一个基于plcs7-200对水泥生产中窑头篦冷机弧形阀的控制

一个基于plcs7-200对水泥生产中窑头篦冷机弧形阀的控制内容摘要：

程序存储器。 存放应用软件的存储器称为用户程序存储器。 四、输入输出接口电路 （ 1）现场输入接口电路由光耦合电路和微机的输入接口电路，作用是可编程逻辑控制器与现场控制的接口界面的输入通道。 （ 2）现场输出接口电路由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成，作用可编程逻辑控制器通过现场输出接口电路向现场的 执行部件输出相应的控制信号。 五、扩展单元 扩展单元以便根据所控制对象的控制规模大小去灵活组成电气控制系统。 六、通信模块 PLC 配有各种通信接口，这些通信接口一般都带有通信处理器。 PLC 通过这些通信接口可与监视器、打印机、其它 PLC、计算机等设备实现通信。 PLC 与打印机连接，可将过程信息、系统参数等输出打印；与监视器连接，可将控制过程图像显示出来；与其它 PLC 连接，可组安徽建筑工业学院 毕业设计（论文） 成多机系统或连成网络，实现更大规模控制。 与计算机连接，可组成多级分布式控制系统，实现控制与管理相结合。 远程 I/O 系统也必须配备相应的通信接口模块。 PLC 的分类 PLC 发展到今天，已经有了多种形式，而且功能也不尽相同。 分类时，一般按以下原则来考虑。 按 I/O点数容量分类 一般而言，处理 I/O 点数越多，控制关系就越复杂，用户要求的程序存储器容量越大，要求 PLC 指令及其他功能比较多，指令执行的过程也比较快。 按 PLC 的输入、输出点数的多少可将 PLC 分为以下三类。 （ 1）小型机 小型机 PLC 的功能一般以开关量控制为主，小型 PLC 输入、输出点数一般在 256 点以下，用户程序存储器容量 在 4K 左右。 现在的高性能小型 PLC 还具有一定的通讯能力和少量的模拟量处理能力。 这类的 PLC 的特点是价格低廉，体积小巧，适合于控制单台设备和开发机电一体化产品。 典型的小型机有 SIEMENS 公司的 S7200 系列、 OMRON 公司的 CPM2A 系列、 MITUBISH 公司的FX 系列和 AB 公司的 SLC500 系列等整体式 PLC 产品。 （ 2）中型机 中型 PLC 的输入、输出总点数在 256 到 2048 点之间，用户程序存储器容量达到 8K字左右。 中型 PLC 不仅具有开关量和模拟量的控制功能，还具有更强的数字计算能力，它的通信 功能和模拟量处理功能更强大，中型机比小型机更丰富，中型机适用于更复杂的逻辑控制系统以及连续生产线的过程控制系统场合。 典型的中型机有 SIEMENS 公司的 S7300 系列、 OMRON 公司的 C200H 系列、 AB 公司的 SLC500系列等模块式 PLC 产品。 （ 3）大型机 大型机总点数在 2048 点以上，用户程序储存器容量达到 16K 以上。 大型 PLC 的性能已经与大型 PLC 的输入、输出工业控制计算机相当，它具有计算、控制和调节的能力，还具有强大的网络结构和通信联网能力，有些 PLC 还具有冗余能力。 它的监视系统采用 CRT 显示，能够表示过程的动态流程，记录各种曲线， PID 调节参数等；它配备多种智能板，构成一台多功能系统。 这种系统还可以和其他型号的控制器互联，和上位机相联，组成一个集中分散的生产过程和产品质量控制系统。 大型机适用于设备自动化控制、过程自动化控制和过程监控系统。 安徽建筑工业学院 毕业设计（论文） 典型的大型 PLC 有 SIEMENS 公司的 S7400、 OMRON 公司的 CVM1 和 CS1 系列、 AB 公司的SLC5/05 等系列。 按结构形式分类 根据 PLC 结构形式的不同， PLC 主要可分为整体式和模块式两类。 一、整体式结 构 整体式结构的特点是将 PLC 的基本部件，如 CUP 板、输入板、输出板、电源板等紧凑的安装在一个标准的机壳内，构成一个整体，组成 PLC 的一个基本单元（主机）或扩展单元。 基本单元上设有扩展端口，通过扩展电缆与扩展单元相连，配有许多专用的特殊功能的模块，如模拟量输入 /输出模块、热电偶、热电阻模块、通信模块等，以构成 PLC 不同的配置。 整体式结构的 PLC体积小，成本底，安装方便。 微型和小型 PLC一般为整体式结构。 如西门子的 S7200。 图 PLC 整体式结构图 二、模块式结构 模块式结构的 PLC 是由一些模块单元构成，这些标准模块如 CUP 模块、输入模块、输出模块、电源模块和各种功能模块等，将这些模块插在框架上和基板上即可。 各个模块功能是独立的，外型尺寸是统一的，可根据需要灵活配置。 安徽建筑工业学院 毕业设计（论文） 图 2 PLC 模块式结构图 PLC 软件组成 PLC 的软 件由系统程序和用户程序组成。 系统程序由 PLC 制造厂商设计编写的，并存入 PLC 的系统存储器中，用户不能直接读写与更改。 系统程序一般包括系统诊断程序、输入处理程序、编译程序、 信息传送程序、监控程序等。 PLC 的用户程序是用户利用 PLC 的编程语言，根据控制要求编制的程序。 在 PLC 的应用中，最重要的是用 PLC 的编程语言来编写用户程序，以实现控制目的。 由于 PLC 是专门为工业控制而开发的装置，其主要使用者是广大电气技术人员，为了满足他们的传统习惯和掌握能力， PLC 的主要编程语言采用比计算机语言相对简 单、易懂、形象的专用语言。 PLC 编程语言是多种多样的，对于不同生产厂家、不同系列的 PLC 产品采用的编程语言的表达方式也不相同，但基本上可归纳两种类型 :一是采用字符表达方式的编程语言，如语句表等。 二是采用图形符号表达方式的编程语言，如梯形图等。 安徽建筑工业学院 毕业设计（论文） PLC 工作原理 PLC 是采用“顺序扫描，不断循环”的方式进行工作的。 即在 PLC 运行时， CPU 根据用户按控制要求编制好并存于用户存储器中的程序，按指令步序号 (或地址号 )作周期性循环扫描，如无跳转指令，则从第一条指令开始逐条顺序执行用户程序，直至 程序结束，然后重新返回第一条指令，开始下一轮新的扫描。 在每次扫描过程中，还要完成对输入信号的采样和对输出状态的刷新等工作。 PLC 的一个扫描周期必经输入采样、程序执行和输出刷新三个阶段。 (1)PLC 在输入采样阶段 首先以扫描方式按顺序将所有暂存在输入锁存器中的输入端子的通断状态或输入数据读入，并将其写入各对应的输入状态寄存器中，即刷新输入，随即关闭输入端口，进入程序执行阶段。 (2)PLC 在程序执行阶段 按用户程序指令存放的先后顺序扫描并执行每条指令，经相应的运算和处理后，其结果再 写入输出状态寄存器中，输出状态寄存器中所有的内容随着程序的执行而改变。 (3)输出刷新阶段 当所有指令执行完毕，输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，并通过一定的方式 (继电器、晶体管或晶闸管 )输出，驱动相应输出设备工作。 PLC 的应用领域 目前， PLC 在国内外已广泛应用于钢铁、石油、化工、电力、建材、机械制造、汽车、轻纺、交通运输、环保及文化娱乐等各个行业，使用情况主要分为如下几类 : (l)开关量逻辑控制 取代传统的继电器电路，实现逻辑控制、顺序控制，既可用 于单台设备的控制，也可用于多机群控及自动化流水线。 如注塑机、印刷机、订书机械、组合机床、磨床、包装生产线、电镀流水线等。 (2)工业过程控制 在工业生产过程当中，存在一些如温度、压力、流量、液位和速度等连续变化的量 (即模拟量 )， PLC 采用相应的 A/D 和 D/A 转换模块及各种各样的控制算法程序来处理模拟量，完成闭环控制。 PID 调节是一般闭环控制系统中用得较多的一种调节方法。 过程控制在冶金、化工、热处理、锅炉控制等场合有非常广泛的应用。 (3)运动控制 安徽建筑工业学院 毕业设计（论文） PLC 可以用于圆周运动或直线运动的控制。 一般使用专用 的运动控制模块，如可驱动步进电机或伺服电机的单轴或多轴位置控制模块，广泛用于各种机械、机床、机器人、电梯等场合。 (4)数据处理 PLC 具有数学运算 (含矩阵运算、函数运算、逻辑运算 )、数据传送、数据转换、排序、查表、位操作等功能，可以完成数据的采集、分析及处理。 数据处理一般用于如造纸、冶金、食品工业中的一些大型控制系统。 (5)通信及联网 PLC 通信含 PLC 间的通信及 PLC 与其它智能设备间的通信。 随着工厂自动化网络的发展，现在的 PLC 都具有通信接口，通信非常方便。 PLC 应用特点 可编程逻 辑控制器具有以下鲜明的特点。 一、系统构成灵活，扩展容易，以开关量控制为其特长；也能进行连续过程的 PID 回路控制；并能与上位机构成复杂的控制系统，如 DDC 和 DCS 等，实现生产过程的综合自动化。 二、使用方便，编程简单，采用简明的梯形图、逻辑图或语句表等编程语言，而无需计算机知识，因此系统开发周期短，现场调试容易。 另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。 三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他各种机型。 安徽建筑工业学院 毕业设计（论文） 3 篦冷机简介和控制方案设计 篦冷 机是水泥厂熟料烧成系统中的重要主机设备，其主要功能是对水泥熟料进行冷却、输送；同时为 回转窑 及分解炉等提供热空气，是烧成系统热回收的主要设备。 随着现代新型干法水泥生产技术和装备的迅速发展，以及水泥熟料篦冷机的技术不断提高，高效能、运行可靠的熟料篦冷机成为确保系统生产能力的关键。 最早的第一代推动篦式冷却机由美国富勒公司于 1937 年首先研制开发成功。 通常称之为薄料层蓖冷机 (料层厚 200 一 300mm)。 当时研 制和开发薄料层 (富勒型 )篦冷机的主要目的是使水泥熟料快速冷却，以提高水泥熟料的质量。 它的热效率低，而且故障率高。 最新的是第四代篦冷机。 它能够更好地适应回转窑熟料产量的波动及生产的瞬时变化，以及更好地适应现代化工业生产的需要。 第四代篦冷机的优点 :一、蓖床为固定式，不再承担输送任务，熟料输送机构与熟料冷却机分离。 蓖板是固定的，磨损少，不会发生因蓖板间隙加大而降低冷却效果．蓖板寿命大大延长，设备故障率低，设备运行可靠。 二、可动部件只限于输送机构，因而可动部件大为减少，提高了篦冷机运转率，热效率也有了保证。 三、因为 是固定蓖床，不会有可动蓖板与固定蓖板之间的缝隙来漏料的可能，省掉了送漏料的拉链机构。 四、由于是固定蓖床，使得供气系统与蓖床的联接以及冷却风的操作与调节都变得非常简便，漏风量大为减低，因此空气密封装置也被简化掉。 设计一个基于 PLC S7200 对水泥生产中窑头篦冷机弧形阀的控制系统，控制过程：窑头篦冷机六个弧形阀在 PLC 的控制下安一定顺序（从一号弧形阀到六号弧形阀），一定时间（每个弧形阀放料时间 3s，弧形阀之间间隔 5S 打开）打开放料，然后关闭。 弧形阀下方的电动机带动传送带将卸下的物料运走。 利用软件根据其工况进行优化控制，并具有以下控制方式：远程控制：中控 DCS 计算机系统远程控制；本柜控制：在现场控制室控制柜上对弧形阀实现自动与手动控制（启动、停止、复位）； 现场控制：在设备现场实现对弧形阀的手动控制；根据不同的生产要求，设计高、中、低三种速度转换功能。 系统能对所有弧形阀运行状况实时监测，若有故障报警指示灯报警指示。 根据要求将设计分为本柜控制模块，远程控制模块，现场控制模块，速度转换模块，报警相关模块五个模块进行设计。 五个模块： （ 1）本柜控制模块 安徽建筑工业学院 毕业设计（论文） 在现场控制室控制 柜上对弧形阀实现自动与手动控制，在控制柜上由转换开关进行手动和自动的切换。 （ 2）远程控制模块（中控） 通过转换开关由本柜切换到远程控制，上位机发出控制指令控制系统运行。 （ 3）现场控制模块 由转换开关切换到手动状态，在设备现场有现场控制开关，实现对弧形阀的手动控制。 （ 4）速度转换模块 在自控控制状态下，通过转换开关给予 PLC 信号，进行调速，实现高，中，低三种转速。 （ 5）报警相关模块 报警信号，通过程序设计，有故障（继电器输出相应的程序不允许）给出报警指示。 并且 本柜把系统运行信号、故障信号、中控备妥 信号及时传与中控。 安徽建筑工业学院 毕业设计（论文） 4 硬件设计 I/O 点数确定及 CPU选型 根据要求，系统启动，停止，复位要三个按钮，相应有 3 个端口输入，且为开关量。 中控启停 1 个端口输入，。