配料系统是水泥

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1、自动化专业综合设计任务书集散型可编程序控制器调速秤配料系统配料系统是水泥，钢铁,化工,医药等行业在生产过程控制方面应用自动化设备起步最早的领域,早在90年代初,国家重点支持和推荐微机应用项目中的生料微机配料的开发。配料系统主要由现场生产设备、单机皮带秤(包括输送机系统、皮带秤体、称重仪表、称重传感器、测速传感器设备)、调节器、变频控制器、PLC：S7-300、电器控制柜、上位机、系统软件以及料位检测装置等组成配料系统在配料工序的合理性、稳定性、准确性以及快速性直接影响到以后各生产环节的顺利进行。 目录 前言4 一集散型可编程序控制器调速秤配料系统概述5 1.1调速秤的一般结构和工作原理5 1.

2、2调速秤配料系统的工艺流程6 1.3调速秤配料系统总体控制流程图7 二系统的总体设计方案8 三硬件设计及各环节分析10 3.1可编程控制器（PLC）的选型与设计10 3.2拉力传感器的选型与信号调理13 3.3测速传感器的设计与信号调理16 3.4变频器的选型与电气设计17 四STEP7编程软件与梯形图设计20 4.1STEP7综述20 4.2STEP7的组成20 4.3硬件组态与参数设置20 4.3.1工程项目创建基本任务和步骤20 4.3.2硬件组态的步骤21 4.3.3调速秤配料系统PLCI/0端子选择23 4.4STEP7PLC程序的基本结构26 4.5系统各模块功能简介27 4.6梯

3、形图设计28 4.6.1PLC主循环程序OB128 4.6.2A/D转换、测重信号采集和累加数据33 4.6.3速度信号采集和调速秤速度调节38 4.7PID控制39 4.7.1PID控制简介39 4.7.2PID控制模块输入输出变量设置39 4.8报警、急停和停止配料43 五调速秤配料系统的组态46 5.1WinCC工程的建立46 5.1.1工程创建46 5.1.2变量的建立47 5.1.3组态画面的建立51 5.1.4变量归档：55 六模拟仿真56 6.1S7-PLCSIM的主要功能57 6.2S7-PLCSIM的主要组成部分57 6.3上位机与下位机的模拟组态步骤57 七参考文献58 八

4、课设收获59 前言 配料系统是水泥，钢铁,化工,医药等行业在生产过程控制方面应用自动化设备起步最早的领域,早在90年代初,国家重点支持和推荐微机应用项目中的生料微机配料的开发。配料系统主要由现场生产设备、单机皮带秤(包括输送机系统、皮带秤体、称重仪表、称重传感器、测速传感器设备)、调节器、变频控制器、PLC：S7-300、电器控制柜、上位机、系统软件以及料位检测装置等组成 配料系统在配料工序的合理性、稳定性、准确性以及快速性直接影响到以后各生产环节的顺利进行。 随着计算机、网络、数据库等相关技术的不断发展和完善，自动化系统得到极大的完善。本文根据配料生产的特点和要求，详细介绍了调速秤微机配料控

5、制系统的设计方案及调试、使用方法。系统完成了配料系统的设计要求，并对控制系统的主要控制功能以及结构作了详细的介绍。而且说明了调速秤硬件选型、安装、维修，软件选用、安装、设计及整体系统的调试等情况。WINCC和STEP7软件设计的画面监控系统，具有良好的人机界面，操作方便，实时数据显示，历史趋势显示，监控报警等特点，极大地提高了产品的质量和生产效率，具有广阔的应用前景。 我国很多冶金行业烧结厂皮带秤配料长期处于比较原始的状态，占用太多的人力物力资源，对企业来说是个不小的负担，而恶劣的工业现场环境对操作员的健康也有很大的伤害。因此，提高烧结厂皮带秤配料的自动化程度是当务之急。本文提出的中小型集散配

6、料控制系统的设计方案，对采用皮带秤配料的工业现场有很高的实用价值。 本书的目的、要求、主要技术指标及基本数据： 掌握控制系统的一般设计方法； 掌握计算机控制系统的硬件设计； 掌握可编程序控制器的梯形图设计方法； 掌握监控组态软件的设计方法； 说明系统的总体方案； 分析各环节的工作原理； 选择测速传感器、拉力传感器、变频器； 编制PLC的梯形图； 组态监控级软件； 调速秤2路； 台时120T/h； 采用二级分散型控制系统，控制级由SiemensS7-300PLC实现；监控级由工业PC实现，由WinCC组态，由MPI实现网络通讯； 具有手动、自动两种控制方式； 调速秤DT-650型； 拉力传感器3

7、00Kg； 测速传感器 接近开关，12齿 频压转换板8路，12V电源 输入频率0600Hz 输出电压05V； 变频器。 关键词：调速秤 组态 可编程序控制器 WINCC STEP7 一、集散型可编程序控制器调速秤配料系统概述 自动控制配料是一个多输入、多输出，且各条配料输送生产线严格协调控制，对料位、流量及时准确地进行监测和调节的过程。因此，系统由集散型可编程控制器与调速秤组成一个两级计算机控制系统。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。 在调速秤自动控制配料生产工艺过程中，将不同配料按一定比例配合，由调速秤完成对皮带输送机输送的物料进行计量

8、。PLC主要实现对输送设备、称量系统的过程进行实时控制，并完成对系统故障检测、显示及报警，同时向变频器输出信号调节皮带机转速的功能。 1.1调速秤的一般结构和工作原理 调速皮带秤主要由机械秤体及检测及控制控制电路组成。机械部分主要包括：供料溜子、重量称量机构、皮带张力自动调整装置、传动及减速装置、称重传感器、速度传感器等。高精度荷重传感器，将物料的重量变化线性地转换为电信号，控制仪表则根据荷重传感器输出信号的变化自动改变皮带的速度，以保持给料量稳定。如图1-1所示： 图1-1调速秤的一般结构 配料系统的秤体选用变频控制的皮带秤，可用于对各种块、粒状物体(如石灰石、煤、铁粉）进行连续输送、动态计

9、量，并已广泛应用于水泥、冶金、粮食等行业，作为动态连续计量自动化控制装置，为各种工业现场的生产控制、管理提供准确的计量数据和手段。DT-650型皮带秤是粒、块状物料连续计量与自动配料的理想设备。在自动运行的工作模式下，系统的基本工作原理是：系统根据料位仪反馈回来的高炉内实际料线的变化情况，结合预先设定的下料量、料物种类等参数，对高炉的供料要求作出实时的响应，及时完成配料、上料、装料的控制任务，从而达到系统的闭环控制。 1.2调速秤配料系统的工艺流程 系统具有恒流量和配比控制两种功能。当选择恒流量控制时，电子皮带秤根据皮带上物料的多少自动调节皮带速度，来达到所设定流量要求。工艺流程如图1-2所示

10、。加电后，皮带驱动电机开始旋转，微处理机根据当前操作控制电机转速，通过链传动辊筒使皮带进行运转。料斗中的物料落在落料区，经皮带运送到达称重区，由电子皮带秤对皮带上的物料进行称重。称重传感器根据所受力的大小输出一个电压信号，经信号放大板放大，输出一正比于物料重量的计量电平信号，送至上位机的接口，经采样后转换成一流量信号，在上位机上显示当前流量值；同时将此流量信号送至PLC接口，与上位机设定的各种配料给定值进行比较，然后进行调节运算，其控制量送至变频器，以此来改变变频器的输出值，从而改变驱动电动机的转速，调整给定量，使之与设定值相等，完成自动配料过程。 图1-2调速秤工艺流程图 对于系统的被控对象

11、来说，上位机可以采用PLC，也可以采用工控机。如图1-3所示。 系统结构原理框图如下： 图1-3调速秤配料控制系统 1.3调速秤配料系统总体控制流程图 根据实际工艺流程，做出系统总体控制流程图如下所示。 二、系统的总体设计方案 本系统中，实行一台变频器对一台电机变频调速控制。由于变频调速是通过改变电动机定子供电频率以改变同步转速来实现的，故在调速过程中从高速到低速都可以保持有限的转差功率，因此具有高效率、宽范围、高精度的调速性能。用PLC输出的数字量信号作为变频器的控制端输入信号，通过接受PLC的信号控制电机转速大小，并且向PLC反馈自身工作状态信号;当发生故障时，向PLC及上位机发出报警信号

12、。变频器对驱动皮带秤的电机的控制具有完善的自我保护和电机保护功能。 PLC采集电机、电磁阀、变频器等有关的控制对象的信息，经过对输入信息的处理，反馈控制监控对象，将信息送入上一级监控机(上位机)。使用计算机的通信卡CP5614可以将计算机连接到MPI，通过网络实现计算机与PLC的通信。接受监控机(上位机)的控制指令，通过对输入和操作指令的分析、判断，进行综合处理，输出控制信号，控制变频调速系统的工作，完成监控机对监控对象的实际控制。 为了保证系统的可靠性，应采用较高性能的PLC，选用西门子S7-300系列，并选择合适的数据采集模块和变频器。本系统总体设计的系统图如下所示： 变频器柜 頻压转换板

13、 信号放大板 7-332 7-331 7-331 电源 7-315 监控计算机 变频器柜 頻压转换板 信号放大板 7-332 7-331 7-331 电源 7-315 监控计算机 图2-1系统图 三、硬件设计及各环节分析 3.1可编程控制器（PLC）的选型与设计 SIMATICS7300系列可编程序控制器是西门子全集成自动化系统中的控制核心，是其集成与开放特性的重要体现。该系列可编程序控制器继承了西门子上一代PLCSIMATICS5系列稳定、可靠和故障率低的精髓，将先进控制思想、现代通讯技术和IT技术的最新发展集于一身，在CPU运算速度、程序执行效率、故障自诊断、联网通讯、面向工艺和运动控制的

14、功能集成以及实现故障安全的容错与冗余技术等方面取得了业界公认的成就。 可编程序控制器编程组态工具STEP7采用SIMATIC软件的集成统一构架，为实现可编程序控制器编程组态的易用性和友好性以及与上位机组态系统的集成统一性提供了一个功能强大、风格一贯的软件平台。 S7-300的CPU模块(简称为CPU)都有一个编程用的RS-485接口，有的有PROFIBUS-DP接口或PTP串行通信接口，可以建立一个MPI(多点接口)网络或DP网络。 图3-1S7-300的CPU模块 图中：1.电源模块2.后备电池3.24VDC连接器4.模式开关 5.状态和故障指示灯6.存储器卡（CPU313以上） 7.MPI

15、多点接口8.前连接器9.前盖 图3-2S7-300的安装 S7-300是模块化小型PLC系统，能满足中等性能要求的应用。其模块化结构设 计使得各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展，能满足中等性能要求。 S7-300主要组成部分有:导轨、中央处理单元模板、接口模板(IM)、信号模板(SM)、功能模板(FM)等。S7300组成如图8所示。 图3-3S7-300组成 （1）电源选型 选用PS307-5A占用S7-300中央机架的1号槽。 （2）CPU选型 选用SIEMENS公司的S7-300系列PLC的CPU为315，MPI地址为2。占用S7-300中央机架的2号槽。 （3）开入开出模块选型 选用S7-323DI8/DO8x24V/0.5AI0-7Q0-7 图3-4 （4）模入模块选型 压力输入 选用S7-331AI8x12位地址272-287 图3-5 速度输入 选用S7-331AI8x12位地址288-303 （5）模出模块选型