基于netlinx網(wǎng)絡(luò)的混礦流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

遼寧工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）PAGE遼寧工業(yè)大學(xué)PLC技術(shù)及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)（論文）題目：基于NetLinx網(wǎng)絡(luò)的混礦流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本科生課程設(shè)計(jì)（論文）PAGEIII課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及評(píng)語(yǔ)院（系）：電氣工程學(xué)院教研室：自動(dòng)化學(xué)號(hào)學(xué)生姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)自動(dòng)化102課程設(shè)計(jì)（論文）題目基于NetLinx網(wǎng)絡(luò)的混礦流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)課題完成的功能：在氧化鋁生料漿配料過(guò)程中，需要將混礦原料輸送到球磨機(jī)中。采用羅克韋爾公司的NetLinx三層網(wǎng)絡(luò)完成混礦流量的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該控制系統(tǒng)的功能包括：1、實(shí)現(xiàn)皮帶秤的啟停功能；2、實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖功能；3、實(shí)現(xiàn)混礦流量的控制功能。設(shè)計(jì)任務(wù)及要求：1、控制系統(tǒng)采用羅克韋爾公司的NetLinx三層網(wǎng)絡(luò)；2、完成Ethernet,ControlNet,DeviceNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的配置和規(guī)劃；3、完成方案設(shè)計(jì)和I/O分配表；4、完成硬件設(shè)計(jì)和軟件編程；5、離線運(yùn)行分析；6、撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)論文技術(shù)參數(shù)：1、電動(dòng)機(jī)的額定功率22Kw，額定電壓380V，額定電流7A，額定轉(zhuǎn)速1450rpm。2、混礦的流量范圍為60-80t/h；流量信號(hào)變化范圍，4~20mA。進(jìn)度計(jì)劃1、熟悉課程設(shè)計(jì)題目，查找及收集相關(guān)書(shū)籍、資料（2天）；2、設(shè)計(jì)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖（1天）；3、儀表、控制系統(tǒng)等設(shè)備的選型（1天）；4、程序開(kāi)發(fā)（4天）；5、撰寫(xiě)課設(shè)論文（1天）；6、設(shè)計(jì)結(jié)果考核（1天）；指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)及成績(jī)平時(shí)：論文質(zhì)量：答辯：總成績(jī)：指導(dǎo)教師簽字：年月日注：成績(jī)：平時(shí)20%論文質(zhì)量60%答辯20%以百分制計(jì)算

摘要生料漿配料過(guò)程是將赤泥漿、堿粉、混礦以及石灰石四種原料輸送入磨機(jī)中，進(jìn)行混合、研磨后形成鈣比、堿比以及水分等質(zhì)量指標(biāo)合格的生料漿。其中混礦是一個(gè)很重要的過(guò)程，在氧化鋁生料漿配料過(guò)程中，需要將混礦原料輸送到球磨機(jī)中。本文采用羅克韋爾公司的NetLinx三層網(wǎng)絡(luò)，以ControllogixPLC為控制器，采用Powerflex40變頻器控制電動(dòng)機(jī)。通過(guò)RsLogix5000編程軟件完成程序?qū)徲?jì)，將流量計(jì)檢測(cè)到的混礦流量反饋給PLC，通過(guò)PID調(diào)節(jié)輸出給變頻器控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。其中，電動(dòng)機(jī)的額定功率22Kw，額定電壓380V，額定電流7A，額定轉(zhuǎn)速1450rpm；同時(shí)，堿粉的流量范圍為20-40t/h，赤泥漿流量范圍為60-80t/h。最后通過(guò)RsLogix5000完成梯形圖編寫(xiě)。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了皮帶秤的啟停功能及聯(lián)鎖功能，最后通過(guò)離線運(yùn)行檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：混礦；PID；NetLinx；Controllogix目錄TOC\o"1-3"\f\h\z第1章緒論 1第2章課程設(shè)計(jì)的方案 22.1概述 22.2設(shè)計(jì)方案 4第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 53.1控制器選擇 53.2流量計(jì)及變頻器 73.3變頻器選擇 73.4Controlnet控制網(wǎng)絡(luò) 83.5I/O地址及接線圖 9第4章軟件設(shè)計(jì) 104.1流程圖 104.2PID參數(shù)設(shè)置 114.3程序編寫(xiě) 134.3.1混礦皮帶秤的啟停 134.3.2混礦流量控制 13第5章課程設(shè)計(jì)總結(jié) 15參考文獻(xiàn) 16PAGE16緒論在燒結(jié)法氧化鋁的配料過(guò)程中，配制生料漿的原料主要有：鋁土礦、石灰(或石渣)、生料煤、堿粉(純堿)、返回堿液以及生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)入的污水等。其中鋁土礦包括普礦和高鋁礦、高鐵礦、低鋁礦三種調(diào)整礦；返回堿液是后續(xù)工藝返回的碳分母液和硅渣的混合漿液。它們的化學(xué)成分主要是氧化鋁、氧化硅、氧化鐵、氧化鈣、氧化鈉和固定碳等。生料漿配料是氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程的重要工序，也是氧化鋁生產(chǎn)的能耗大戶(hù)，在要求生料漿配料穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)和質(zhì)優(yōu)的基礎(chǔ)上，降低堿耗，節(jié)約電能，對(duì)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益有著十分重要的意義。為了使生料漿的堿比控制趨于合理，針對(duì)現(xiàn)有加堿系統(tǒng)的狀況，需要對(duì)目前的加堿方式進(jìn)行改造，將螺旋給料機(jī)改為皮帶秤。改為皮帶秤的好處是加堿量可按工藝要求嚴(yán)格控制，得以提高、穩(wěn)定一次合格率，但需增加一臺(tái)皮帶秤，同時(shí)要對(duì)加堿倉(cāng)及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行改造。由于生料漿配料過(guò)程具有上述綜合復(fù)雜特性，因此難以采用現(xiàn)有的控制方法對(duì)生料漿的鈣比、堿比、水分指標(biāo)和磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)進(jìn)行控制，目前采用人工操作方式，更多的是依賴(lài)于操作員在配料過(guò)程中的大量工作，依賴(lài)于操作員的經(jīng)驗(yàn)是否合理以及操作是否精心，所以目前的控制現(xiàn)狀非常落后。為了滿(mǎn)足工藝要求和實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，不僅需要操作員對(duì)配料過(guò)程中的各種信息進(jìn)行判斷和決策后給出適當(dāng)?shù)某嗄酀{流量設(shè)定值、堿粉流量設(shè)定值、各臺(tái)磨機(jī)的混礦流量設(shè)定值、石灰石流量設(shè)定值和堿赤泥漿流量設(shè)定值，還需要對(duì)各個(gè)流量調(diào)節(jié)過(guò)程進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。在氧化鋁的生產(chǎn)工藝中，生料漿的制備是燒結(jié)法生產(chǎn)中的一項(xiàng)最重要工序之一，生料漿的各項(xiàng)指標(biāo)：水分、細(xì)度、堿比、鈣比、鋁硅比等能否滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，將直接影響熟料的質(zhì)量、窯的產(chǎn)能、窯的熱工制度及操作、熟料中氧化鈉、氧化鋁的溶出率和沉降槽的操作。生料漿生產(chǎn)過(guò)程中，由于原來(lái)的取樣、檢測(cè)手段落后：樣品人工化學(xué)分析的精度不高，時(shí)間較長(zhǎng)（約兩個(gè)小時(shí)），導(dǎo)致不能及時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)整原料配比，人工調(diào)節(jié)下料量準(zhǔn)確性差，造成一次配料合格率不高，二次調(diào)配工作量大，操作工作量大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，嚴(yán)重制約了生料漿合格率的提高和成份的穩(wěn)定，進(jìn)而影響著氧化鋁的產(chǎn)量及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。配料作為氧化鋁生產(chǎn)的第一道工序，配制生料漿指標(biāo)的好壞直接關(guān)系到熟料質(zhì)量的高低，“配料是基礎(chǔ)，燒結(jié)是關(guān)鍵”的思想已是廣大科技人員的共識(shí)?；谝?guī)則的專(zhuān)家系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)手工計(jì)算配比方法，提高了計(jì)算速度和配比精度。但專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)瓶頸問(wèn)題使得系統(tǒng)擴(kuò)展性差，不能適應(yīng)生產(chǎn)工序變化。

課程設(shè)計(jì)的方案概述目前，中鋁集團(tuán)中州分公司的配料工藝流程如圖2．1所示，配制合格生料漿主要分為調(diào)整配比和三次調(diào)配兩大過(guò)程，分別有四個(gè)工作崗位(飼料崗位、磨房崗位、槽上崗位、值班長(zhǎng)崗位)完成。(1)調(diào)整配比。調(diào)整配比由飼料崗位和磨房崗位負(fù)責(zé)，飼料崗位主要負(fù)責(zé)固體物料的下料，磨房崗位主要負(fù)責(zé)堿液的流量和磨機(jī)的開(kāi)停。在配制生料漿的過(guò)程中，飼料崗位工作人員根據(jù)槽上崗位下達(dá)的C指令(C指令指生料漿干物中CaO的百分含量)和入磨物料成分，確定各種固體物料下料量，并穩(wěn)定下料量，另還根據(jù)磨工通知及時(shí)調(diào)整和穩(wěn)定下料量，包括補(bǔ)充堿粉保證堿平衡；磨房崗位在N指令(N指令指生料漿干物中Na20的百分含量)指標(biāo)下，調(diào)整堿液量或下達(dá)調(diào)整下料量通知來(lái)控制和穩(wěn)定生料漿水分，另還結(jié)合細(xì)度和磨機(jī)狀況，穩(wěn)定磨機(jī)產(chǎn)能。配比調(diào)整后，各原料按一定的配比送入管磨機(jī)進(jìn)行濕磨，然后經(jīng)溜槽混合，流入緩沖槽。緩沖槽共有六個(gè)，其中1群、2撐、3舟管磨機(jī)磨制的生料漿混合后流入三個(gè)西緩沖槽，而錯(cuò)、5撐、甜、7撐管磨機(jī)磨制的生料漿混合后流入三個(gè)東緩沖槽，準(zhǔn)備進(jìn)行生料漿的三次調(diào)配。(2)三次調(diào)配。由于配比調(diào)整的滯后，從管磨機(jī)出來(lái)的生料漿往往難以滿(mǎn)足指標(biāo)要求，一般要進(jìn)行三次調(diào)配才能合格。生料漿的三次調(diào)配過(guò)程主要由槽上崗位負(fù)責(zé)，槽上崗位工作人員根據(jù)入磨物料成分及返回物料量不同，通過(guò)生、熟料指標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系分析，針對(duì)熟料指標(biāo)要求，結(jié)合當(dāng)前生料漿成分情況，確定入A、B、K槽的料漿指標(biāo)，并向飼料、磨房崗位下達(dá)C和N指令。三次調(diào)配的過(guò)程為：六個(gè)緩沖槽內(nèi)的生料漿通過(guò)緩沖泵打到A槽分料箱內(nèi)，進(jìn)行第一次調(diào)配，然后分配到16個(gè)A槽中；若A槽中的生料漿質(zhì)量相互間有波動(dòng)，但通過(guò)相互混合可基本滿(mǎn)足質(zhì)量要求，則將幾個(gè)A槽的生料漿相互混合后入B槽，進(jìn)行二次調(diào)配；9對(duì)于24個(gè)B槽的生料漿，通過(guò)三次調(diào)配進(jìn)行微調(diào)后可基本認(rèn)為合格，送往熟料窯燒結(jié)。生料漿配料是氧化鋁生產(chǎn)過(guò)程的重要工序，也是氧化鋁生產(chǎn)的能耗大戶(hù)，在要求生料漿配料穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)和質(zhì)優(yōu)的基礎(chǔ)上，降低堿耗，節(jié)約電能，對(duì)提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益有著十分重要的意義。為了使生料漿的堿比控制趨于合理，針對(duì)現(xiàn)有加堿系統(tǒng)的狀況，需要對(duì)目前的加堿方式進(jìn)行改造，將螺旋給料機(jī)改為皮帶秤。改為皮帶秤的好處是加堿量可按工藝要求嚴(yán)格控制，得以提高、穩(wěn)定一次合格率，但需增加一臺(tái)皮帶秤，同時(shí)要對(duì)加堿倉(cāng)及相關(guān)設(shè)備進(jìn)行改造。由于生料漿配料過(guò)程具有上述綜合復(fù)雜特性，因此難以采用現(xiàn)有的控制方法對(duì)生料漿的鈣比、堿比、水分指標(biāo)和磨機(jī)負(fù)荷狀態(tài)進(jìn)行控制，目前采用人工操作方式，更多的是依賴(lài)于操作員在配料過(guò)程中的大量工作，依賴(lài)于操作員的經(jīng)驗(yàn)是否合理以及操作是否精心，所以目前的控制現(xiàn)狀非常落后。為了滿(mǎn)足工藝要求和實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)，不僅需要操作員對(duì)配料過(guò)程中的各種信息進(jìn)行判斷和決策后給出適當(dāng)?shù)某嗄酀{流量設(shè)定值、堿粉流量設(shè)定值、各臺(tái)磨機(jī)的混礦流量設(shè)定值、石灰石流量設(shè)定值和堿赤泥漿流量設(shè)定值，還需要對(duì)各個(gè)流量調(diào)節(jié)過(guò)程進(jìn)行手動(dòng)調(diào)整。

在氧化鋁的生產(chǎn)工藝中，生料漿的制備是燒結(jié)法生產(chǎn)中的一項(xiàng)最重要工序之一，生料漿的各項(xiàng)指標(biāo)：水分、細(xì)度、堿比、鈣比、鋁硅比等能否滿(mǎn)足生產(chǎn)要求，將直接影響熟料的質(zhì)量、窯的產(chǎn)能、窯的熱工制度及操作、熟料中氧化鈉、氧化鋁的溶出率和沉降槽的操作。生料漿生產(chǎn)過(guò)程中，由于原來(lái)的取樣、檢測(cè)手段落后：樣品人工化學(xué)分析的精度不高，時(shí)間較長(zhǎng)（約兩個(gè)小時(shí)），導(dǎo)致不能及時(shí)準(zhǔn)確地調(diào)整原料配比，人工調(diào)節(jié)下料量準(zhǔn)確性差，造成一次配料合格率不高，二次調(diào)配工作量大，操作工作量大，勞動(dòng)強(qiáng)度高，嚴(yán)重制約了生料漿合格率的提高和成份的穩(wěn)定，進(jìn)而影響著氧化鋁的產(chǎn)量及其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。配料作為氧化鋁生產(chǎn)的第一道工序，配制生料漿指標(biāo)的好壞直接關(guān)系到熟料質(zhì)量的高低，“配料是基礎(chǔ)，燒結(jié)是關(guān)鍵”的思想已是廣大科技人員的共識(shí)?；谝?guī)則的專(zhuān)家系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)手工計(jì)算配比方法，提高了計(jì)算速度和配比精度。但專(zhuān)家系統(tǒng)的知識(shí)瓶頸問(wèn)題使得系統(tǒng)擴(kuò)展性差，不能適應(yīng)生產(chǎn)工序變化。圖2.1配料工藝流程設(shè)計(jì)方案本系統(tǒng)采用羅克韋爾公司的Contrologix為控制器，采用Powerflex40變頻器控制電動(dòng)機(jī)。其中，電動(dòng)機(jī)的額定功率22Kw，額定電壓380V，額定電流7A，額定轉(zhuǎn)速1450rpm；同時(shí)，混礦的流量范圍為60-80t/h。最后通過(guò)RsLogix5000完成梯形圖編寫(xiě)。本次課程設(shè)計(jì)主要是運(yùn)用工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)及PLC等相關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)混礦流量控制系統(tǒng)。在氧化鋁生料漿配料過(guò)程中，需要將混礦原料輸送到球磨機(jī)中。本文采用羅克韋爾公司的NetLinx三層網(wǎng)絡(luò)，以ControllogixPLC為控制器，將流量計(jì)檢測(cè)到的混礦流量反饋給PLC，通過(guò)PID調(diào)節(jié)輸出給變頻器控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了皮帶秤的啟停功能及聯(lián)鎖功能，最后通過(guò)離線運(yùn)行檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。圖2.2為混礦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖圖2.2混礦系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)控制器選擇Rockwell內(nèi)有三種控制器分別為CompactLogix，F(xiàn)lexLogix，ControlLogix。CompactLogix提供了一個(gè)從單機(jī)到分布式應(yīng)用系統(tǒng)的Logix解決方，案。其中1769-L35E控制器不僅具有增強(qiáng)的處理性能，支持多達(dá)30個(gè)的本塊1769

I/O模塊，還內(nèi)置有可進(jìn)行實(shí)時(shí)

I/O控制的100Mbps

EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)接口，與包括1769

I/O模塊在內(nèi)的多種I/O模塊在內(nèi)的多種I/O模塊一起實(shí)現(xiàn)分布式I/O擴(kuò)展。

一個(gè)最簡(jiǎn)單的CompactLogix單機(jī)系統(tǒng)可以只由一個(gè)獨(dú)立的控制器一組I/O模塊和電源組成。

CompactLogix控制器可與其他控制器一起構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)：

多個(gè)控制器通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，進(jìn)行通訊和數(shù)據(jù)共享。

每個(gè)CompactLogix控制器可以通過(guò)DeviceNet或EtherNet/IP（僅1769-L3XE控制器），使用各種不同系列的I/O進(jìn)行分布式擴(kuò)展。對(duì)于1769Compact

I/O每個(gè)I/O站可支持最多3個(gè)I/O模塊組，最多30個(gè)模塊。

支持多層網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫集成和數(shù)據(jù)路由。這意味著用戶(hù)可以方便地自動(dòng)實(shí)現(xiàn)跨多層網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程設(shè)備訪問(wèn)，組態(tài)和診斷。例如：在控制室布置的1769-L35E

CompactLogix控制器，通過(guò)DeviceNet現(xiàn)場(chǎng)總線連接現(xiàn)場(chǎng)的變頻器、軟啟動(dòng)、行程開(kāi)關(guān)等智能設(shè)備，通過(guò)EtherNet/IP連接上位機(jī)。則用戶(hù)無(wú)需附加編程，即可在上位機(jī)上直接對(duì)布置在現(xiàn)場(chǎng)的變頻器進(jìn)行遠(yuǎn)程組態(tài)。FlexLogix系統(tǒng)為工業(yè)控制提供了分散控制的方法。不僅I/O點(diǎn)能被分散到傳感器執(zhí)行器件附近，處理器也可分散到部分的Flex,FlexEx,Flex集成I/O模塊以上，遠(yuǎn)程控制其他的I/O模塊。FlexLogix處理器可以與網(wǎng)絡(luò)連接，用于分布式處理及分布式I/O。FlexLogix系統(tǒng)是Logix平臺(tái)和羅克韋爾自動(dòng)化集成架構(gòu)的一部分，意味著你可以最大程度地利用控制集成，程序重用，通訊靈活，使用方便，所以你無(wú)需花費(fèi)太多精力在設(shè)置，操作及維護(hù)上。ControlLogix系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)，并且模塊種類(lèi)不僅包括模擬量、數(shù)字量這些不同模塊，而且還有專(zhuān)門(mén)的運(yùn)動(dòng)控制模塊及相應(yīng)的全套的運(yùn)動(dòng)控制指令。這就可以為工業(yè)控制提供—種非常靈活并十分完整控制方案?？刂破鞑捎肅ontrollogix作為PLC，無(wú)論是高速離散控制、復(fù)雜過(guò)程控制、伺服控制，還是高速傳動(dòng)控制等各種應(yīng)用，借助單一的ControlLogix平臺(tái)，用戶(hù)只需掌握一種編程軟件，就能根據(jù)應(yīng)用要求的不同，選擇標(biāo)準(zhǔn)模塊，選擇標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)/總線得到所需的控制系統(tǒng)，如順控/安全連鎖系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)（DCS）、高速傳動(dòng)控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）等[5]。ControlLogix平臺(tái)不僅技術(shù)領(lǐng)先，而且在煙草、消費(fèi)品制造、冶金、電力[6]、石化、油氣輸送、造紙、水處理、地鐵、礦山以及汽車(chē)等各個(gè)行業(yè)中都有許多成功的應(yīng)用。ControlLogix平臺(tái)主要特點(diǎn)如下：所有模塊均可帶電插拔；用戶(hù)通過(guò)軟件刷新即可實(shí)現(xiàn)包括處理器在內(nèi)的各種模塊的升級(jí)；功能強(qiáng)大的Logix處理器處理器具有高速程序及數(shù)據(jù)處理能力，1K指令僅需0.06毫秒；單個(gè)處理器最多支持：128000開(kāi)關(guān)量或4000模擬量。用戶(hù)無(wú)需換處理器，通過(guò)替換更大容量的內(nèi)存即可擴(kuò)充系統(tǒng)處理能力；本身提供電池后備，從機(jī)架取出處理器后仍可保持?jǐn)?shù)據(jù)不丟失；IEC1131-3全面支持實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)內(nèi)核：多達(dá)32個(gè)任務(wù)，包括1個(gè)連續(xù)任務(wù)以及31個(gè)周期任務(wù)；有15個(gè)優(yōu)先級(jí)可選以保證重要任務(wù)優(yōu)先。每個(gè)任務(wù)中可編制32個(gè)主程序，并分別擁有單獨(dú)數(shù)據(jù)區(qū)。本系統(tǒng)采用Controllogix作為控制器，采用設(shè)備網(wǎng)模塊，使用1769IQ32作為數(shù)字量輸入模塊，采用1769OB16和1769OB32模塊為數(shù)字輸出模塊，以及模擬量輸入、輸出模塊各一個(gè)。其系統(tǒng)硬件圖如圖3.1。圖3.1控制器圖流量計(jì)及變頻器流量計(jì)的類(lèi)型分為差壓式，容積式，渦輪流量計(jì)及電磁流量計(jì)。差壓式流量計(jì)應(yīng)用范圍特別廣泛。在封閉管道的流量測(cè)量中各種對(duì)象都有應(yīng)用。如流體

方面：?jiǎn)蜗唷⒒煜?、潔凈、臟污、粘性流等；工作狀態(tài)方面：常壓、高壓、真空、常溫、高溫、低溫等；管徑方面：從幾mm到幾m；流動(dòng)條件方面：亞音速、音速、脈動(dòng)流等。它在各工業(yè)部門(mén)的用量約占流量計(jì)全部用量的1/4~1/3。容積式流量計(jì)按其測(cè)量元件分類(lèi)，可分為橢圓齒輪流量計(jì)、刮板流量計(jì)、雙轉(zhuǎn)子流量計(jì)、旋轉(zhuǎn)活塞流量計(jì)、往復(fù)活塞流量計(jì)、圓盤(pán)流量計(jì)、液封轉(zhuǎn)筒式流量計(jì)、濕式氣量計(jì)及膜式氣量計(jì)等。渦輪流量計(jì)在以下一些測(cè)量對(duì)象獲得廣泛應(yīng)用：石油、有機(jī)液體、無(wú)機(jī)液、液化氣、天然氣和低溫流體統(tǒng)在歐洲和美國(guó)，渦輪流量計(jì)在用量上是僅次于孔板流量計(jì)的天然計(jì)量?jī)x表，僅荷蘭在天然氣管線上就采用了2600多臺(tái)各種尺寸，壓力從0.8~6.5MPa的氣體渦輪流量計(jì)，它們已成為優(yōu)良的天然氣計(jì)量?jī)x表。電磁流量計(jì)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，大口徑儀表較多應(yīng)用于給排水工程；中小口徑常用于高要求或難測(cè)場(chǎng)合，如鋼鐵工業(yè)高爐風(fēng)口冷卻水控制，造紙工業(yè)測(cè)量紙漿液和黑液，化學(xué)工業(yè)的強(qiáng)腐蝕液，有色冶金工業(yè)的礦漿；小口徑、微小口徑常用于醫(yī)藥工業(yè)、食品工業(yè)、生物化學(xué)等有衛(wèi)生要求的場(chǎng)所。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合我們檢測(cè)混礦流量使用電磁流量計(jì)，電磁流量計(jì)在礦漿測(cè)量方面有著很多的應(yīng)用實(shí)例，測(cè)量效果比較可靠的。采用的為E+H的Promag53P電磁流量計(jì)。變頻器選擇電動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的負(fù)載不一樣，對(duì)變頻器的要求也不一樣。1．A:風(fēng)機(jī)和水泵是最普通的負(fù)載：對(duì)變頻器的要求最為簡(jiǎn)單，只要變頻器容量等于電動(dòng)機(jī)容量即可（空壓機(jī)、深水泵、泥沙泵、快速變化的音樂(lè)噴泉需加大容量）。B:起重機(jī)類(lèi)負(fù)載：這類(lèi)負(fù)載的特點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)沖擊很大，因此要求變頻器有一定余量。同時(shí)，在重物下放肘，會(huì)有能量回饋，因此要使用制動(dòng)單元或采用共用母線方式。C:不均行負(fù)載：有的負(fù)載有時(shí)輕，有時(shí)重，此時(shí)應(yīng)按照重負(fù)載的情況來(lái)選擇變頻器容量，例如軋鋼機(jī)機(jī)械、粉碎機(jī)械、攪拌機(jī)等。D:大慣性負(fù)載：如離心機(jī)、沖床、水泥廠的旋轉(zhuǎn)窯，此類(lèi)負(fù)載慣性很大，因此啟動(dòng)時(shí)可能會(huì)振蕩，電動(dòng)機(jī)減速時(shí)有能量回饋。應(yīng)該用容量稍大的變頻器來(lái)加快啟動(dòng)，避免振蕩。配合制動(dòng)單元消除回饋電能。2.長(zhǎng)期低速動(dòng)轉(zhuǎn)，由于電機(jī)發(fā)熱量較高，風(fēng)扇冷卻能力降低，因此必須采用加大減速比的方式或改用6級(jí)電機(jī)，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)在較高頻率附近。3.變頻器安裝地點(diǎn)必需符合標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境的要求，否則易引起故障或縮短使用壽命；變頻器與驅(qū)動(dòng)馬達(dá)之間的距離一般不超過(guò)50米，若需更長(zhǎng)的距離則需降低載波頻率或增加輸出電抗器選件才能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)電機(jī)的負(fù)載等因素本文采用常見(jiàn)的ABPowerflex40系列Controlnet控制網(wǎng)絡(luò)Controllogix控制器的ControlNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)羅克韋爾自動(dòng)化的A-B品牌可編程控制器（PLC）Controllogix機(jī)架具有有各種網(wǎng)絡(luò)的通信接口。其中它的ControlNet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3.2所示。本文采用的Controllogix機(jī)架共有13個(gè)插槽,包括一個(gè)Logix5555CPU,1756-ENBT,1756-CNBR,1756-DNB掃描模塊各一個(gè),以及一些輸入輸出模塊。它支持熱插拔技術(shù),并且ControlLogix5555可以選擇混合網(wǎng)絡(luò)通訊以滿(mǎn)足應(yīng)用需。1756-CNBR為Controllogix與ControlNet網(wǎng)絡(luò)接口的信息轉(zhuǎn)換模塊。Controllogix5555CPU可通過(guò)該模塊接入ControlNet網(wǎng)絡(luò)。圖3.2網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與ControlNet網(wǎng)絡(luò)連接的所有模塊一般有2個(gè)獨(dú)立的ControlNet通道A和B，可連接2個(gè)獨(dú)立的鏈路，每條介質(zhì)鏈路上支持99個(gè)節(jié)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)介質(zhì)冗余，也可實(shí)現(xiàn)處理器模塊的冗余。在通信和控制時(shí)，冗余的兩個(gè)鏈路及處理器模塊都在同時(shí)起相同的作用，當(dāng)A鏈路出現(xiàn)故障時(shí)，B鏈路仍起通信和控制作用，當(dāng)一個(gè)處理器出現(xiàn)故障時(shí)，另一個(gè)冗余處理器則承擔(dān)任務(wù)。因此這種處理器冗余方式解決了普通熱備系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)存在幾十毫秒的切換時(shí)間問(wèn)題，保證了控制的實(shí)時(shí)性和可靠性。I/O地址及接線圖由于存在聯(lián)鎖，必須是堿粉皮帶秤與赤泥漿泵都正常啟動(dòng)后，混礦皮帶秤才啟動(dòng)。若堿粉皮帶秤或赤泥漿泵停止，混礦皮帶秤立即停止。此次用了四個(gè)數(shù)字量輸入四個(gè)數(shù)字量輸出及一個(gè)模擬量輸入一個(gè)模擬量輸出輸入。系統(tǒng)的I/O分配見(jiàn)表3.1。表3.1I/O地址接線表數(shù)字量輸入數(shù)字量輸出I/O分配功能I/O分配功能I1.1堿粉皮帶啟動(dòng)O4.0混礦皮帶秤I1.17堿粉皮帶停止O3.4黃燈（檢測(cè)堿粉啟動(dòng)）I1.10赤泥漿泵啟動(dòng)O3.2紅燈（檢測(cè)赤泥啟動(dòng)）I1.2赤泥漿泵停止O3.6綠燈（混礦正常運(yùn)行）模擬量輸入模擬量輸出I.Ch0Data混礦流量計(jì)O.Ch0Data混礦流量輸出軟件設(shè)計(jì)流程圖圖4.1混礦控制系統(tǒng)流程圖程序編寫(xiě)混礦皮帶秤的啟?；斓V皮帶秤的啟停存在聯(lián)鎖，即堿粉皮帶秤和赤泥漿泵都啟動(dòng)后，混礦皮帶秤才啟動(dòng)；堿粉皮帶秤或赤泥漿泵有停止的，混礦皮帶秤就停止。其梯形圖見(jiàn)圖4.2。圖4.2控制皮帶秤啟停梯形圖混礦流量控制混礦流量控制的梯形圖見(jiàn)圖4.3及圖4.4。流量計(jì)檢測(cè)混礦流量送至I.Ch0Data，經(jīng)過(guò)PID調(diào)節(jié)，由O.Ch0Data輸出給變頻器。圖4.3流量檢測(cè)送回圖4.4PID控制編程PID參數(shù)設(shè)置單擊PID指令中的…圖標(biāo)，編輯Tuning配置頁(yè)面如圖4.5所示。其中TuningConstants參數(shù)Kp（比例）=2，Ki（積分）=0.2，Kd（微分）=0.0。圖4.5PID參數(shù)單擊Configuration配置頁(yè)面，編輯如圖4.3所示。其中LoopUpdateTime參數(shù)設(shè)置與其所在的周期任務(wù)PID_Control的周期參數(shù)一致為0.01秒，并且CVHighLimit=100%。圖4.6周期參數(shù)單擊Scaling配置頁(yè)面，編輯如圖4.7所示。其中PV參數(shù)的UnscaledMax=100，EngineerUnitMax=100，CV參數(shù)的Max=100。點(diǎn)擊應(yīng)用，確定PID參數(shù)配置完成。圖4.7點(diǎn)擊工具欄VerifyController圖標(biāo)，檢查所有程序是否有誤。如果存在錯(cuò)誤請(qǐng)根據(jù)錯(cuò)誤提示及時(shí)更正，如圖4.8所示。圖4.8課程設(shè)計(jì)總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)我做的是《基于NetLinx網(wǎng)絡(luò)的混礦流量控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)》。生料漿配料過(guò)程是將赤泥漿、堿粉、混礦以及石灰石四種原料輸送入磨機(jī)中，進(jìn)行混合、研磨后形成鈣比、堿比以及水分等質(zhì)量指標(biāo)合格的生料漿。其中混礦是一個(gè)很重要的過(guò)程，在氧化鋁生料漿配料過(guò)程中，需要將混礦原料輸送到球磨機(jī)中。本文采用羅克韋爾公司的NetLinx三層網(wǎng)絡(luò)，以ControllogixPLC為控制器，通過(guò)RsLogix5000編程軟件完成程序?qū)徲?jì)，將流量計(jì)檢測(cè)到的混礦流量反饋給PLC，通過(guò)PID調(diào)節(jié)輸出給變頻器控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了皮帶秤的啟停功能及聯(lián)鎖功能，最后通過(guò)離線運(yùn)行檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)采用羅克韋爾公司的Contrologix為控制器，采用Powerflex40變頻器控制電動(dòng)機(jī)。其中，電動(dòng)機(jī)的額定功率22Kw，額定電壓380V，額定電流7A，額定轉(zhuǎn)速1450rpm；同時(shí)，混礦的流量范圍為60-80t/h。最后通過(guò)RsLogix5000完成梯形圖編寫(xiě)?？刂破鞑捎肅ontrollogix作為PLC，無(wú)論是高速離散控制、復(fù)雜過(guò)程控制、伺服控制，還是高速傳動(dòng)控制等各種應(yīng)用，借助單一的ControlLogix平臺(tái)，用戶(hù)只需掌握一種編程軟件，就能根據(jù)應(yīng)用要求的不同，選擇標(biāo)準(zhǔn)模塊，選擇標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)/總線得到所需的控制系統(tǒng)，如順控/安全連鎖系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)（DCS）、高速傳動(dòng)控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）等?？刂凭W(wǎng)絡(luò)采用羅克韋爾三層工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)，NetLinx網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)將原有的DeviceNet網(wǎng)絡(luò)、ControlNet網(wǎng)絡(luò)與新一代的EtherNet/IP網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了整合，在各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層中都采用了統(tǒng)一的通用工業(yè)協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)之間信息路由和無(wú)縫連接，構(gòu)造了一個(gè)從車(chē)間到企業(yè)、從設(shè)備底層到管理信息層的開(kāi)放與集成的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。參考文獻(xiàn)[1]鄧?yán)?Controllogix系統(tǒng)使用手冊(cè).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009[2]李鳳閣，佟為明.電氣控制與可編程控制器應(yīng)用技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008[3]錢(qián)曉龍.ControlLogix系統(tǒng)電力行業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用培訓(xùn)教程.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008[4]黃允凱，談?dòng)⒆?深入淺出NetLinx網(wǎng)絡(luò)架構(gòu).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009[5]錢(qián)曉龍.循序漸進(jìn)CMS機(jī)器控制系統(tǒng).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009[6]白銳，柴天佑.堿赤泥漿流量的非線性智能PID控制.控制理論與應(yīng)用.2008，8，783-786[7]白銳，柴天佑，馬恩杰.生料漿配料過(guò)程綜合自動(dòng)化系統(tǒng).系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào).2007，6，2594-2598[8]趙維全，李鐵，熊輝.現(xiàn)場(chǎng)總線ControlNet技術(shù)及應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2003（2）：30－32.[9]浙江大學(xué)羅克韋爾自動(dòng)化技術(shù)中心.可編程序控制器系統(tǒng)[M].浙江大學(xué)出版社，2000:32－45.[10]蔡方偉，吳章維，張文鋼，秦彤.PLC冗余技術(shù)在高可靠性控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電氣傳動(dòng)，1999（3）：47－50.[11]劉彤軍，吳岡，劉剛.在Controllogix系統(tǒng)中CPU冗余熱備的實(shí)現(xiàn)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2000（5）：55－56.目錄TOC\o"1-2"\p""\h\z\u第一章總論 11.1項(xiàng)目概況 11.2研究依據(jù)及范圍 21.3結(jié)論 31.4建議 4第二章項(xiàng)目建設(shè)的背景和必要性 52.1項(xiàng)目建設(shè)的背景 62.2項(xiàng)目建設(shè)的必要性 7第三章項(xiàng)目服務(wù)需求分析 9第四章項(xiàng)目選址與建設(shè)條件 114.1選址原則 114.2項(xiàng)目選址 114.3建設(shè)條件 12第五章建設(shè)方案與設(shè)計(jì) 125.1建設(shè)規(guī)模與內(nèi)容 125.2總體規(guī)劃設(shè)計(jì) 135.3結(jié)構(gòu)方案 185.4主要配套設(shè)備 195.5給水工程 205.6排水工程 225.7電氣設(shè)計(jì) 235.8節(jié)能設(shè)計(jì) 26HYPERLINK\l"_Toc30084502