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1、基于pic在自动配料控制系统1!学生姓名：学号：专业班级：指导教师：摘要自动配料系统的恒流量控制采用PID调节，流量计量控制是计量偏差与变频调速的结合。依据系统工艺流程介绍了配料系统的流 量控制方式和系统控制过程，详细讲述了 PLC的选型及PLC配料系统 变频控制中的硬件设置、参数设定和软件设计过程。关键词：自动配料;PLC;控制;变频调速目录摘要-1 -引言11配料系统概述21.1系统特点21.2RH真空处理装置自动控制系统313系统独特优势91.4监控软件1015硬件特点102配料系统自动控制102. 1自动控制配料系统102.1.1自动配料系统的种类102.2 口动控制原理122.3自动
2、配料系统的优点132.4自动配料系统的设计152. 5监控系统的结构与功能152. 5. 1监控系统的结构162. 5.2监控系统的功能172. 6监控系统控制过程182. 6.1前配料监控系统的控制过程182.6.2后配料监控系统的控制过程192.6.3监控系统报警控制过程192. 7系统人机界面202. 7. 1前配工艺212. 7.2后配工艺212. 7. 3其他人机界面2228技术特点222.9 1作原理233基于PLC控制的自动配料系统的应用243. 1自动配料系统的构成243. 2系统控制流程263. 3 PLC控制系统硬件设置273.4变频器选型及其功能设定294 PLC控制系统
3、软件设计30结束语32致谢33参考文献34引言自动配料系统是精细化工厂生产工艺过程中一道非常重要的工序，配 料工序质量对整个产品的质量举足轻重。自动配料控制过程是一个多输入、 多输出系统，各条配料输送生产线严格地协调控制，对料位、流量及时准 确地进行监测和调节。系统由可编程控制器与电子皮带秤组成一个两级计 算机控制网络，通过现场总线连接现场仪器仪表、控制计算机、PLC、变频 器等智能程度较高、处理速度快的设备。在口动配料生产工艺过程中，将 主料与辅料按一定比例配合，由电子皮带秤完成对皮带输送机输送的物料 进彳亍计量。PLC主要承担对输送设备、秤量过程进行实时控制，并完成对系 统故障检测、显示及
4、报警，同时向变频器输出信号调节皮带机转速的作用。1配料系统概述我公司研发的PCS自动配料系统可用于：冶金生产线自动配料水泥生 产线自动配料橡胶生产线自动配料搅拌站自动配料复合肥生产线自动配料 合金材料生产线自动配料硅铁生产线自动配料石灰窑配料自动控制焦化产 生产口动配料PVC塑胶压延生产线计量配混本系统是专为冶炼行业而设计 的智能化、多功能配料控制器系统可自动控制冶炼行业的整个生产过程实 现冶炼行业生产数据管理，并可通过电话实现系统远程维护。1.1系统特点1：采用日本欧姆龙可编程序控制器(PLC)为核芯，体积小，精度高, 稳定性能好.2：可同时控制多台秤，多种不同物料或控制输出(根据工艺而 定
5、)3：智能化控制配料时间，配料各秤之间无任何等待，使得配料周期缩 短，提高配料速度和产量。4：最新的WTNXP系统平台，运行更快速，更稳 定，实吋动态生产画面，展现生产进程，操作直观、清楚、自动恢复功能。 5：强大报表功能，能大量记录储存各类数据和制表打印，自动于每次生产 完成后编印配料报表，并提供日期，时间，报表编号及每种物料的实际消 耗量等资料；报表提取采用PC手动查询方式，生产结束报表寄存在电脑内 部，可无限次读取，保证生产报表的正确性和完整性。6：操作简单，本系 统具有手动，半自动，全自动三种生产模式。1. 2RH真空处理装置自动控制系统由于国际市场对纯净钢和超纯净钢的需求不断扩大，特
6、别是20世纪80 年代以来，由于汽车厂家对钢板的抗锈性能提出了史高的要求，使得纯净 钢开发技术成为一个全球性的热点，也成为衡量一个国家钢铁生产水平的 标准。RH真空循环脱气方法是1959年德国鲁尔钢公司(Ruhrstahl)和海罗尔 斯公司(Heraeus)共同开发的丁艺，运用真空循环脱气原理，主要靠钢水中 的氧在真空槽中进行脱碳，利用钢水的循环流动来达到去除钢水中氢、氮、 氧等有害气体及固体夹杂物和深脱碳的冃的，以进一步提高钢水纯净度。RH的工艺流程如图2.1：钢包车接受吊车吊来从LF或转炉(初炼炉) 过来的装有钢水的钢包，钢包车运送钢包到处理位。当钢包车到达真空处 理位后，真空系统开始预抽
7、真空。同时，启动测温定氧取样枪在钢包中对 钢水进行测温定氧和取样及测量钢渣的厚度。然后启动钢包液压顶升系统 提升钢包，使真空槽的浸渍管完全插入到钢水中，根据钢渣的厚度和钢水 的高度，调整浸渍管到适当的插入的深度，停止钢包上升，锁定液压系统。 打开真空阀，钢液被吸入真空槽，由于浸渍管的上升管的驱动气体的注入 钢液开始循环。然后根据不同的工艺要求进行吹氧、添加合金进行成分调 整等。真空处理结束时，关闭真空阀，停抽真空，用空气破真空，当真空 槽的压力回到大气压力时，启动钢包液压顶升系统下降钢包，让浸渍管离 开钢水，并由氮气切换到氮气。然后启动测温取样枪对钢水进行测温定氧 和取样及定氢。处理完后，将钢
8、包车移动到保温剂添加位，根据工艺情况可由操作人员或过程计算机根据钢种和来钢情况设定喂丝长度，人工进行 喂丝处理。喂丝后，由操作人员加入适当的保温剂，最后钢包车开出，由 起重机吊出钢包。图2. 1工艺流程图RH控制系统采用两级控制系统组成：一级基础自动化系统和二级计算 机控制系统。在一级基础自动化系统中完成其逻辑控制和控制回路的调节 控制，二级过程控制级是从基础自动化系统采集过程生产数据，根据生产计划进行模型运算，优化出生产参数下送到基础自动化系统执行操作。系统的控制结构如图所示。:L1 级 _ICRT I:1号響作站工业以木网交袂机RH1B作宜 .IS2号折作站L2开农堆护i i ipi fl
9、PROFIBUSPLC2 S7400ami ir uv AO 1 *1 vvLi iPROFIBUSIprofibus:1 1! ET200ET200ET200ET200ET200L变频器2 1变频器3J :分布或1/0SIIirnrrmTa远程I/O 程I/O图2. 2系统控制结构在操作室设置三套工业控制计算机操作站，配备相应的打印机及网络 交换机，另外配置一台工程师编程笔记本，组成HMI操作系统。操作站配 置监控开发系统，工程师站配备编程工具。主控制室内设置PLC柜，配置 主体部分釆用远程I/O。在顶枪、预热枪阀站设置远程I/O站，将分散的信 号统一通过现场总线传送到中央控制室的CPU,进
10、行集中监控。信号较多的 操作箱I/O信号，通过就近对应的远程I/O站将信号传送到中央控制室的 CPUo L2服务器通过以太网连接到L1的操作站系统，进行数据交换。L2的 操作员终端安装在基础自动化中央控制室，操作员通过HMT与L2进彳亍对话。RH真空处理装置自动控制系统采用2套西门子公司CPU416-3型号的 PLC用于生产过程控制，并完成整个生产过程的电气、仪表控制功能。通过 工业以太网和PR0FIBUS总线进行网络通信，通信系统包括PLC之间、PLC 与上位计算机之间以及PLC与其他智能设备间的通信。上位机采用西门子 工控机，通过工业以太网连接，与下位PLC和二级自动化系统进行实吋通 讯，
11、实现对设备系统的控制监视、数据采集、故障报警、报表打印等多种 功能；主传动控制通过PROFIBUS-DP网与变频控制器通讯，仪表口动化系 统釆用PROFIBUS总线链接，采集过程信号进行监控。PLC软件采用Step7V5. 3进行编程，利用顺序控制和回路控制结合的方 法实现自动控制。对枪的升降、钢包车走行、槽台车运动基本上均采用顺 序控制方法，实现手动和自动控制。对于流量、压力、温度等仪表控制， 采用PID的控制策略，因为在当今工业过程中，常规的PID控制器因为其 良好的鲁棒性、控制简单以及较高的可靠性仍然是运用最广泛的控制器。 在闭环系统中，PTD控制器的三个参数必须通过整定来达到满意的控制
12、效 果。PID控制器表示为：（73=岭+硝 KS则输出可以表示为： = Jg+* gg 乜讐）其中&为比例增益；KW为积分增益；K忒心为微分增益。对于PTD控制来说，只有在参数仏心兀的适当配合下才能使系统的 过渡过程达到快速、平稳、准确的要求，获得满意的控制效果。PID参数的 整定就是根据被控对象特性和所希望的控制性能要求决定三个参数，心图2. 3温度串级控制系统在预热枪的温度控制系统中，由于系统是一个大滞后的系统，所以采 用串级控制的方式，温度调节为主回路，流量调节为辅回路，内环的流量 调节回路可以快速响应温度变化，外环的温度回路根据槽温情况进行调节, 如图3O这样可以及时消除流量波动对槽温
13、度的影响和温度回路的扰动影 响，保证真空槽温度的稳定。根据热RH的工艺对计算机监控系统的要求，用组态软件WinCC6. 0开 发了系统的监视与控制画面，系统可以对现场过程数据的动态监视功能、 历史数据的归档功能、异常信号的报警功能、现场操作的指导功能和对生 产过程的控制功能等。上位监控画面主耍包括各子系统监视画面、趋势画 面、报警画面和辅助画面等。图4是顶枪系统的运行画而，图中所示顶枪处于补充加热模式，操作 场所选择中央控制，控制方式为中央自动控制。图5是预热枪系统的运行 画而，图中所示预热枪处于中央操作燃烧状态。图41#顶枪系统补充加热运行画面1伴预热枪系统图51#预热枪自动燃烧系统运行画面
14、13系统独特优势1： PLC处理数据能力强,采样速率快速稳定,配料工艺完全可满足工艺 要求配料2：工艺可根据用户来设定3：可靠性好,系统有两种控制方案（触 摸屏和工控机方案）当其中的外种有故障时另外一台马上切入运行不影响 生产，能够杜绝生产故障时出现生产失控现象4：实时图形显示生产流程和 文本显示生产过程，方便操作员操作5：文本文件显示生产报表，配方报表等 （有多项打印内容由用户自行选用）强大的报警提示功能，可以将废品率降 到最低程度6：配料均匀性，各骨料放料时采用变频器控制放料速度使的各 骨料在相等的时间内放完，保证了配料的均匀性1. 4监控软件线上自动监控软件:人与生产线之间的关系由被动转为主动，一旦生产 出现异常情况，计算机系统立即主动发警报给相关人员，主动做提醒功能, 通过实时的在线监视器,随时监控生产的重要信息.1. 5硬件特点本系统硬件均采用国际名厂出品的元件，性能极为可靠：按钮开关选用日 本产品开关继电器采用高质量进口产品PLC采用日本欧姆龙公司产晶电源 采用隔离防雷保护系统电源系统采用浪涌吸收保护。2配料系统自动控制 2.1自动控制配料系统自动配料系统是一种用于工业（如混凝土配料），农业（如饲料配料） 生产上自动化的配料设备，通常是由带有自动配料算法软件的电脑（微机）
