基于plc的水泥工艺煤磨段自动控制系统设计_毕业论文(编辑修改稿)

基于plc的水泥工艺煤磨段自动控制系统设计_毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

Visual Basic 的语言。 对象的属性可以进行设 定或编程以实现对该对象的动画及事件的触发，内嵌的 MSC 减少了开发者的学习时间，并增加了灵活性。 在上位机软件设计中，利用 WinCC 强大的组态功能能设计出友好的用户监控画面，实现在线帮助、用户权限管理、报警记录及查询、系统运行数据记录及查询、报表生成及打印等功能。 此外，为了方便维护与参数设置，设计了参数设定、参数保存与恢复、参数校正、 I/O 状态表等功能，可以查看 PLC 的输入输出状态，在线设定延时。 上下限及其他控制参数，在线进行信号补偿等 [7]。 第 9 页 3 控制系统总体设计 水泥生产过程中，煤粉的制备 具有现场工艺复杂、设备类型多样、 I/O 点数多 等特点 ， 为保证生产的可靠连续性，要求煤粉制备过 程能够安全、 连续的 提供 煤粉，其制备系统所研磨的煤粉不但要满足燃烧工艺的要求，还要进行防燃、防爆和回收，同时要求系统可靠性高、稳定性好以及完善的故障诊断功能，合理的选择控制系统的总体架构并设计性价比高的设计方案具有十分重要的意义。 本章首先简要介绍了煤粉制备系统的生成工艺流程，然后结合系统的控制要求，最终确定系统的总体设 计。 水泥生产工艺中，煤粉制备的框图如 图 31所示。 煤磨段的 工艺流程 根据原煤的物理化学性能以及烧成系统对煤粉燃料的要求，煤粉制备选用球磨机作为主机设备，并配有选粉机，煤粉收尘器及相匹配的输送的控制设备，具体结合工艺流程图介绍如下： 来自煤库的原煤经斗式提升机直接送入磨头原煤仓。 仓下设有棒阀、圆盘喂料机，通过调节圆盘喂料机的电机转速可控制入磨喂煤量。 原煤经电动翻板阀进入磨内进行烘干粉磨。 用于烘干原煤水分的热源是热风机。 控制系统主机设备为球磨机。 出磨煤粉由废气带入动态选粉机，分离了的粗粉经锥形锁风阀 掺入螺旋输送机，通过电动翻板阀回磨进行再粉磨。 废气由煤磨引入煤粉收尘器进行净化，净化后的废气排入大气，其含尘浓度符合国家排放标准要求。 由煤粉收尘器收集下来的煤粉经双向螺旋输送机进入煤粉仓。 当煤粉在煤粉仓收尘器内发生事故燃烧时，通过双向螺旋输送机向外排放。 窑头喂煤采用煤粉计量称，本称集喂煤、计量、调节、输送于一体，操作非常方便，本称的输送气源来自 2台罗茨风机。 整个煤粉制备过程的工艺流程图如 下 图 32所示。 第 10 页 图 31 煤粉制备框图 斗式提升机 原煤仓 圆盘喂料机 电动翻板阀 动态选粉机 阀定量给料机 熟料 干式球磨机 煤粉收尘器 回转下料器 螺旋输送机 煤粉仓 冷风机 热风机 螺旋输送机 螺旋收尘器 煤粉仓收尘器 风粉煤灰 机 转子称 斜槽 罗茨风机 煤磨电机 热风阀 风粉煤灰 机 冷风阀 风粉煤灰 机 离心风机 大气 风粉煤灰 机 离心 风机 原煤堆 第 11 页 离心风机大气热风机提升机球磨冷风阀冷风机热风阀煤磨电机原煤仓双向螺旋输送器动态选粉机煤粉仓收尘器大气煤粉仓煤粉计量称罗茨风机煤粉收尘器螺旋输送器圆盘喂料机离心风机电动翻板阀图 32 煤磨段工艺图 煤磨段 系统的控制要求 对于水泥工艺煤磨段， 基于 S7300 PLC 和 WinCC 组态软件，完成给煤机转速控制磨机负荷自动控制系统的开发。 1. 在煤粉制备启动时，设计启动装置。 2. 斗式提机的启停控制。 3. 原煤仓原煤料位的实时检测、显示与报警。 4. 圆盘喂料机 的启停控制，在工频范围内的变频调速， 调整给煤量。 5. 电动翻板阀 启停控制。 6. 煤磨入口、出口、定子 3 处温度的读取显示、报警。 7. 煤磨入口、出口 2 处压力的读取显示、报警。 8. 热风阀的 开关控制。 9. 热 风机 和冷风机 的启停控制。 10. 煤粉收尘器的压力、温度实时显示、报警， 以及 启停控制。 11. 螺旋输送机的启停控制。 第 12 页 12. 煤粉仓料位、重量的实时检测、显示与报警。 13. 煤粉仓温度的显示、报警。 14. 转子秤输送值的实时显示、报警，以及单机下的启停控制。 15. 罗茨风 机手动就地选择与远程人机界面的选择，并能实现 启动与停止控制，电流显示、报警。 16. 中控室可集中监控主要生产工艺流程，可实现整个系统的工艺流程图、操作图、实时曲线图、历史曲线图的显示与打印等功能。 在现场控制室也设置与中控室同样功能的监控系统，操作由现场控制室执行，中控室负责监控。 17. 所有设 备的故障信号在中控有显示。 煤磨段 中球磨机负荷 的控制要求 根据经验，磨内负荷小时，磨煤机电流小；负荷增加时，磨煤机电流随之增加。 如果启动一台空磨，然后缓慢向磨中加煤，则电流将稳定增加直至最大。 如加煤过量，则电流会再次下降。 中间有一个电流峰值。 至于加煤过程中为什么电流会下降，主要是因为重力中心将向磨的中心转移，最终会看到磨的电功率消耗是依据磨的加煤量。 因此认为，利用磨电流代替存煤量参与球磨机负荷控制，使其处于最佳载煤量运行，将大大提高制粉系统的经济性。 根据球磨机控制原理，煤磨电机电流经传感器检测变送到 PLC，与设定值比较，大于则送至 PID中进行运算，运算完成后输出，调节给煤机转速进行给煤量调节，使球磨机负荷处于正常工作状态。 煤磨段自动 控制 系统的总体设计 根据工艺流程，结合 控制要求，针 对煤粉制备设备类型多样、点数多且分布极为分散等 特点，提出了 现场 PLC 控制站 + 上位 WinCC 组态监控 架构的总体设计方案。 结合系统的总体设计方案， 用 PLC 进行下位控制站设计， WinCC 进行上位监控 设计。 在 PLC 现场控制站设计部分，根据控制系统控制要求，确定系统控制点和控制量，合理地进行 PLC 硬件配置，设计 PLC 控 制程序。 在上位 WinCC 监控设计部分 ，建立 相应的 变量，绘制监控 画面 并组态，并设置通讯方式。 控制系统架构如图 33 所示。 控制系统各部分功能 PLC 控制站 第 13 页 该煤磨工艺的自动化监控系统共设 1 个 PLC 控制站， PLC 站的主要 作用是采集现场的信号并控制设备的运行 ，现场的信号包括料位、温度、压力、并包括设备的运行状态。 当控制系统运行模式选择开关选择到“自动模式”时，操作人员不能使用现场 的启停按钮来控制设备的运行。 这时， PLC 会根据程序自动或者根据上位监控系统给出的信号控制设备的运行。 当控制系统运行模式选 择开关选择到“手动模式”时，操作人员可以使用现场 的启停按钮来控制设备的运行。 图 33 控制系统架构图 WINCC 监控 站 该 系统的上位监控系统仅 一个 操作 站， 用户 既能完成系统组态、调试及控制参数的在线修改和设置等，又能完成对整个 煤粉制备 的数据采集、监控 等功能。 煤磨工艺的各个设备 的 工艺 参数 以及各个设备的运行状态通过 PLC 采集并在上位机监控画面上显示，操作人员可以查看工艺 各个设备的运行情况。 同时可以对报表存档打印，显示实时报警和历史报警等，方便操作 人员进行工艺分析和查找故障。 当现场控制柜的模式选择开关选到“手动 ”时，在上位机监控画面中可以选择设备为“手动”运行状态，然后手动控制设备的运行。 计算机 P L C 电流传感器 喂料机变频器 球磨电机 喂料机电机 上位监控站 现场控制站 第 14 页 4 现场 PLC 控制站 设计 本控制系统中，现场 PLC 控制站 设计方案 如 图 41 所示。 其中第三章已将控制系统的控制要求和功能实现目标作了介绍，本章主要完成余下的设计内容。 图 41 现场 PLC 控制站 设计 流程图 系统中 I/O 点数的选取 要对一个实际的生产运行系统进行监控， 需要在了解 生产工艺 的基础上 ，根据控制系统的要求， 对系统进行深入分析后选取 要进行监控的点， 对 系统进行控制，具体来说是对系统中的某些点进行控制或系统中的某些设备 运行状况进行监控，确保系统的正常运行，最终 达到了对系统进行控制的目的。 水泥生产煤磨段主要 的 控制对象是球磨机的负荷。 球磨机的负荷可以通过煤磨电机电流间接测量， 通过对煤磨电机电流的控制，利用圆盘喂料机变频器，调节量圆盘喂料机电机转速进而改变原入磨量 （语句不通） ， 实现对球磨机负荷的控制。 所以，煤磨电机电流 与圆盘喂料机转速均 是模拟量 输入点， 这两个点也是要进行控制的量。 在该系统中， 根据系统 控制要求，系统 的主要运行参数有电流、温 度、压力、转速等 ，所以我们要对 相应设备 的 这些参数 进行实时监控，确保系统的正常运行。 譬如 电流 ，如果 设备电机出现过载现象 ， 长期 超出设计 任务解决方 案 创建一个项目 硬件组态 创建程序 下载程序到 PLC 调试 第 1 步 第 2 步 第 3 步 第 4 步 第 5 步 选取控制量与控制点 明确系统控制要求 绘制程序流程图 第 15 页 所规定的 电流上限值 ， 会使 设备寿命减短甚至损坏； 如果 电流 过小，则导致 设备难 以经济 运行 ，影响生产效率。 在对这些点进行监控后，如果有异常，操作员会立即采取相应的措施。 （ 改为： 针对监控的数据，操作人员根据实际需求采取相应的措施，以便即使避免故障产生，影响正常生产） 除此之外，系统中各个设备 的启停 顺序 也是根据实际工艺进行控制并监控 ，由于设备 运行与否会影响 整 个制粉 系统的 正常生产，因此设备的启停 是否满足实际生产要求 是很关键的 ， 譬如系 统中给料部分必须是在 球磨部分运行 后 才允许启动的， 当然， 对设备 的运行或故障状态 也 要进行监控 ，这样以便于现场检修或者故障处理。 （看看修改后的句子怎样） 根据以上分析 和第三章中详述的系统控制要求， 可以确定 系统中的 I/O 点。 如图所示。 这样，在对系统进行控制时，就得到了具体的 变量，在设计时所针对的就是这些变量，而不是笼统的系统。 同时，根据点的个数，可以进行 S7300 的硬件选型。 表 41 I 点统计 HMODE I BOOL 手动模式开关 LCFON/OFF I BOOL 罗茨风机 1 开关 LF2ON/OFF I BOOL 离心风机 2 开关 SLSON/OFF I BOOL 双螺旋输送机开关 LF1ON/OFF I BOOL 离心风机 1 开关 LSON/OFF I BOOL 螺旋输送机开关 DTXFON/OFF I BOOL 动态选粉机开关 MMDJON/OFF I BOOL 煤磨电机开关 LFFON/OFF I BOOL 冷风阀开关 RFFON/OFF I BOOL 热风阀开关 LFJON/OFF I BOOL 冷风机开关 RFJON/OFF I BOOL 热风机开关 DDFBFON/OFF I BOOL 电动翻板阀开关 YPON/OFF I BOOL 圆盘喂料机开关 BFON/OFF I BOOL 棒阀开关 DSON/OFF I BOOL 斗式提升机开关 LCF2ON/OFF I BOOL 罗茨风机 2 开关 第 16 页 LCF1RUNBUG I BOOL 罗茨风机 1 运行故障 LCF1STARTBUG I BOOL 罗茨风机 1 启动故障 LCF1STOPBUG I BOOL 罗茨风机 1 停机故障 LCF2STARTBUG I BOOL 罗茨风机 2 启动故障 LCF2STOPBUG I BOOL 罗茨风机 2 停机故障 LCF2RUNBUG I BOOL 罗茨风机 2 运行故障 LF2STARTBUG I BOOL 离心风机 2 启动故障 LF2STOPBUG I BOOL 离心风机 2 停机故障 LF2RUNBUG I BOOL 离心风机 2 运行故障 SLSSTARTBUG I BOOL 双螺旋输送机启动故障 SLSSTOPBUG I BOOL 双螺旋输送机停机故障 SLSRUNBUG I BOOL 双螺旋输送机运行故障 LF1STARTBUG I BOOL 离心风机 1 启动故障 LF1STOPBUG I BOOL 离心风机 1 停机故障 LF1。