《磨机综合起停控制系统设计毕业论文》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磨机综合起停控制系统设计毕业论文（86页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、磨机综合起停控制系统设计毕业论文目录摘 要21.绪论41.1课题的背景及意义41.2课题的主要设计内容及预期目标51.3本人在课题中完成的主要工作52.水泥工业概况及水泥生料磨系统工艺分析62.1水泥工业概况62.2水泥生料磨工艺及球磨介绍72.2.1水泥生料磨工艺72.2.2球磨介绍83.下位机的设计93.1系统总体控制要求93.1.1设备间的顺序控制93.1.2磨机的起停要求93.2编程软件Step-7介绍103.3系统硬件设计103.3.1传感器的选择103.3.2系统PLC的选型103.3.3系统PLC数字量及位寄存器地址确定113.3.4系统PLC模拟量地址确定133.4程序流程图1
2、34.上位机的设计294.1组态王6.52软件的介绍294.2系统上位机的设计294.2.1工程创建294.2.2定义外部设备304.2.3定义I/O设备变量314.2.4组态界面325.通信与系统调试355.1上位机与下位机的通信355.2下位机PLC调试运行375.3上位机调试运行39结 语42谢 辞43参考文献44附录 PLC梯形图45 1.绪论1.1课题的背景及意义水泥广泛应用于工业建筑、民用建筑、交通、水利、农林、国防、海港和宇航工业、核工业以及其它新型工业的建设领域。它应用面广，使用量大，是国家建设和人民生活中不可缺少的重要材料。水泥工业是国民经济中直接关系到国家各项基本建设和人民
3、居住环境改善的主要支柱产业。水泥生产的主要工艺过程为:生料制备、熟料缎烧、水泥粉磨与包装。其中，水泥粉磨是水泥生产的一个重要环节，生料配率与磨机负荷控制是影响水泥质量和产量的关键之一。从生产工艺的角度来看，水泥粉磨的生产设备联锁众多，各种检测信号相互影响，如果生产线上的任何一台设备出现故障停机，将影响整个生产线的运行，严重时会发生压料、堵料，给生产带来很大的损失。从控制对象的数学模型来看，水泥磨是一个大时滞、多变量、慢时变的非线性被控对象，一般控制手段难以达到要求。从水泥粉磨生产角度来看，水泥生产环境比较恶劣，工人操作劳动强度大，致使水泥质量不稳定，产品质量难以控制。早期水泥生料粉磨系统作为水
4、泥生产线的前端环节，它的自动化一直没有受到充分的重视.过去常采用传统的人工控制或继电器、仪表控制很难达到控制要求。当时的水泥生产线其他各个车间所采用的自动控制系统只采用了较为简单的生产过程控制，且内部相对独立。它是由常规的一次仪表、二次仪表以及各种继电器、保护装置组成。通常在各车间控制室设置仪表盘、模拟盘及操作台。这种方式控制和管理都极为不便，需要的操作和管理人员众多，产品质量难以控制，生产效率低下。随着PLC与DCS系统的发展，基于分散控制、集中操作管理的集散型控制系统在水泥厂中逐渐得到应用。数据高速传输网络和基于CRT的操作站将分散的控制设备连在一起完成实时工业过程控制与监视，实现了控制系
5、统的功能分散、负荷分散、危险分散和管理操作的集中。PLC的应用取代了传统的二次仪表、大型仪表控制盘及设备之间联锁用的各种各样的继电器和大量的电缆。此时的中央控制室已经是生产的调度指挥中心。工厂的生产组织管理方式与传统的相比，也发生了巨大的变化。它覆盖了水泥生产线的主要工艺流程，即从原料配料到水泥入窑的三磨一窑等主要车间。经过对PLC基础理论的学习和对国内外多个公司设计的PLC控制的分析可以看到，在采用PLC控制后，节省了大量继电器，故障少且容易查出，操作容易。设备出现故障后，系统能够按照预先编制好的程序自动停止相关设备，并发出声光报警，提醒操作人员及时处理以尽快恢复生产。对一些重要的参数和报警
6、，系统能够自动生成历史记录和历史趋势。操作人员和技术人员可以随时查询历史数据了解生产情况。通过对数据的统计和分析提出新工艺，新方法，不断提高水泥的产量和质量。利用基于PLC的计算机控制系统，配合先进的控制策略，对改善工人劳动环境、提高产量、稳定质量、降低能耗等方面具有重要意义。实践证明，采用基于PLC的计算机控制可取得显著的社会效益和经济效益。1.2课题的主要设计内容及预期目标课题的主要设计内容：下位机采用西门子S7系列PLC控制系统，主要实现磨机与其他设备的顺序起停，磨机前后稀油站高低压油泵控制、主电机稀油站低压油泵、减速机稀油站低压油泵控制，进行油压油温监测，磨机前后轴瓦温度、减速机各测点
7、温度、主电机定子三相温度报警控制等。上位机采用组态软件实现控制入磨提升机、磨电动机液体变阻器、磨机稀油站、磨轴承稀油站等设备的起停。能自动采集运行工况及有关数据。建立数据库，自动生成各个参数的动态趋势曲线，生成报告，报警显示等。根据水泥的工艺生产，设计的预期目标如下：(l)设备的起停:设备起停均由可编程序控制器控制，通过上位机来操作。设备的自动起动按工艺顺序自动进行，间隔略大于设备单机起动时间，避免因两台大功率设备同时起动，对电网产生过大冲击。发出停止命令后，设备按工艺顺序依次停机。(2)工艺流程紧急停止:设备在运行过程中，当系统出现紧急情况时，操作员按下上位机显示屏上的急停按钮后，正在运行的
8、所有设备立即停止，故障清况立即显示在上位机显示屏上。自动控制系统采用集中控制与现场就地手动控制相结合的控制方式.集中联锁逻辑控制为主要控制方式，现场就地手动控制为辅助控制方式.现场就地手动控制主要用于设备调试、维护及自动控制系统出现故障时的应急操作。(3)监控功能:组态生动逼真的工艺监控画面，包括生料粉磨、选粉机、收尘器等。通过这些画面操作员能够在上位机对各个工艺参数进行监视，起停各台设备，处理报警等，从而实现对整个生产过程的有效控制。 (4)历史数据采集与查询:一些重要参数，如磨机主电机定子三相温度、主电机润滑系统的温度压力、前后轴承润滑系统的温度压力、减速机各测点温度等，对其进行历史数据存
9、储，生成历史趋势图，可以随时进行数据的查询。1.3本人在课题中完成的主要工作对磨机系统的设备起停控制进行设计1.资料收集与学习收集与磨机有关的资料，了解生料磨系统的工艺；学习PLC基础知识；学习组态王软件的基本知识。2.控制系统硬件选型包括磨机的型号选择，压力传感器的选择，温度传感器的选择，可编程控制器(PLC)及各模块等硬件系统的选择。3.软件设计下位机梯形图编程，上位机监控系统的设计，实现上位机与下位机间的通信以及系统调试。2.水泥工业概况及水泥生料磨系统工艺分析2.1水泥工业概况水泥是建筑工业三大基本材料之一，使用广、用量大，素有“建筑工业的粮食”之称.它不但大量用于工业与民用建筑，还广
10、泛应用于交通、城市建设、农林、水利以及海港等工程，制成各种形式的混泥土、钢筋混泥土的构件和构筑物。而各种水泥制品在代钢，代木方面，也越来越显示出技术经济上的优越性。同时，也正是由于钢筋混泥土，预应力钢筋混泥土结构材料的混合使用，才使高层、超高层、大跨度以及各种特殊功能的建筑物和构筑物的出现成为可能。此外，如宇航工业、核工业以及其它新型工业的建筑，也需要水泥材料。因此，水泥工业的发展对保证国家建设的顺利进行，人民生活水平的提高，具有十分重要的意义.而且，其它领域的新技术，也必然会渗透到水泥工业中来，传统的水泥工业势必随着科学技术的迅猛发展而带来新的工艺变革和品种演变，应用领域必将有新的开拓，从而
11、使其在国民经济中起到更为重要的作用。近年来，受固定资产投资、第二产业、建筑业及房地产业投资高速增长的拉动，我国水泥工业市场需求旺盛，生产能力快速扩张，结构调整加快，效益显著提高。特别是新型干法水泥的快速发展，使得大型水泥企业实力明显增强。西部大开发、北京奥运设施建设、房地产投资热、以及国家的一系列重点工程给水泥工业发展带来了绝好的机遇。我国水泥年产量己经连续19年名列世界第一名，我国是世界上水泥消费和水泥生产最主要的市场，分别占世界的30%和37%左右。但是这一系列数字并不是我国水泥工业发展水平的真实写照，目前我国水泥工业发展中存在问题: 局部地区新上项目过于集中，生产能力增长过快，市场出现恶
12、性竞争。自从水泥工业性产品的实际应用以来，至今已有一百多年，生产规模持续扩大，工艺和设备不断改进，品种和质量也有极大的发展。硅酸盐水泥是在第一次产业革命期间问世的。当时，用间歇式的土窑烧制水泥熟料。随着以冶炼技术为突破口的第二次产业革命的兴起，推动了水泥生产设备的更新。1877年用回转窑烧制水泥熟料获得专利权，继而出现单筒冷却机，立式磨以及单仓钢球磨等，有效地提高了产量和质量。到19世纪末与20世纪初，由于其它工业所提供的燃料、工艺技术和生产设备，使水泥工业一直进行着频繁的改造与更新。1910年立窑实现了机械化连续生产;1928年立波尔窑的出现，使水泥的产量明显提高，热耗降低。50年代初悬浮预
13、热、器窑的应用，更使热耗大幅度降低;其它的水泥制造设备也不断更新换代。60年代初，以电子计算机为代表的新技术在水泥工业中开始得到应用，同时，日本将联邦德国的悬浮预热器技术引进以后，于1971年开发了水泥窑外分解技术，从而使水泥生产技术获得重大突破。又随着原料、生料预均化等多种生产技术以及x射线荧光分析等在检测方法的发展和逐步完善，使干法生产的水泥熟料质量明显提高，在节能方面取得了突破性的进展，干法水泥生产工艺己具有压倒性的优势.到70年代中期，先进的水泥厂通过电子计算机和自动化控制仪表等设备，己经采用全厂集中控制、巡回检查的方式，在生料、烧成车间以及包装发运、矿山开采等环节分别实现了自动控制.
14、中国是水泥生产工艺的博物馆，拥有预分解窑、预热器窑、立筒预热器窑、立波尔窑、带余热发电的干法窑、干法中空窑、立窑等生产工艺。在50年代，我国就开始试制湿法回转窑和半干法立波尔窑成套设备，迈出了我国水泥生产技术发展的第一步。从50年到60年代，我国依靠自己的科技力量进行了预热器窑的实验。70年代初，又先后组织了预分解窑的开发工作。目前，立窑生产工艺在国内仍占主导地位。但是，进入“十五”以来，新型干法生产工艺的发展速度明显加快.新型干法工艺技术成熟、投资省、成本低、能耗低，产品质量高、效益好，己经具备了与落后生产工艺全面竞争的优势，具备了进一步加快发展的条件.近两年，国内己有相当一批优势立窑企业转
15、向发展新型干法水泥，在2002年建成的51条新型千法生产线中，其中27条是由立窑转向建设的，这一可喜的转变，意味着淘汰落后和结构调整在水泥工业己逐步成为一种市场行为。由于新型干法水泥的快速发展，水泥工业结构得到进一步优化，新型干法水泥比例己由2000年10%提高到15%。更令人可喜的是，新型干法设备和工艺日臻完善，大型装备的国产化问题己经基本解决，大大提高了生产的竟争力，千吨熟料建设投资己由“八五”期间的800一1200元降低到200一300元。达到了完全可以和立窑投资竞争的水平。相当一批大型企业的熟料成本己低于同一地区的立窑水泥成本。因此，近期满足市场需求、调整结构、发展水泥工业的最好办法就
16、是抓住机遇，大力支持新型干法水泥的发展。支持具备条件的地区和企业加速发展新型干法水泥，不仅不会引发投资过热，还会加大对落后工艺发展的抑制力度，加快水泥工业的结构调整，促进水泥工业的生产节能及对环境影响的改善。2.2水泥生料磨工艺及球磨介绍2.2.1水泥生料磨工艺生料磨工艺过程：预均化后的石灰石、砂岩、铁粉、矿渣通过皮带分别输送到石灰石库、砂岩库、铁粉库、矿渣库,由生料质量控制系统计算配比,通过配料库皮带机送往入磨提升机，经入磨提升机送进生料磨,经磨制后的生料通过气力传送到选粉机。选粉机对生料进行筛选,合格的生料通过斜槽风机送入入库提升机，再经入库提升机送往均化库,不合格的生料再送回生料磨进行磨制。反复磨制,
