址分配如下：表4-1 i/o地址的分配表符號名地址數據類型中文含義if

37、bd903irun903ifbd904irun904ifbd905irun905ifbd908irun908ifbd911irun911ifbd912irun912ifbd914irun914ifbd915irun915ifbd916irun916ifbd918irun918ifbd919irun919ifbd920irun920ifbdspd0irunspd0ifbdspd1irunspd1irun917spdi0spdi1spdi2qctrl903qctrl904qctrl905qctrl908qctrl911qctrl912qctrl914qctrl915qctrl916qctrl918

38、qctrl919qctrl920qctrlspd0qctrlspd1spo0spo1qopen_yinfengqclose_yinfengqopen_yandaoqclose_yandaoqopen_gufengqclose_gufengspo2qsys_preqsys_remloc1qsys_remloc2aitemp_lutangaitemp_ganzaorukouaitemp_ganzaochukouaitemp_yinfengrukouaiprss_lutangaiprss_ganzaorukouaiprss_ganzaochukouaiprss_yinfengrukouaiperc_

39、yinfengaiperc_yandaoaiperc_gufeng備用模擬輸入0備用模擬輸入1備用模擬輸入2i 0.0i 0.1i 0.2i 0.3i 0.4i 0.5i 0.6i 0.7i 1.0i 1.1i 1.2i 1.3i 1.4i 1.5i 1.6i 1.7i 4.0i 4.1i 4.2i 4.3i 4.4i 4.5i 4.6i 4.7i 5.0i 5.1i 5.2i 5.3i 5.4i 5.5i 5.6i 5.7q 8.0q 8.1q 8.2q 8.3q 8.4q 8.5q 8.6q 8.7q 9.0q 9.1q 9.2q 9.3q 9.4q 9.5q 9.6q 9.7q 12.0

40、q 12.1q 12.2q 12.3q 12.4q 12.5q 12.6q 12.7q 13.0q 13.1piw 320piw 322piw 324piw 326piw 328piw 330piw 332piw 334piw 336piw 338piw 340piw 342piw 344piw 345boolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolbool

41、boolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolboolintintintintintintintintintintintintintint903禁啟903運行904禁啟904運行905禁啟905運行908禁啟908運行911禁啟911運行912禁啟912運行914禁啟914運行915禁啟915運行916禁啟916運行918禁啟918運行919禁啟919運行920禁啟920運行備用設備0禁啟備用設備0運行備用設備1禁啟備用設備1運行917運行備用輸入0備用輸入1備用輸入2903控制9

42、04控制905控制908控制911控制912控制914控制915控制916控制918控制919控制920控制spd0控制spd1控制備用輸出0備用輸出1引風風門開引風風門關事故煙道開事故煙道關鼓風風門開鼓風風門關備用輸出2系統(tǒng)預告集中/就地1集中/就地2爐膛溫度干燥機入口溫度干燥機出口溫度引風機入口溫度爐膛壓力干燥機入口壓力干燥機出口壓力引風機入口壓力引風風門開度事故煙道開度鼓風風門開度備用模擬輸入0備用模擬輸入1備用模擬輸入24.1.3 plc邏輯控制（1）流程設備（903，904，905，908，911，912，919，920）急停邏輯：在系統(tǒng)急停位置位的掃描周期，切換到集中模式，所有設備

43、停止。狀態(tài)轉換邏輯：在就地/集中狀態(tài)之間無擾切換。開車預告邏輯：在所有設備電源正常、未禁啟且無其它故障情況下，預告允許；在急?；蛲＼嚑顟B(tài)下，預告禁止。開車邏輯：關閉引風機風門；開920；開912；開引風機風門；開919；開911； 開908； 關閉煙道風門；開905；開903或開904或開903和904。停車邏輯：與上述過程相反，下游設備延時停止。任何設備故障停止時，連鎖邏輯有效。（2）非流程設備（914，915，916，917，918）914，915，916，918屬于非流程設備，在該系統(tǒng)中屬于集中手動控制設備。不參加連鎖開車停車過程，單臺控制。917只返回運行信號，不能對其進行控制。（3）

44、閉鎖邏輯設備啟動遵循逆煤流啟動，順煤流停止的原則。在某臺設備發(fā)生意外停車故障時，連鎖停止上游設備。閉鎖關系如下：920閉鎖912908，912，919閉鎖905905閉鎖904（原料來源為904時）905閉鎖903（原料來源為903時）（4）設備的就地啟停 設備就地控制箱一般安裝在該設備附近，在就地箱上，對于每臺設備都有下面一些器件：電源指示燈，紅色；啟動按鈕，綠色；停止按鈕，紅色；在“系統(tǒng)就地”狀態(tài)下，設備的啟?？刂仆耆坏浆F場就地箱。此時，按啟動按鈕將啟動該設備；按停止按鈕將使設備停止；在“系統(tǒng)集中”狀態(tài)下，在現場就地箱無法啟動設備，可以停止設備。4.1.4 plc程序設計本程序設計為主程

45、序、子程序結構。每次掃描都要執(zhí)行的部分設計為主程序；系統(tǒng)預設部分、流程設備集中運行控制部分、流程設備集中停止控制部分、非流程設備集中控制部分、模擬量控制部分等在執(zhí)行相應的任務時調用到的部分設計成相應的子程序。（1）主程序ob1圖4-2主程序ob1主程序obi結構如圖4-2所示。當程序開始掃描時，首先要調用系統(tǒng)預設子程序完成系統(tǒng)工作模式選擇以及開車報警等功能。在完成系統(tǒng)預設后自動調用流程設備開車、流程設備停車、非流程設備控制、模擬量控制子程序，通過系統(tǒng)設置完成流程設備開車、停車功能；非流程設備開車以及停車功能；模擬量監(jiān)視及控制功能。（2）系統(tǒng)預設子程序圖4-3系統(tǒng)預告子程序系統(tǒng)預告子程序如圖4-

46、3所示。系統(tǒng)預設要求設置流程設備、非流程設備的就地/集中控制模式，模式之間自由切換，且在切換的同時，保持設備的運行狀態(tài)；系統(tǒng)所有設備禁啟信號輸入系統(tǒng)且保存；在集中控制模式下，任何一臺設備出現禁啟信號后系統(tǒng)不能啟動；在所有設備電源正常、未禁啟且無其它故障情況下，預告允許30秒鐘，保證安全。（2）流程設備開車子程序 圖4-4流程設備開車子程序流程設備開車子程序如圖4-4所示。在集中控制模式下，在按擊“開車”按鈕后，系統(tǒng)自動開車，首先關閉引風機風門；在關閉引風機風門后，系統(tǒng)延時，達到定時后自動開循環(huán)水泵（920）；在開循環(huán)水泵（920）后，系統(tǒng)延時，達到定時后自動開引風機（912），同時循環(huán)水泵閉鎖

47、引風機，即當循環(huán)水泵停車時引風機連鎖停車；在開引風機（912）后，系統(tǒng)延時，達到定時后自動開引風機風門；在開引風機風門后，系統(tǒng)延時，達到定時后自動開產品出料膠帶運輸機（919）；在開產品出料膠帶運輸機（919）后，系統(tǒng)延時，達到定時后自動開螺旋輸送機（911）；在開螺旋輸送機（911）后，系統(tǒng)延時，達到定時后自動開滾筒干燥機（908）；在開滾筒干燥機（908）后，系統(tǒng)延時，達到定時后自動關閉煙道風門；在關閉煙道風門后，系統(tǒng)延時，達到定時后自動開入料密封刮板輸送機（905），同時滾筒干燥機、引風機和產品出料膠帶運輸機閉鎖入料密封刮板輸送機，即當滾筒干燥機、引風機或產品出料膠帶運輸機停車時入料密封

48、刮板輸送機連鎖停車；在開入料密封刮板輸送機（905）后，系統(tǒng)延時達到定時后，選擇“904原料”開刮板輸送機（904），選擇“903原料”開刮板輸送機（903），同時入料密封刮板輸送機閉鎖刮板輸送機，即當入料密封刮板輸送機停車時刮板輸送機連鎖停車。也可以采用集中手動控制“開/?！痹O備。但是要求按照工藝流程要求順序啟停設備，防止出現故障。在“手動”模式下同樣滿足閉鎖關系。（3）流程設備停車子程序圖4-5流程設備停車子程序流程設備停車子程序，如圖4-22所示。在集中控制模式下，在按擊“停車”按鈕后，系統(tǒng)自動停車刮板輸送機并啟動延時；在停刮板輸送機（903）、（904）后，系統(tǒng)延時達到定時后停入料密封

49、刮板輸送機（905）；在停入料密封刮板輸送機（905）后，系統(tǒng)延時達到定時后停關煙道風門；在停關煙道風門后，系統(tǒng)延時達到定時后停滾筒干燥機（908）；在停滾筒干燥機（908）后，系統(tǒng)延時達到定時后停螺旋輸送機（911）；在停螺旋輸送機（911）后，系統(tǒng)延時達到定時后停產品出料膠帶運輸機（919）；在停產品出料膠帶運輸機（919）后，系統(tǒng)延時達到定時后停開引風風門；在停開引風風門后，系統(tǒng)延時達到定時后停引風機（912）；在停引風機（912）后，系統(tǒng)延時達到定時后停循環(huán)水泵（920）；，在停循環(huán)水泵（920）后，系統(tǒng)延時達到定時后停關引風風門。同樣可以在集中手動模式下，手動控制停止設備。（3）非流

50、程設備控制子程序圖4-6非流程設備控制子程序非流程設備控制子程序，如圖4-32所示。在集中控制模式下，非流程設備采用集中手動控制。其中上煤機（917）只返回運行信號，不能對其進行控制。（3）模擬量控制子程序圖4-7模擬量爐膛溫度控制子程序模擬量控制子程序以模擬量爐膛溫度為例說明，采用功能塊fc105控制。如圖4-33所示。標準塊fc105用于模擬量輸入的規(guī)范化。在step 7的“standard library”庫中提供了該程序塊。其參數的定義如下：in in輸入端的模擬值可直接從模塊上讀取或從一個整數格式的數據接口上讀取。lo_lim,hi_lim lo_lim (下界) 和hi_lim (

51、上界) 輸入參數用于定義規(guī)范化的物理量范圍。out 規(guī)范化后的值（實際物理量）以實數格式從out端輸出。bipolar bipolar輸入端用來決定是否負數也被轉換。在本例中，標志位 m0.0為“0”表示輸入信號是單極性的。ret_val 如果該程序塊執(zhí)行無誤，則ret_val端輸出為0。爐膛的溫度以“”為單位來測量，溫度變送器在溫度為最大溫度設定值時對應輸出電流值為20ma，模擬模塊的轉換值27648對應于輸入模擬量為20ma。將這個值轉化為實際物理量，該操作稱為模擬量的“規(guī)范化”。標準塊 fc 105計算函數需要輸入一個整型值，并將其轉換為一個實際工程值。設定最低、高限額（ lo_lim和

52、hi_lim ），通過計算將輸出結果寫入plc內存。使用的函數方程如下： out=(float(in)-k1)/(k2-1)*(hi_lim-lo_lim)+lo_lim （4-1）常數k1及k2設定，依據輸入值的極性（單極或雙極）。雙極：假定輸入整數值為-27648和27648之間，k1 = -27648.0和k2 = 27648.0。單極：假定輸入整數值為0和27648之間， k1 = 0.0和k2 = 27648.0。如果輸入整數值大于k2且貼近hi_lim 端設定值則返回一個錯誤。如果輸入整數值小于k1且貼近lo_lim端設定值也返回一個錯誤。4.2上位機程序設計4.2.1概述wincc程序是調度室操作員與整個集中控制系統(tǒng)交互的界面，是控制中心。它負責監(jiān)視全車間或局部系統(tǒng)的設備運行狀態(tài)、選擇集中或就地控制程序、配置系統(tǒng)模擬量的定標值和顯示其當前值和趨勢圖、捕捉并記錄設備運行故障等。整個wincc程序界面主要由下面的畫面組成：主控制