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1、辽 宁 工 业 大 学 课 程 设 计 说 明 书 （论文）辽 宁 工 业 大 学PLC技术及应用课程设计（论文） 题目： 基于NetLinx网络的混矿流量控制系统设计 本科生课程设计（论文）课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室：自动化 学 号学生姓名专业班级自动化102课程设计（论文）题目基于NetLinx网络的混矿流量控制系统设计课程设计（论文）任务课题完成的功能：在氧化铝生料浆配料过程中，需要将混矿原料输送到球磨机中。采用罗克韦尔公司的NetLinx三层网络完成混矿流量的控制系统设计，该控制系统的功能包括：1、实现皮带秤的启停功能； 2、实现联锁功能；3、实现混矿流量
2、的控制功能。设计任务及要求：1、控制系统采用罗克韦尔公司的NetLinx三层网络；2、完成 Ethernet, ControlNet, DeviceNet网络结构的配置和规划；3、完成方案设计和I/O分配表； 4、完成硬件设计和软件编程； 5、离线运行分析；6、撰写课程设计论文技术参数：1、电动机的额定功率22Kw，额定电压380V，额定电流7A，额定转速1450rpm。2、混矿的流量范围为60-80t/h；流量信号变化范围，420mA。进度计划1、熟悉课程设计题目，查找及收集相关书籍、资料（2天）；2、设计系统的结构原理图（1天）；3、仪表、控制系统等设备的选型（1天）；4、程序开发（4天）
3、；5、撰写课设论文（1天）；6、设计结果考核（1天）；指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩： 总成绩： 指导教师签字： 年 月 日注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算摘 要生料浆配料过程是将赤泥浆、碱粉、混矿以及石灰石四种原料输送入磨机中，进行混合、研磨后形成钙比、碱比以及水分等质量指标合格的生料浆。其中混矿是一个很重要的过程，在氧化铝生料浆配料过程中，需要将混矿原料输送到球磨机中。本文采用罗克韦尔公司的NetLinx三层网络，以Controllogix PLC为控制器，采用Powerflex40变频器控制电动机。通过RsLogix5000编程软件完成程序审计，
4、将流量计检测到的混矿流量反馈给PLC，通过PID调节输出给变频器控制电动机转速。其中，电动机的额定功率22Kw，额定电压380V，额定电流7A，额定转速1450rpm；同时，碱粉的流量范围为20-40t/h，赤泥浆流量范围为60-80t/h。最后通过RsLogix 5000完成梯形图编写。同时实现了皮带秤的启停功能及联锁功能，最后通过离线运行检验系统设计。关键词：混矿；PID；NetLinx；Controllogix目 录第1章 绪论1第2章 课程设计的方案22.1 概述22.2 设计方案4第3章 系统硬件设计53.1 控制器选择53.2 流量计及变频器73.3 变频器选择73.4 Contr
5、olnet控制网络83.5 I/O地址及接线图9第4章 软件设计104.1 流程图104.2 PID参数设置114.3 程序编写134.3.1 混矿皮带秤的启停134.3.2 混矿流量控制13第5章 课程设计总结15参考文献16III第1章 绪论在烧结法氧化铝的配料过程中，配制生料浆的原料主要有：铝土矿、石灰(或石渣)、生料煤、碱粉(纯碱)、返回碱液以及生产过程中进入的污水等。其中铝土矿包括普矿和高铝矿、高铁矿、低铝矿三种调整矿；返回碱液是后续工艺返回的碳分母液和硅渣的混合浆液。它们的化学成分主要是氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化钙、氧化钠和固定碳等。生料浆配料是氧化铝生产过程的重要工序，也是氧化
6、铝生产的能耗大户，在要求生料浆配料稳产、高产和质优的基础上，降低碱耗，节约电能，对提高企业的经济效益与社会效益有着十分重要的意义。 为了使生料浆的碱比控制趋于合理，针对现有加碱系统的状况，需要对目前的加碱方式进行改造，将螺旋给料机改为皮带秤。改为皮带秤的好处是加碱量可按工艺要求严格控制，得以提高、稳定一次合格率，但需增加一台皮带秤，同时要对加碱仓及相关设备进行改造。 由于生料浆配料过程具有上述综合复杂特性，因此难以采用现有的控制方法对生料浆的钙比、碱比、水分指标和磨机负荷状态进行控制，目前采用人工操作方式，更多的是依赖于操作员在配料过程中的大量工作，依赖于操作员的经验是否合理以及操作是否精心，
7、所以目前的控制现状非常落后。为了满足工艺要求和实现控制目标，不仅需要操作员对配料过程中的各种信息进行判断和决策后给出适当的赤泥浆流量设定值、碱粉流量设定值、各台磨机的混矿流量设定值、石灰石流量设定值和碱赤泥浆流量设定值，还需要对各个流量调节过程进行手动调整。在氧化铝的生产工艺中，生料浆的制备是烧结法生产中的一项最重要工序之一，生料浆的各项指标：水分、细度、碱比、钙比、铝硅比等能否满足生产要求，将直接影响熟料的质量、窑的产能、窑的热工制度及操作、熟料中氧化钠、氧化铝的溶出率和沉降槽的操作。生料浆生产过程中，由于原来的取样、检测手段落后：样品人工化学分析的精度不高，时间较长（约两个小时），导致不能
8、及时准确地调整原料配比，人工调节下料量准确性差，造成一次配料合格率不高，二次调配工作量大，操作工作量大，劳动强度高，严重制约了生料浆合格率的提高和成份的稳定，进而影响着氧化铝的产量及其技术经济指标。配料作为氧化铝生产的第一道工序， 配制生料浆指标的好坏直接关系到熟料质量的高低，“配料是基础， 烧结是关键”的思想已是广大科技人员的共识。基于规则的专家系统相对于传统手工计算配比方法，提高了计算速度和配比精度。但专家系统的知识瓶颈问题使得系统扩展性差，不能适应生产工序变化。第2章 课程设计的方案2.1 概述目前，中铝集团中州分公司的配料工艺流程如图21所示，配制合格生料浆主要分为调整配比和三次调配两
9、大过程，分别有四个工作岗位(饲料岗位、磨房岗位、槽上岗位、值班长岗位)完成。(1)调整配比。调整配比由饲料岗位和磨房岗位负责，饲料岗位主要负责固体物料的下料，磨房岗位主要负责碱液的流量和磨机的开停。在配制生料浆的过程中，饲料岗位工作人员根据槽上岗位下达的C指令(C指令指生料浆干物中CaO的百分含量)和入磨物料成分，确定各种固体物料下料量，并稳定下料量，另还根据磨工通知及时调整和稳定下料量，包括补充碱粉保证碱平衡；磨房岗位在N指令(N指令指生料浆干物中Na20的百分含量)指标下，调整碱液量或下达调整下料量通知来控制和稳定生料浆水分，另还结合细度和磨机状况，稳定磨机产能。配比调整后，各原料按一定的
10、配比送入管磨机进行湿磨，然后经溜槽混合，流入缓冲槽。缓冲槽共有六个，其中1群、2撑、3舟管磨机磨制的生料浆混合后流入三个西缓冲槽，而错、5撑、甜、7撑管磨机磨制的生料浆混合后流入三个东缓冲槽，准备进行生料浆的三次调配。(2)三次调配。由于配比调整的滞后，从管磨机出来的生料浆往往难以满足指标要求，一般要进行三次调配才能合格。生料浆的三次调配过程主要由槽上岗位负责，槽上岗位工作人员根据入磨物料成分及返回物料量不同，通过生、熟料指标的对应关系分析，针对熟料指标要求，结合当前生料浆成分情况，确定入A、B、K槽的料浆指标，并向饲料、磨房岗位下达C和N指令。三次调配的过程为：六个缓冲槽内的生料浆通过缓冲泵
11、打到A槽分料箱内，进行第一次调配，然后分配到16个A槽中；若A槽中的生料浆质量相互间有波动，但通过相互混合可基本满足质量要求，则将几个A槽的生料浆相互混合后入B槽，进行二次调配；9对于24个B槽的生料浆，通过三次调配进行微调后可基本认为合格，送往熟料窑烧结。生料浆配料是氧化铝生产过程的重要工序，也是氧化铝生产的能耗大户，在要求生料浆配料稳产、高产和质优的基础上，降低碱耗，节约电能，对提高企业的经济效益与社会效益有着十分重要的意义。 为了使生料浆的碱比控制趋于合理，针对现有加碱系统的状况，需要对目前的加碱方式进行改造，将螺旋给料机改为皮带秤。改为皮带秤的好处是加碱量可按工艺要求严格控制，得以提高
12、、稳定一次合格率，但需增加一台皮带秤，同时要对加碱仓及相关设备进行改造。 由于生料浆配料过程具有上述综合复杂特性，因此难以采用现有的控制方法对生料浆的钙比、碱比、水分指标和磨机负荷状态进行控制，目前采用人工操作方式，更多的是依赖于操作员在配料过程中的大量工作，依赖于操作员的经验是否合理以及操作是否精心，所以目前的控制现状非常落后。为了满足工艺要求和实现控制目标，不仅需要操作员对配料过程中的各种信息进行判断和决策后给出适当的赤泥浆流量设定值、碱粉流量设定值、各台磨机的混矿流量设定值、石灰石流量设定值和碱赤泥浆流量设定值，还需要对各个流量调节过程进行手动调整。在氧化铝的生产工艺中，生料浆的制备是烧
13、结法生产中的一项最重要工序之一，生料浆的各项指标：水分、细度、碱比、钙比、铝硅比等能否满足生产要求，将直接影响熟料的质量、窑的产能、窑的热工制度及操作、熟料中氧化钠、氧化铝的溶出率和沉降槽的操作。生料浆生产过程中，由于原来的取样、检测手段落后：样品人工化学分析的精度不高，时间较长（约两个小时），导致不能及时准确地调整原料配比，人工调节下料量准确性差，造成一次配料合格率不高，二次调配工作量大，操作工作量大，劳动强度高，严重制约了生料浆合格率的提高和成份的稳定，进而影响着氧化铝的产量及其技术经济指标。配料作为氧化铝生产的第一道工序， 配制生料浆指标的好坏直接关系到熟料质量的高低，“配料是基础， 烧
14、结是关键”的思想已是广大科技人员的共识。基于规则的专家系统相对于传统手工计算配比方法，提高了计算速度和配比精度。但专家系统的知识瓶颈问题使得系统扩展性差，不能适应生产工序变化。图2.1 配料工艺流程2.2 设计方案本系统采用罗克韦尔公司的Contrologix为控制器，采用Powerflex40变频器控制电动机。其中，电动机的额定功率22Kw，额定电压380V，额定电流7A，额定转速1450rpm；同时，混矿的流量范围为60-80t/h。最后通过RsLogix 5000完成梯形图编写。 本次课程设计主要是运用工业控制网络及PLC等相关知识，设计混矿流量控制系统。在氧化铝生料浆配料过程中，需要将混矿原料输送到球磨机中。本文采用罗克韦尔公司的NetLinx三层网络，以Controllogix PLC为控制器，将流量计检测到的混矿流量反馈给PLC，通过PID调节输出给变频器控制电动机转速。同时实现了皮带秤的启停功能及联锁功能，最后通过离线运行检验系统设计。图2.2为混矿系统的结构框图图2.2 混矿系统的结构框图第3章 系统硬件设计3.1 控制器选择Rockwell内有三种控制器分别为CompactLogix，FlexLogix，ControlLogix。CompactLogix提供了一个从单机到分布式应用系统的Logix解决方，案。其中1769-L35E控制器不仅具有
