煉鋼自動配料系統(tǒng)

畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書（由指導(dǎo)教師填寫發(fā)給學(xué)生）學(xué)院（直屬系）電子信息工程學(xué)院時間2012年4月17日學(xué)生姓名指導(dǎo)教師設(shè)計（論文）題目煉鋼自動配料系統(tǒng)主要研究內(nèi)容應(yīng)用PLC技術(shù)經(jīng)行數(shù)據(jù)采集及控制。使自動控制、手動操作相結(jié)合，實現(xiàn)生產(chǎn)過程動態(tài)模擬及人機(jī)對話模式，可隨時進(jìn)行監(jiān)督、查閱、修改。通過控制下料小車精確定位，下料速率，提高下料的速度和精度。研究方法通過對相關(guān)文獻(xiàn)的查閱和實地考察，設(shè)計整體控制方案。使用STEP7軟件進(jìn)行PLC程序設(shè)計。主要技術(shù)指標(biāo)或研究目標(biāo)通過上料系統(tǒng)自動化及易操作處理，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性、安全性、可擴(kuò)展性，提高了生產(chǎn)速率和質(zhì)量，最終達(dá)到提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。教研室意見教研室主任（專業(yè)負(fù)責(zé)人）簽字年月日說明一式兩份，一份裝訂入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)，一份交學(xué)院（直屬系）。目錄目錄I摘要III第1章緒論111中國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展及問題112PLC在冶金工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀113本文的主要工作314本章小結(jié)4第2章控制系統(tǒng)總體方案521生產(chǎn)工藝過程概況522自動配料系統(tǒng)523轉(zhuǎn)爐副原料系統(tǒng)6231副原料上料系統(tǒng)的控制7232副原料振動給料的變頻控制8233副原料稱量系統(tǒng)9234轉(zhuǎn)爐副原料加料的連鎖控制10235副原料加料系統(tǒng)的的控制方式1124合金配料系統(tǒng)12241合金上料皮帶及合金系統(tǒng)的控制12242鐵合金振動給料機(jī)的控制1625本章小結(jié)18第3章PLC軟件設(shè)計1931上料控制程序的設(shè)計19311上料、卸料綜合運(yùn)行系統(tǒng)基本設(shè)計思想19312上料、卸料綜合系統(tǒng)的實現(xiàn)方法19313PLC技術(shù)的控制原理2032下料控制程序的設(shè)計22321振動給料器工作原理及控制方式23322PLC控制程序2733本章小結(jié)28第4章系統(tǒng)通訊2941現(xiàn)場總線技術(shù)概述29411現(xiàn)場總線技術(shù)產(chǎn)生的意義3042工業(yè)以太網(wǎng)30421工業(yè)以太網(wǎng)簡介30422工業(yè)現(xiàn)場對工業(yè)以太網(wǎng)的產(chǎn)品要求3143通訊網(wǎng)絡(luò)31431工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)成32432網(wǎng)絡(luò)特點32433工業(yè)以太網(wǎng)重要性能3344本章小結(jié)34第5章結(jié)論35煉鋼自動配料系統(tǒng)摘要在電爐煉鋼生產(chǎn)中，合金料主要用來調(diào)節(jié)鋼水的成分和溫度，這二者決定了鋼水的品種和質(zhì)量。合金料加的過多或過少都會造成整爐鋼報廢的巨大損失。隨著工業(yè)計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，開發(fā)、應(yīng)用一套煉鋼自動化下料控制系統(tǒng)，對促進(jìn)煉鋼工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。本論文主要研究煉鋼下料控制系統(tǒng)的設(shè)計，在設(shè)計該控制系統(tǒng)時，查閱了大量國內(nèi)外文獻(xiàn)，結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)代化電爐先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展趨勢，以及企業(yè)的工程實際和用戶的要求來設(shè)計合理的控制系統(tǒng)方案。同時，考慮到國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的實際情況，在跟蹤國際先進(jìn)技術(shù)的前提下，保持了符合國情的適度先進(jìn)性，從而獲得較好的性能價格比。該項目采用德國西門子公司的S7200系列PLC，運(yùn)用與之相匹配的STEP7V53編程軟件，通過STL和LAD兩種編程語言編制了下位機(jī)的控制程序，從而使該下料系統(tǒng)可以按要求自動完成配料、稱重、裝料全過程。采用了同是西門子公司的WINCCV51工控組態(tài)軟件對上位機(jī)監(jiān)控軟件組態(tài)，實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)實時記錄和監(jiān)控，設(shè)計了實時稱重、記錄查詢、報警記錄、實時模擬等具有WINDOWS風(fēng)格的動態(tài)操作畫面。PLC和設(shè)置在主控室的上位機(jī)組通過工業(yè)以太網(wǎng)組成一個工業(yè)控制系統(tǒng)，發(fā)揮上位工控機(jī)和PLC各自的優(yōu)勢。在設(shè)計過程中根據(jù)生產(chǎn)和設(shè)備要求，充分考慮了系統(tǒng)的成本、可靠性、先進(jìn)性、可擴(kuò)展性以及日后的維修方便等諸多因素。本系統(tǒng)自動化程度高，節(jié)約了人力資源。工藝人員操作方便，維護(hù)及檢修方便。下料精度高，速度快，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。關(guān)鍵詞配料系統(tǒng)，PLC，WINCC，工業(yè)以太網(wǎng)OUTOMATICBATCHINGSYSTEMOFSTEELMAKINGABSTRACTINTHEPROCESSOFSTEELMAKING,COMPOSITIONANDTEMPERATUREOFMOLTENSTEELAREREGULATEDBYALLOY,ANDTHETWOFACTORSDETERMINETHETYPEANDQUALITYOFMOLTENSTEELALLOYISCHARGEDTOOMOREORTOOLESSWILLLEADTOGREATLOSSTHATISMOLTENSTEELINFURNACEWASTEDWITHTHERAPIDDEVELOPMENTOFINDUSTRIALCOMPUTERSTECHNIQUE,ITWILLBEMEANINGFULFORTHEDEVELOPMENTOFSTEELMAKINGINDUSTRYTODEVELOPANDAPPLYAHIGHAUTOMATICSETOFCHARGINGSYSTEMINSTEELMAKINGTHEPAPERRESEARCHESTHEDESIGNOFCHARGINGSYSTEMINTHETIMEOFDESIGNEDTHECONTROLSYSTEM,REFERRINGTOALARGENUMBEROFCORRELATEDLITERATUREDOMESTICANDOVERSEASWECOMBINEMODERNELECTRICALFURNACESCONTROLTECHNICALANDDEVELOPINGTREND,ASWELLASTHEENTERPRISESACTUALSTATUSINTHEPRECONDITIONOFTRAILINGTHEINTERNATIONALMODERNTECHNICAL,WEPRESERVEDMODERATEADVANCEDTECHNIQUEANDFITOURCOUNTRYSSTATUSTHEREBYITOBTAINSTHEBETTERPERCENTAGEOFPERFORMANCEANDPRICEWEUSEGERMANSIEMENSS7200SERIESPLCANDTHECORRESPONDINGPROGRAMMINGSOFTWARESTEP7V53WEPROGRAMINTWOPROGRAMMINGLANGUAGESSTLANDLADFORLOWERCOMPUTERSTHECHARGINGSYSTEMMEETSTHEREQUIREMENTSOFAUTOMATICMATCHING,WEIGHING,ANDLOADINGTHEDESIGNWORKUSESWINCCV51,THATISALSOAPRODUCTFROMSIEMENS,TOCONFIGURETHESUPERVISORYSOFTWARE,REALIZINGTHEREALTIMEDATALOGGING,SUPERVISINGANDCONTROLLING,ASWELLASVARIOUSHMIWITHWINDOWSFEATURESSUCHASREALTIMEWEIGHING,RECORDCHECKING,ALARMING,DYNAMICSIMULATIONPLCANDUPPERCOMPUTERSINCONTROLROOMARELINKEDTOGETHERVIAINDUSTRIALETHERNETTOFORMAHYBRIDINDUSTRYCONTROLSYSTEM,INORDERTOMAKEPROFITOFTHEUNIQUEMERITSOFPLCANDUPPERCOMPUTERSACCORDINGTOTHEREQUESTSOFPRODUCESANDEQUIPMENTS,WEFULLYCONSIDERTHECOSTOFSYSTEM,RELIABILITY,ADVANCING,EXPANSIBILITYANDCONVENIENTLYMAINTAININGTHESYSTEMHASHIGHAUTOMATIONSDEGREE,SAVESLABORRESOURCE,OPERATESSIMPLE,MAINTAINSANDREPAIRSCONVENIENTPRECISIONHIGHANDSPEEDFASTTHEREISGOODECONOMICANDSOCIETALBENEFITKEYWORDSCHARGINGSYSTEM,PLC,WINCC,INDUSTRIALETHERNET第1章緒論11中國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展及問題建國以來，冶金工業(yè)在我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中一直占據(jù)很重要的位置，1949年我國粗鋼產(chǎn)量占世界第26位，到1996年粗鋼產(chǎn)量為一億零一百萬噸，上升到世界第1位。2008年我國鋼產(chǎn)量超過世界排名第二至第八位的日本、美國、俄羅斯、印度、韓國、德國、烏克蘭之和。此后年產(chǎn)量不斷增加，一直穩(wěn)居世界第1位。我國已經(jīng)成為世界的鋼鐵大國，但不是鋼鐵強(qiáng)國，有許多技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還落后與技術(shù)發(fā)達(dá)國家。如我國平均噸鋼綜合能耗，在2003年為778KG/T，2010年降低為663KG/T，而日本在2003年為658KG/T。很顯然是有差距的，要縮小這些差距，除了進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整，新工藝流程的研究與開發(fā)，建立現(xiàn)代企業(yè)管理制度外，很重要的一條，就是重視自動化、信息化工業(yè)的建設(shè)。眾所周知，自從電子計算機(jī)誕生以來，尤其是近幾年來信息技術(shù)和自動化技術(shù)的迅猛發(fā)展，為提高冶金企業(yè)的市場競爭力，縮短技術(shù)更新周期與提高企業(yè)科學(xué)管理水平提供了強(qiáng)有力的手段，也是的冶金企業(yè)得以從產(chǎn)業(yè)革命的高度來認(rèn)識信息技術(shù)和自動化技術(shù)所帶來的影響。各冶金企業(yè)，誰對信息技術(shù)、自動化技術(shù)應(yīng)用的好，誰的產(chǎn)品質(zhì)量就穩(wěn)定，誰的競爭優(yōu)勢就增強(qiáng)，誰的市場信譽(yù)就提高，誰就能在激烈的市場競爭之生存、發(fā)展。因此這種“應(yīng)用”就成了一種不可阻擋的趨勢。普及、提高基礎(chǔ)自動化，大力發(fā)展生產(chǎn)過程自動化，重視制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）建設(shè)，加快企業(yè)信息化、自動化的建設(shè)進(jìn)程，早日實現(xiàn)我國冶金工業(yè)企業(yè)信息化、自動化及管控一體化，是日后很長一段時間內(nèi)提升冶金工業(yè)這一傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，走新型工業(yè)化道路的重要目標(biāo)和艱巨任務(wù)。1212PLC在冶金工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀可編程序控制器的英文為PROGRAMMABLECONTROLLER，在二十世紀(jì)七十至八十年代一直簡稱為PC。由于到90年代，個人計算機(jī)發(fā)展起來，也簡稱為PC；加之可編程序的概念所涵蓋的范圍太大，所以美國AB公司首次將可編程序控制器定名為可編程序邏輯控制器（PLC，PROGRAMMABLELOGICCONTROLLER）。國際電工委員會（IEC）于1985年1月對可編程控制器作了具有權(quán)威性的如下定義“可編程控制器是一種數(shù)字運(yùn)算的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計。它采用可編程的存儲器，用來在內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時、算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并通過數(shù)字式、模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械加工或生產(chǎn)過程。可編程序控制器及其有關(guān)設(shè)備，都應(yīng)按易于與工業(yè)控制器系統(tǒng)聯(lián)成一體，易于擴(kuò)充功能的原則設(shè)計?！?45在冶金行業(yè)，PLC是主流控制器。除了早期生產(chǎn)線，以及鍋爐中仍在使用的小型DCS系統(tǒng)外（也存在較多使用簡單儀表控制的鍋爐系統(tǒng)），其它設(shè)備的主控都是PLC。在鋼鐵生產(chǎn)中，從采選礦、燒結(jié)、高爐、轉(zhuǎn)爐、鑄造、軋鋼及相關(guān)的輔助設(shè)施如物料輸送及提升、灰渣處理、除塵、水處理等環(huán)節(jié)都在使用PLC。中國冶金行業(yè)由于自身的產(chǎn)業(yè)規(guī)模非常龐大，加之行業(yè)的自動化程度和對PLC的需求較高，2004年P(guān)LC應(yīng)用規(guī)模在55億元。在眾多應(yīng)用行業(yè)中居第二位。而到了2006年P(guān)LC應(yīng)用規(guī)模達(dá)到582億元，位居PLC最終用戶第一大應(yīng)用行業(yè)。由于控制點數(shù)較多，控制要求較高，本行業(yè)使用的大型PLC（1024IO以上）較多，大型PLC占據(jù)本行業(yè)市場的63。因此冶金行業(yè)也就成為了大型PLC最重要的市場，其占據(jù)了整個大型PLC市場的三分之一左右。如圖11所示。圖112004年冶金行業(yè)PLC市場產(chǎn)品規(guī)模（億元人民幣）由于冶金企業(yè)涉及多個工序，并且多數(shù)冶金廠都有改擴(kuò)建的經(jīng)歷，因此，其大多都使用過超過1種的PLC品牌。目前使用最多的品牌是西門子，尤其在下游工序，S7300和400表現(xiàn)出強(qiáng)大的統(tǒng)治力。在工控網(wǎng)2004年度進(jìn)行的PLC調(diào)查，采訪到的58家冶金企業(yè)中，有9成以上的用戶都使用過SIEMENS的產(chǎn)品。SCHNEIDER、OMRON、ABB、ROCKWELL、MITSUBISHI和GE的PLC也有較多的用戶，如圖12所示。由于冶金行業(yè)的要求較高，其它品牌的應(yīng)用就非常少了。需要注意的是，ABB作為一家DCS供應(yīng)商，仍然在冶金行業(yè)占有相當(dāng)?shù)姆蓊~。實際上，其在冶金行業(yè)的產(chǎn)品是更偏向于PLC的混合控制器，這也反映了不同控制系統(tǒng)向混合控制靠攏的一個趨勢。圖12冶金行業(yè)PLC品牌分布包括冶金行業(yè)在內(nèi)的中國基礎(chǔ)工業(yè)非常落后，裝備技術(shù)水平較低。隨著下游市場要求的提高和競爭的加劇，提高生產(chǎn)設(shè)施水平勢在必行，這將帶來大量的技術(shù)改造項目和高端生產(chǎn)線的投資。中國已經(jīng)存在超過6000家冶金企業(yè)，存在大量的在用PLC產(chǎn)品，存在眾多的升級換代和備品備件市場。在冶金行業(yè)主控制器市場，PLC是主流，短期內(nèi)無競爭性產(chǎn)品。813本文的主要工作在煉鋼爐煉鋼生產(chǎn)中，副原料和合金料主要用來調(diào)節(jié)鋼水的成分和溫度，這二者決定了鋼水的品種和質(zhì)量。副原料加的過多或過少都會造成整爐鋼報廢的巨大損失。有些煉鋼廠為了保證生產(chǎn)質(zhì)量，一直采用人工稱量合金料的方法，且仍使用單斗上料。其效率低、速度慢，嚴(yán)重影響生產(chǎn)，而且惡劣的工作環(huán)境也給操作工人帶來很多不安全因素。隨著工業(yè)計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，開發(fā)、應(yīng)用一套煉鋼高自動化下料控制系統(tǒng)，對促進(jìn)煉鋼工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。其合金料下料采用了自動下料技術(shù)，煉鋼主控人員只須在控制室通過對電腦畫面的簡單操作就能完成。自動下料控制系統(tǒng)主要通過現(xiàn)場稱重料斗稱重，通過PLC技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及控制，調(diào)節(jié)振動給料器的振動速度。另外通過調(diào)整相關(guān)軟件控制參數(shù)，最終達(dá)到合金料的設(shè)定值和實際稱量值基本相等的目的。本論文的主要工作如下1、在對類似系統(tǒng)的分析和現(xiàn)場調(diào)研的基礎(chǔ)上，給出下料控制系統(tǒng)總體構(gòu)成方案。使得系統(tǒng)具有精準(zhǔn)上、下料的特點。2、結(jié)合PLC、變頻器與網(wǎng)絡(luò)使用，減少現(xiàn)場電纜敷設(shè)，提高設(shè)備的可靠運(yùn)行和自動化程度，降低設(shè)備維護(hù)量，且在生產(chǎn)過程中節(jié)省人力、減少中間環(huán)節(jié)，有效提高生產(chǎn)效率。3、根據(jù)整個系統(tǒng)的工藝流程和控制要求，使用STEP7編程軟件，編寫本系統(tǒng)的下位機(jī)控制程序。以實現(xiàn)對高位料倉下料，稱重料斗稱量，皮帶機(jī)和送料小車的運(yùn)行等的控制。4、上位機(jī)采用WINCC工控組態(tài)軟件，設(shè)計一組動靜結(jié)合的HMI畫面，以完成高位料倉料位顯示，稱重料斗的稱重顯示，現(xiàn)場設(shè)備的工作模擬顯示、報警、數(shù)據(jù)保存，各料倉下料重量的設(shè)定，下料順序的控制，電磁振動給料器控制參數(shù)的設(shè)置等。5、采用適用于工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的現(xiàn)場總線通訊，實現(xiàn)上下位機(jī)之間的信息傳遞。在設(shè)計過程中根據(jù)生產(chǎn)和設(shè)備要求，充分考慮了系統(tǒng)的成本、可靠性、先進(jìn)性、可擴(kuò)展性以及日后的維修方便等諸多因素。本系統(tǒng)自動化程度很高，節(jié)約了人力資源。工藝人員操作方便，維護(hù)及檢修方便。下料精度高，速度快，具有很好的經(jīng)濟(jì)和社會效益。14本章小結(jié)本章在查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上闡述了冶金工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，PLC發(fā)展現(xiàn)狀，以及PLC在冶金業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對本論文的選題背景與主要工作做了簡單介紹。第2章控制系統(tǒng)總體方案21生產(chǎn)工藝過程概況高爐鐵水先經(jīng)鐵水罐，然后將鐵水罐內(nèi)的鐵水經(jīng)鐵水吊車兌入轉(zhuǎn)爐；廢鋼經(jīng)加料吊車加入轉(zhuǎn)爐。轉(zhuǎn)爐加入鐵水、加入廢鋼后即搖正轉(zhuǎn)爐，進(jìn)行冶煉操作。轉(zhuǎn)爐冶煉采用頂吹工藝，從爐口插入氧槍供氧吹煉。轉(zhuǎn)爐在吹煉過程，造渣的各種散狀料（活性石灰、輕燒白云石、降溫劑和輔助渣料等）經(jīng)爐頂料倉下料口振動機(jī)送入稱量漏斗，配料后經(jīng)溜管送入?yún)R總漏斗存放，加料時經(jīng)溜管從汽化冷卻煙道垂直段的兩側(cè)開孔加入轉(zhuǎn)爐。出鋼過程將配制好的鐵合金料從爐后旋轉(zhuǎn)溜槽加入鋼包，完成鋼水脫氧和成分調(diào)整，同時從爐后加入頂料渣，防止鋼水回磷、回硫。轉(zhuǎn)爐煙氣經(jīng)煙氣OG凈化后回收煤氣，爐渣經(jīng)外運(yùn)處理。鋼包受鋼后運(yùn)回鋼水接收跨，進(jìn)行鋼水吹氬、喂絲處理，完成鋼水調(diào)溫，進(jìn)一步脫氧和改變雜物形態(tài)、分布，提高鋼水質(zhì)量。22自動配料系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐自動配料系統(tǒng)有副原料加料系統(tǒng)和鐵合金投料系統(tǒng)兩部分組成。而這兩部分又各由上料、下料兩部組成。原料成分（1）各種廢鋼重型高碳、重型中低碳、輕型高碳和輕型低碳。（2）各類礦石鐵礦石、氧化鐵皮、燒結(jié)球團(tuán)礦、錳礦。（3）副原料石灰、石灰石、螢石、白云石、鐵礬土等。（4）其他鐵料生鐵塊、含SI廢鋼、提溫劑、增碳劑。（5）合金原料廠方提供的合金原料。圖21煉鋼生產(chǎn)工藝流程圖23轉(zhuǎn)爐副原料系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐副原料系統(tǒng)包括副原料上料控制和副原料下料控制兩部分。如圖22所示，副原料的來料分別卸放在不同的低位料倉內(nèi)，由皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送到對應(yīng)的副原料高位料倉，再根據(jù)煉鋼生產(chǎn)的實際需要，通過下料振動給料器經(jīng)稱量斗稱重并分批經(jīng)過匯總斗、下料溜槽將副原料加入轉(zhuǎn)爐中。高爐廢鋼料場散裝料堆場鐵合金庫30T高爐鐵水罐自卸汽車自卸汽車自卸汽車配料裝槽地下料倉裝槽廢鋼料槽爐頂料倉合金料倉方坯連鑄機(jī)加料裝置加料裝置一次煙氣除塵及風(fēng)機(jī)房轉(zhuǎn)爐鋼渣處理渣罐爐渣跨鋼包放散煙囪放散稱料秤軋鋼高爐廢鋼料場散裝料堆場鐵合金庫30T高爐鐵水罐自卸汽車自卸汽車自卸汽車方坯連鑄機(jī)鋼渣處理圖22煉鋼副原料系統(tǒng)工藝流程示意圖231副原料上料系統(tǒng)的控制副原料上料系統(tǒng)的控制是通過皮帶運(yùn)輸機(jī)控制、轉(zhuǎn)爐高位料倉的“在庫量”控制和轉(zhuǎn)運(yùn)站皮帶的邏輯控制等，實現(xiàn)對轉(zhuǎn)爐高位料倉用料的分配。副原料上料系統(tǒng)包括高位料倉、皮帶上料、低位料倉及相應(yīng)的除塵系統(tǒng)的電氣設(shè)備的控制。高位部分包括高位料倉的超聲波料位計顯示、警報、和相關(guān)控制，卸料車的走行控制即根據(jù)卸料車行程開關(guān)進(jìn)行卸料車定位控制。皮帶運(yùn)輸部分包括從低位料倉送至高位料倉的皮帶運(yùn)輸機(jī)的順起，逆?？刂疲妱臃寮罢駝雍Y的控制。副原料上料系統(tǒng)是根據(jù)高位料倉的超聲波料位計報警信號，控制卸料車啟動并根據(jù)卸料車行程開關(guān)停在指定位置，當(dāng)卸料車定位后，啟動皮帶系統(tǒng)和對應(yīng)料的電振給料機(jī)進(jìn)行上料，上料量由皮帶秤給出。PLC的控制程序設(shè)計是根據(jù)料位預(yù)報，啟動對應(yīng)副原料的低位料倉振動給料機(jī)進(jìn)行振料（根據(jù)所需料量，經(jīng)皮帶秤稱量），按順序啟停皮帶運(yùn)輸機(jī)，并對卸料小車所應(yīng)停的高位料倉位置進(jìn)行判。卸料點的選擇分為定時主動選擇與料位異常被動選擇兩種。定時主動選擇是人為地給某個高位料倉補(bǔ)料，料位異常被動上料是根據(jù)高位料倉出現(xiàn)空料位報警，并且工作方式為自動的時候，PLC自動向上料管理系統(tǒng)發(fā)出請求，上料管理系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)備的具體情況，順序啟動設(shè)備，將相應(yīng)的副原料從地下料倉送到皮帶機(jī)上。進(jìn)行定位上料。在上料結(jié)束以后，上料管理程序發(fā)出上料結(jié)束信號，系統(tǒng)接受到以后，依次停止所有的設(shè)備。卸料車允許在倉上運(yùn)輸機(jī)不運(yùn)行或空運(yùn)行情況下走行就位，不允許在卸料狀態(tài)下走行。卸料車的走行方向（前進(jìn)、后退）有信號顯示，到達(dá)設(shè)定料倉位置時有顯示并輸出相應(yīng)的信號，卸料車若走行至兩端極限開關(guān)（動作）立即事故停車，報警，并顯示故障停車位置，輸出相應(yīng)的信號。卸料小車位置控制對工藝設(shè)備的要求是，首先，必須要有可靠的位置檢測元件。卸料小車的位置檢測依靠限位開關(guān)來實現(xiàn)，對高溫、高粉塵的煉鋼現(xiàn)場，要選擇高防護(hù)等級的電氣元件，較理想的元件是防護(hù)等級為IP65（防塵、防水）的電感式晶體管接近開關(guān)。其次，是卸料小車本身有可靠的制動或調(diào)速裝置。上料手動操作和自動過程一樣，只不過操作方式應(yīng)該選擇手動，每一個動作全部要操作人員在畫面上進(jìn)行操作。現(xiàn)場手動操作在機(jī)旁操作箱上選擇機(jī)旁后，可進(jìn)行現(xiàn)場手動操作。主要由于設(shè)備的安裝，調(diào)試和維修。232副原料振動給料的變頻控制變頻調(diào)速的原理及機(jī)械特性是由于異（同）步電動機(jī)的同頻轉(zhuǎn)速N1與電源頻率成正比，所以改變電源頻率就能改變同步轉(zhuǎn)速N1，并實現(xiàn)調(diào)速。副原料上料控制系統(tǒng)操作畫面如圖23所示。在這個操作畫面上所表示的是圖22中的下半部分工藝流程，副原料的來料分別斜放在不同的低位地下料倉內(nèi)，針對每個高位料倉發(fā)出的上料申請，啟動不同的振動給料器，并由皮帶運(yùn)輸機(jī)送到對應(yīng)的副原料高位料倉的控制過程。圖23副原料上料控制系統(tǒng)操作畫面高位料倉下振動給料機(jī)的功能是高位料倉中的原料至稱料斗中，每臺振動給料機(jī)的給料能力有兩檔；額定給料能力和接近設(shè)定給料量時的給料能力。自動接通條件是稱量斗下部扇形閥處于關(guān)閉狀態(tài)且稱量斗未滿。當(dāng)振動給料及啟動一段時間后稱量設(shè)備無料值變化，應(yīng)有無料流報警。（1）料倉的電振變頻器控制為開始快速振動。（2）當(dāng)稱量值達(dá)到設(shè)定值得80左右，K1時（HMI上可修改K1值），變頻控制的電振轉(zhuǎn)為慢速振動。（3）當(dāng)稱量值等于預(yù)設(shè)定值的90左右，K2是（HMI上可修改K2值），振動器停止振動。（4）振動器停止振動延時TS（HMI上可修改的TS）后（稱量值穩(wěn)定后），其稱量值作為該種副原料的實際稱量值，同時檢查實際稱量值與預(yù)設(shè)定稱量值是否在允許偏差值K3內(nèi)，若超出這在HMI上進(jìn)行報警。233副原料稱量系統(tǒng)副原料的上料稱量由皮帶秤給出，下料量是由稱量斗下安裝的稱重傳感器通過轉(zhuǎn)換儀表送入PLC系統(tǒng)的。所有的稱量斗稱量完畢后，在HMI上有“副原料稱量完畢”指示。K1，K2，K3，T及電振高低速值等參數(shù)均可在HMI上人工修改。各種副原料通過匯總斗加入轉(zhuǎn)爐后，有副原料的累計計算，在HMI上設(shè)有每種副原料加料量的累計值顯示。234轉(zhuǎn)爐副原料加料的連鎖控制2341高位料倉下振動給料機(jī)的連鎖控制高位料倉下振動給料機(jī)功能是將每個高位料倉中的副原料。經(jīng)過稱量斗稱量，送至匯總斗中。每臺振動給料機(jī)的給料能力有兩檔；額定給料能力和接近設(shè)定料量使的給料能力。接通條件是下部稱量漏斗的扇形閘門處于關(guān)閉狀態(tài)且稱量漏斗未滿。只有當(dāng)某臺振動給料機(jī)對應(yīng)的稱量漏斗扇形閥門關(guān)閉時，方可振料。當(dāng)振動給料機(jī)開啟一段時間后稱量設(shè)備無料值變化，有無料流報警。2342稱量漏斗出口閘門的連鎖控制稱量漏斗的功能是準(zhǔn)確的稱量出轉(zhuǎn)爐煉鋼所需的各種副原料。稱量漏斗出口閘門打開的條件是只有當(dāng)振動給料機(jī)給料作業(yè)完成后，且匯總都的扇形閘門處于關(guān)閉狀態(tài)、稱量漏斗出口閘門才能開啟，扇形閘門開啟后散料重量小于K0值（無料）TS后，扇形閥門自動關(guān)閉，稱量漏斗放空所稱量的副原料且扇形閥門關(guān)閉后應(yīng)向系統(tǒng)反饋出完全備料的信號。K0和T參數(shù)可在HMI上人工修改。2342匯總都扇形閥門的連鎖控制匯總斗的功能是存放稱量漏斗稱出的副原料，其中間緩存作用。由于下料工藝不同匯總斗下方的閥門有的設(shè)一層的也有設(shè)置兩層的。設(shè)置兩層閥門時，下層閥是翻板閥，上層閥就是匯總斗扇形閥，它是匯總斗控制投料的主要閥門。根據(jù)系統(tǒng)的投料指令開啟匯總扇形閥（上層匯總斗閥）的聯(lián)鎖條件是稱量漏斗下部扇形閥門關(guān)閉、轉(zhuǎn)爐在垂直位且匯總斗下翻版閥打開，還要判斷所有該匯總對應(yīng)的稱量斗料值小于K0值（無料）時，再延時TS，才能打開匯總斗扇形閥（匯總上閥）。匯總扇形閥打開后，散料通過溜槽卸入爐內(nèi)，延時T1S，即可關(guān)閉該匯總斗扇形閥。K0，T，T1參數(shù)可根據(jù)實際，在HMI上人工修改。2343匯總斗下翻板閥的連鎖控制匯總斗下翻板閥是副原料卸入爐內(nèi)的的最后一道閥門，一般中、小型轉(zhuǎn)爐不設(shè)此閥。根據(jù)系統(tǒng)的投料指令開啟匯總下翻板閥的聯(lián)鎖條件是，只有稱量漏斗下部閘門關(guān)閉且轉(zhuǎn)爐在垂直位時，當(dāng)所有稱量斗值小于K0值，延時TS后，次閥門才能放打開。當(dāng)匯總斗扇形閥門打開散料便不受匯總下翻閥的阻礙直卸入爐內(nèi)，在匯總扇形閥門關(guān)閉延時T1S后，關(guān)閉匯總下翻板閥。這樣控制每一步都能把轉(zhuǎn)爐煤氣隔絕，是為防止轉(zhuǎn)爐煤氣直入料斗平臺造成人員中毒，另外為防止轉(zhuǎn)爐火焰通過下溜槽上竄燒損下料平臺設(shè)備，在匯總斗下料口還設(shè)置了下料氮封閥。匯總斗下翻板閥開啟的同時開啟下料氮封。K0，T，T1參數(shù)也可以根據(jù)實際工藝要求，在HMI上人工修改。下料系統(tǒng)HMI如圖24所示。圖24副原料下料系統(tǒng)操作畫面235副原料加料系統(tǒng)的的控制方式2351自動方式如圖25所示，操作工根據(jù)鋼種及加入量所確定的副原料下料方案，在一爐內(nèi)實現(xiàn)全自動化分批加料。每批料進(jìn)入稱量斗后，開啟匯總上扇形閥及稱量斗下扇形閥，將其卸入?yún)R總斗，然后關(guān)閉上述兩閥，以備下批料。2352手動方式有操作工根據(jù)冶金要求通過HMI鍵盤或鼠標(biāo)對下料量和時間對上述投料過程進(jìn)行隨機(jī)操作。轉(zhuǎn)爐不在零位時，以上兩種方式均不能實現(xiàn)自動投料。24合金配料系統(tǒng)合金配料系統(tǒng)主要由合金上料系統(tǒng)和給料系統(tǒng)組成。241合金上料皮帶及合金系統(tǒng)的控制合金上料皮帶及合金系統(tǒng)的工藝設(shè)備包括保證鐵合金備料的料倉及其下的振動給料機(jī)、稱量斗、皮帶機(jī)和匯總斗，設(shè)備功能保證轉(zhuǎn)爐煉鋼所需貼合金原料和改質(zhì)劑及上述設(shè)備自旋轉(zhuǎn)溜槽、投料口投入鋼水罐。轉(zhuǎn)錄貼合金原料物料流向為鐵合金原料從料倉經(jīng)其下部的的振動給料機(jī)分別進(jìn)入每個對應(yīng)的稱量漏斗，當(dāng)稱量值達(dá)到設(shè)定值時打開稱量斗下部的電振，經(jīng)過皮帶運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入?yún)R總斗，打開匯總斗電振，鐵合金原料經(jīng)投料口進(jìn)入鋼水罐。2411合金料倉下振動給料機(jī)的聯(lián)鎖控制合金料倉下振動給料機(jī)功能是將每個合金料倉的合金料，經(jīng)過稱量斗稱量，送至匯總斗或回收斗中。每臺振動給料機(jī)的給料能力有兩檔，額定給料能力和接近設(shè)定給料量時的給料能力。接通條件是下部合金稱量漏斗的扇形閘門處于關(guān)閉狀態(tài)且合金稱量漏斗未滿。只有當(dāng)某臺振動給料機(jī)對應(yīng)的合金稱量漏斗扇形閥關(guān)閉時，方可振料。當(dāng)振動給料及啟動一段時間后稱量設(shè)備無了之變化，向HMI發(fā)出無料流報警。2412合金稱量漏斗出口振動給料機(jī)的聯(lián)鎖控制合金稱量漏斗的功能是準(zhǔn)確地稱量出轉(zhuǎn)爐煉鋼所需的各種合金料和改質(zhì)劑。合金稱量漏斗出口振動給料機(jī)的起動條件是，只有當(dāng)合金下料的振動給料機(jī)作業(yè)完成，且合金投料匯總斗的出口振動給料機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)、合金運(yùn)送皮帶運(yùn)行，稱量漏斗出口振動給料機(jī)才能啟動。合金出口振動給料機(jī)開啟后合金重量小于K0值（無料）TS后，出口合金振動給料機(jī)自動停止。K0和T參數(shù)可在HMI上人工修改。2413合金匯總斗的聯(lián)鎖振動給料機(jī)控制合金匯總斗的功能是存放稱量漏斗的合金料和改質(zhì)劑的中間緩存料斗。煉鋼所需合金都是貴重原料，由于合金下料有時改料或因故障多振料，在合金匯總斗的另一側(cè)設(shè)有回收斗，啟動合金回收，皮帶反轉(zhuǎn)可以把部分合金傳到回收斗。根據(jù)系統(tǒng)的合金投料指令開啟匯總都振動給料機(jī)。合金匯總振動給料機(jī)起動后，皮帶正轉(zhuǎn)合金料通過溜槽卸入爐內(nèi)，延時T1S,即可關(guān)閉該匯總斗扇形閥。K0，T，T1參數(shù)可根據(jù)實際，在HMI上人工修改。鐵合金加料控制流程圖如圖26所示，鐵合金投入或回收的控制程序框圖如圖27所示。如圖28鐵合金操作畫面所示，選擇主控室操作時，可在主控室HMI上手動、半自動、自動操作。鐵合金下料系統(tǒng)，在中控室操作時，整個備料及投料過程都由HMI操作站完成。鐵合金下料系統(tǒng)，一般在中控室和機(jī)旁兩地操作。選擇“機(jī)旁”操作時，可在機(jī)旁操作箱上手動操作，“快振慢振停止”。手動方式由于檢修或調(diào)試。（1）自動方式。操作在主控室完成。設(shè)備之間滿足上述合金下料系統(tǒng)聯(lián)鎖，操作由計算機(jī)按從二級計算機(jī)計算后傳輸出的數(shù)據(jù)自動完成，下位機(jī)將各批料的實際加入值反饋至上位計算機(jī)。（2）半自動方式。操作在主控室完成。設(shè)備之間滿足上述合金下料系統(tǒng)聯(lián)鎖，由人工在HMI上對各種合金稱量值進(jìn)行設(shè)定（其初始值為二級計算機(jī)的設(shè)定值），然后按照鐵合金自動下料程序自動運(yùn)轉(zhuǎn)。（3）手都方式。操作在主控室完成。設(shè)備之間滿足上述合金下料系統(tǒng)聯(lián)鎖，操作主要由操作人員完成，可在HMI上手動操作“快振慢振停止”，扇形閥與匯總斗的操作由操作人員手動開啟。手動操作時，每種合金的稱量實際值自動累計。各種鐵合金稱量斗稱量值設(shè)定下料指令稱量斗下扇形閥處于關(guān)閉狀態(tài)振動給料器停止振動稱量值與設(shè)定值的偏差達(dá)到K2振動給料器開始快速振動稱量值與設(shè)定值的偏差達(dá)到K1振動給料器慢速振動按鈕或鍵盤YYYNNN圖25鐵合金加料控制程序流程圖投料或回收下料指令稱量斗值與設(shè)定值的偏差不大于K3T5皮帶機(jī)正傳或反轉(zhuǎn)稱量斗稱量值小于K0且匯總斗下點振停止延時TS，稱量斗下的電振停止振動按鈕或鍵盤YYNN報警稱量斗電振開始振動圖26鐵合金自動投入或回收程序框圖圖27鐵合金加料操作畫面242鐵合金振動給料機(jī)的控制鐵合金料倉下的振動給料機(jī)的功能是將鐵合金料倉中的原料給至稱量斗中，每臺振動給料機(jī)的給料能了有兩檔；額定給料能力和接近設(shè)定給料量時的給料能力。接通條件是稱量斗下部電振處于關(guān)閉狀態(tài)且稱量漏斗未滿。只有當(dāng)某臺振動給料機(jī)對應(yīng)的稱量振動給料機(jī)關(guān)閉時，方可振動。當(dāng)振動給料及啟動一段時間后稱量設(shè)備無料值變化，應(yīng)有報警。2421自動稱量程序（1）第一種合金料倉的電振開始快速振動。（2）當(dāng)稱量值預(yù)設(shè)定值偏差達(dá)到K1時，電動轉(zhuǎn)為慢速振動。（3）當(dāng)稱量值預(yù)設(shè)定值偏差達(dá)到K2時，電動轉(zhuǎn)為停止振動。（4）電振停止振動延時TS后（稱量值穩(wěn)定后），其稱量值作為該種合金的實際稱量值，同時檢查實際稱量值與預(yù)設(shè)定稱量值師傅在偏差值K3值內(nèi)，超出則在HMI上進(jìn)行報警。（5）按上述步驟依次進(jìn)行第二種、第三種合金料的稱量。所有稱量斗稱量完畢后，在HMI上有“合金稱量完畢”指示。點整的工作狀態(tài)在操作內(nèi)的HMI上畫面顯示。K1，K2，K3，T電振高速值（點頻器頻率）等參數(shù)均可在HMI上人工修改。2422稱量斗下電振動給料器的控制稱量漏斗的功能是準(zhǔn)確地稱量出轉(zhuǎn)爐煉鋼所需的各種合金原料。稱量漏斗出口電振給料器打開的條件是只有當(dāng)合金料倉振動給料機(jī)給料作業(yè)完成后，合金稱量完畢，皮帶機(jī)選擇“主控室”操作，皮帶機(jī)運(yùn)行。當(dāng)振動給料機(jī)開啟后稱量斗稱量值小于K0值TS后，電動給料機(jī)自動停止。K0，T參數(shù)可在HMI上人工修改。2423皮帶機(jī)的控制皮帶的功能是將合金原料送入?yún)R總斗或回收斗，機(jī)旁和主控室兩地控制其正傳反轉(zhuǎn)停止。2424匯總斗下的電振給料器的控制在轉(zhuǎn)爐爐后操作箱上手動控制，當(dāng)機(jī)旁操作箱上指示燈顯示“操作允許”時，手動操縱合金投入“開始停止”，若電振給料機(jī)運(yùn)行3MIN未按“停止”按鈕。則自動停止。因為合金料很珍貴并且合金料的多少影響整爐鋼水的鋼種，所以合金最終下料需要人工確認(rèn)后才能加入，一旦有誤可以送入回收斗補(bǔ)救。2425旋轉(zhuǎn)溜槽的控制在旋轉(zhuǎn)爐爐后操作箱上手動控制“左旋右旋停止”2426自動準(zhǔn)備投入及回收合金程序自動準(zhǔn)備投入及回收合金控制，當(dāng)“合金稱量完畢”后，可在HMI上啟動“合金準(zhǔn)備投入”或“合金回收”，則按以下順序自動準(zhǔn)備投入或回收。合金皮帶機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)起動；合金皮帶機(jī)反轉(zhuǎn)后，對應(yīng)的稱量斗電振開始運(yùn)行，等該稱量斗合金料量小于K0值TS后，電振自動停止；依次開始其他稱量斗回收；回收過程中若某稱量斗中無合金（其初始值小于K0），則改稱量都不運(yùn)行，自動轉(zhuǎn)入下一稱量斗回收。準(zhǔn)備投入或回收完畢后，“合金稱量完畢”指示燈滅。2427轉(zhuǎn)爐鐵合金系統(tǒng)畫面在操作時，與轉(zhuǎn)爐散料下料系統(tǒng)共用一個操作站。如圖28。操作畫面包括合金料倉及其下的振動給料器及稱量斗、加料稱、合金皮帶機(jī)、匯總斗和回收斗的狀態(tài)顯示畫面，其主要功能是（1）完成操作方式的選擇手動式、半自動式和自動式。（2）監(jiān)視各設(shè)備的運(yùn)行情況。（3）在半自動方式下振給器起?？刂撇僮鳌＃?）手動方式下完成對設(shè)備單體的操作。（5）半自動、自動方式下監(jiān)視投料過程（含振動給料機(jī)和合金皮帶）。圖28副原料下料方案選擇操作畫面方案選擇畫面的主要功能是其完成下料方式表的選擇，并監(jiān)控整個下料過程，含各閥及振動給料機(jī)工作狀態(tài)、下料值。在自動方式下完成對自動下料方案的選擇與確認(rèn)。2428計算機(jī)監(jiān)控畫面完成（1）顯示振動給料機(jī)、扇形閥及下料氮封閥工作狀態(tài)及報警。（2）顯示稱量斗實際值和下料累計值。對下料重量設(shè)定。125本章小結(jié)本章通過對工業(yè)現(xiàn)場的實際控制任務(wù)分析，闡述了煉鋼下料系統(tǒng)的生產(chǎn)工藝過程，確定了以PLC為中心的控制系統(tǒng)總的設(shè)計思想，并詳細(xì)闡述了下料系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、設(shè)備特點、系統(tǒng)主要功能等。第3章PLC軟件設(shè)計針對西門子S7200PLC,我們選擇STEP7V53編程軟件作為開發(fā)工具，按照工藝要求編寫程序，使PLC完成對現(xiàn)場設(shè)備的良好控制。31上料控制程序的設(shè)計主要設(shè)計皮帶上料及布料小車定位系統(tǒng)的程序。311上料、卸料綜合運(yùn)行系統(tǒng)基本設(shè)計思想上料、卸料綜合運(yùn)行系統(tǒng)的新方法以求盡量減少其過程中的人為因素，縮短煉鋼生產(chǎn)對原料需求的供應(yīng)時間；同時，提高對設(shè)備運(yùn)行的安全系數(shù)。在以往的企業(yè)中，上料單斗和卸料小車各由一人操作，因其相距較遠(yuǎn)，其間配合靠電話聯(lián)系，很不方便，有時會出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象。而該運(yùn)行系統(tǒng)將上料單斗和卸料小車用網(wǎng)絡(luò)連結(jié)，由一人操作，既節(jié)省人力又提高效率。上料，卸料綜合運(yùn)行系統(tǒng)的設(shè)計思想是將單斗上料改為皮帶機(jī)上料；操作室設(shè)在地面皮帶機(jī)處上料系統(tǒng)和卸料系統(tǒng)均由PLC進(jìn)行控制，因其相距較遠(yuǎn)，采用PROFIBUS（過程現(xiàn)場總線）網(wǎng)將其連接，用WINCC畫面顯示運(yùn)行情況，以提高系統(tǒng)的自動化控制水平。312上料、卸料綜合系統(tǒng)的實現(xiàn)方法系統(tǒng)采用的主要電氣控制技術(shù)1PLC控制技術(shù)PLC控制技術(shù)具有如下重要的優(yōu)點使用和維修方便，運(yùn)行速度快，性能價格比高；通過編程能完成復(fù)雜的控制邏輯，可靠性高，能適應(yīng)惡劣的工作環(huán)境；能可靠實現(xiàn)生產(chǎn)工藝所需的過程控制，而且組網(wǎng)方便、靈活。基于上料系統(tǒng)的特殊工況和PLC的優(yōu)點，本系統(tǒng)采用西門子S7300和ET200B控制技術(shù)。2變頻器的應(yīng)用由于變頻器具有顯著的節(jié)能效果，能滿足電動機(jī)頻繁起停的要求,有完善的保護(hù)及自診斷功能，與PLC控制結(jié)合可提高系統(tǒng)的可靠性等特點,所以,在該系統(tǒng)中的上料、卸料皮帶電動機(jī)和卸料小車電動機(jī)均采用變頻器來控制。3PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)PROFIBUS是西門子現(xiàn)場總線，其物理傳輸方式可以是屏蔽雙絞線、光纖或無線傳輸。站與站之間的通訊距離與通訊波特率有關(guān)，最遠(yuǎn)可以擴(kuò)展到10KM。4系統(tǒng)的控制流程開始檢測卸料皮帶限位、變頻器無故障啟動卸料皮帶電機(jī)卸料小車到位選擇1號、2號、3號下料口啟動上料皮帶機(jī)啟動卸料小車檢測上料皮帶限位、變頻器無故障開始上料圖31自動上料系統(tǒng)流程圖313PLC技術(shù)的控制原理1PLC網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建因卸料小車與主站PLC相距較遠(yuǎn)（約800M），故采用PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)將遠(yuǎn)程站ET200B（從站）與S7300（主站）連接，見圖1。網(wǎng)絡(luò)以靈活的控制方式、信息共享和低成本等特點，被廣泛地應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中。網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用，不僅減少了大量電纜敷設(shè)，而且大大減少了故障，并簡化了施工和維護(hù)。工控機(jī)主站S7300ET200BPROEIBUS網(wǎng)從站圖32主站與從站的連接2PLC控制程序的設(shè)計以電機(jī)起停連鎖為例（1）I/O點說明（見表31）（2）PLC程序如圖33是PLC程序的說明。PLC采用循環(huán)掃描方式按梯形圖的先后順序執(zhí)行程序，卸料皮帶電機(jī)、卸料小車電機(jī)、上料皮帶電機(jī)中間有聯(lián)鎖，要依次啟動。在啟動卸料小車時，因?qū)嶋H現(xiàn)場有N個下料口，故要先選擇第幾號下料口，方可啟動，其工作狀態(tài)可通過WINCC的監(jiān)視畫面來得知。9I00啟動卸料皮帶電機(jī)I13卸料小車電機(jī)正轉(zhuǎn)Q81卸料小車電機(jī)正轉(zhuǎn)I01停止卸料皮帶電機(jī)I14卸料小車電機(jī)反轉(zhuǎn)Q82卸料小車電機(jī)反轉(zhuǎn)I02卸料皮帶電機(jī)變頻器故障I15停止上料皮帶電機(jī)Q83上料皮帶電機(jī)I03卸料皮帶電機(jī)緊急停車I16啟動上料皮帶電機(jī)Q841號下料口到位指示I04卸料皮帶跑偏限位I17上料皮帶電機(jī)變頻器故障Q852號下料口到位指示I05停止卸料小車電機(jī)I20上料皮帶電機(jī)緊急停車Q863號下料口到位指示I06卸料小車電機(jī)變頻器故障I21上料皮帶電機(jī)跑偏限位Q87卸料皮帶跑偏限位動作指示I07選擇號1下料口I221號下料口到位Q90上料皮帶電機(jī)跑偏限位動作指示I10選擇號2下料口I232號下料口到位M00中間變量I11選擇號3下料口I243號下料口到位I12卸料小車電機(jī)緊急停車Q80卸料皮帶電機(jī)表31I/O點說明圖33PLC程序梯形圖32下料控制程序的設(shè)計主要設(shè)計振動給料器系統(tǒng)的程序。編寫自動加料程序有2個關(guān)鍵環(huán)節(jié)1通過排序啟動機(jī)制，實現(xiàn)幾種合金料連續(xù)稱量，操作人員只需在HMI操作畫面上設(shè)置好啟動順序和加料量，然后點一下自動啟動按鈕，幾種合金料就能按順序自動加料2將設(shè)定值和稱量值在程序中進(jìn)行計算、比較，結(jié)果用來調(diào)節(jié)振動給料器先高速運(yùn)行，再低速運(yùn)行至停止?？刂坪辖鹆系牧髁坑纱蟮叫?，從而實現(xiàn)加料快速、稱量準(zhǔn)確的目的。根據(jù)所煉鋼種的不同，每爐鋼水加入合金料的種類和質(zhì)量也不同。因此，在加料過程中，就會出現(xiàn)有的合金料的設(shè)定值大于0，有的合金料的設(shè)定值等于0；有的合金料要先加入，有的要后加入。采用振動給料器排序啟動機(jī)制可以很好地解決這個問題。首先，由煉鋼工藝人員在HMI畫面上設(shè)定本爐鋼各種合金料的加料量和加料順序。然后，由PLC讀取這些設(shè)定值，確定各振動器的編寫自動加料程序有2個關(guān)鍵環(huán)節(jié)1通過排序啟動機(jī)制，實現(xiàn)幾種合金啟動順序，并計算出各振動器的速度轉(zhuǎn)換點值。在工藝人員從畫面給出自動啟動命令后，PLC將發(fā)出控制命令到現(xiàn)場設(shè)備，完成所有加料動作。在該程序的編寫中，采用了大量的FC塊用于模塊化編程。因為有些設(shè)備具有相同的控制和聯(lián)鎖條件以及輸出動作，所以首先編寫通用的功能塊，如振動給料器控制塊FCL、傳送皮帶機(jī)控制塊FC2等。編程中可以頻繁地調(diào)用這些功能塊，就像調(diào)用一個普通的函數(shù)，只需修改一下輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)的變量名稱。模塊化編程節(jié)約了大量的程序空間，提高了程序的運(yùn)行速度并且更加方便了軟件的可移植性和可擴(kuò)展性，也使非編程人員更加容易讀懂程序。10321振動給料器工作原理及控制方式本系統(tǒng)以電磁式振動給料器為例，該振動給料器的激振器電磁線圈的電流是經(jīng)過單相半波整流的，當(dāng)線圈接通后在正半周內(nèi)有電流通過，銜鐵與鐵芯之間便產(chǎn)生了脈沖電磁力互相吸引，這時槽體向后運(yùn)動，激振器的主彈簧發(fā)生變形儲存了一定的勢能，在負(fù)半周線圈中無電流通過，電磁力消失，主彈簧釋放能量，使銜鐵和鐵芯朝反方向離槽體向前運(yùn)動，于是電磁振動給料器以交流電源的頻率作每分鐘3000次的往復(fù)振動，由于槽體的底平面與激振力作用線有一定的夾角，因此槽體中的物料沿拋物線的軌跡連續(xù)不斷地向前運(yùn)動。工作原理如圖34所示。圖34振動給料器工作原理圖圖35合金下料工藝流程圖調(diào)節(jié)整流電壓的高低，即可控制電磁振動給料器的送料量。給料機(jī)采用可控硅整流供電。改變可控硅的導(dǎo)通角，即可控制輸出電壓的高低。根據(jù)使用條件，可取不同信號來控制可控硅導(dǎo)通角的大小以達(dá)到自動定量送料的目的。通過其配套的控制箱，由PLC給出為420MA信號即可實現(xiàn)對給料器的無級控制。稱量精度是衡量稱量系統(tǒng)好壞的一個重要指標(biāo)。為了提高該系統(tǒng)的下料速度和稱量精度，本系統(tǒng)主要通過控制振動給料器先高速、后低速運(yùn)行，由大到小間接控制合金料的流量。因為在振動給料器停止的瞬間，合金料的流量越小，越容易提高稱量的精確程度。為此，程序設(shè)計中引入了高低速轉(zhuǎn)換點，程序流程圖,如圖37所示。稱量斗下振動器啟動所有合金稱量完畢序號為2的振動器高速啟動3S后合金質(zhì)量達(dá)到設(shè)置值停止振動器振動器低速運(yùn)行合金質(zhì)量達(dá)到所設(shè)置的轉(zhuǎn)化點序號為1的振動器高速啟動自動啟動命令清空后延時5S停止振動圖36自動下料程序流程圖圖37下料流程圖啟動下料開始開關(guān)（I00）后振動器高速振動，合金下料到稱重料斗中。當(dāng)其中的合金料值K達(dá)到預(yù)設(shè)值的80時，達(dá)到低速振動下料的量點（I01），振動器改為低速振動。當(dāng)稱重料斗中的合金料值K達(dá)到90時，接近滿量點（I02），振動器停止，延遲5S后，檢測稱重料斗中合金的質(zhì)量，如果料量不合格當(dāng)K105時I04，進(jìn)行報警。如果料量合格當(dāng)95K105時（I03）,將啟動命令傳遞給下一合金料倉振動器。依此類推，直到所有合金料量全部稱量完畢。稱量斗下振動器將自動啟動，使合金料經(jīng)由皮帶機(jī)進(jìn)入鋼包。這樣設(shè)計可以達(dá)到（1）增加下料精度提高產(chǎn)品質(zhì)量。（2）縮短下料時間減少生產(chǎn)周期。最終使企業(yè)達(dá)到提高效益的目的。322PLC控制程序圖38下料系統(tǒng)PLC梯形圖33本章小結(jié)本章舉例編寫了PLC程序。在上料、下料綜合系統(tǒng)中，PLC、變頻器與網(wǎng)絡(luò)的使用，減少了現(xiàn)場電纜敷設(shè)，提高了設(shè)備的可靠運(yùn)行和自動化程度，降低了設(shè)備維護(hù)量，且在生產(chǎn)過程中節(jié)省人力、減少中間環(huán)節(jié)，有效提高了生產(chǎn)效率。第4章系統(tǒng)通訊41現(xiàn)場總線技術(shù)概述現(xiàn)場總線（FIELDBUS）是80年代末、90年代初國際上發(fā)展形成的，用于過程自動化、制造自動化、樓宇自動化等領(lǐng)域的現(xiàn)場智能設(shè)備互連通訊網(wǎng)絡(luò)。它作為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，溝通了生產(chǎn)過程現(xiàn)場及控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。它不僅是一個基層網(wǎng)絡(luò)，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項以智能傳感、控制、計算機(jī)、數(shù)字通訊等技術(shù)為主要內(nèi)容的綜合技術(shù)，已經(jīng)受到世界范圍的關(guān)注，成為自動化技術(shù)發(fā)展的熱點，并將導(dǎo)致自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)備的深刻變革。國際上許多實力、有影響的公司都先后在不同程度上進(jìn)行了現(xiàn)場總線技術(shù)與產(chǎn)品的開發(fā)?，F(xiàn)場總線設(shè)備的工作環(huán)境處于過程設(shè)備的底層，作為工廠設(shè)備級基礎(chǔ)通訊網(wǎng)絡(luò)，要求具有協(xié)議簡單、容錯能力強(qiáng)、安全性好、成本低的特點。具有一定的時間確定性和較高的實時性要求,還具有網(wǎng)絡(luò)負(fù)載穩(wěn)定，多數(shù)為短幀傳送、信息交換頻繁等特點。由于上述特點，現(xiàn)場總線系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)到通訊技術(shù)，都具有不同上層高速數(shù)據(jù)通信網(wǎng)的特色。111213一般把現(xiàn)場總線系統(tǒng)稱為第五代控制系統(tǒng)，也稱作FCS現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。人們一般把50年代前的氣動信號控制系統(tǒng)PCS稱作第一代，把420MA等電動模擬信號控制系統(tǒng)稱為第二代，把數(shù)字計算機(jī)集中式控制系統(tǒng)稱為第三代，而把70年代中期以來的集散式分布控制系統(tǒng)DCS稱作第四代?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS作為新一代控制系統(tǒng)，一方面，突破了DCS系統(tǒng)采用通信專用網(wǎng)絡(luò)的局限，采用了基于公開化、標(biāo)準(zhǔn)化的解決方案，克服了封閉系統(tǒng)所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場。可以說，開放性、分散性與數(shù)字通訊是現(xiàn)場總線系統(tǒng)最顯著的特征。目前，公認(rèn)的現(xiàn)場總線技術(shù)概念描述如下現(xiàn)場總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備/儀表與控制室內(nèi)的自動控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點通信的數(shù)據(jù)總線。其中，“生產(chǎn)過程”包括斷續(xù)生產(chǎn)過程和連續(xù)生產(chǎn)過程兩類?；蛘撸F(xiàn)場總線是以單個分散的、數(shù)字化、智能化的測量和控制設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，用總線相連接，實現(xiàn)相互交換信息，共同完成自動控制功能的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)。411現(xiàn)場總線技術(shù)產(chǎn)生的意義（1）現(xiàn)場總線（FIELDBUS）技術(shù)是實現(xiàn)現(xiàn)場級控制設(shè)備數(shù)字化通信的一種工業(yè)現(xiàn)場層網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)；是一次工業(yè)現(xiàn)場級設(shè)備通信的數(shù)字化革命?，F(xiàn)場總線技術(shù)可使用一條通信電纜將現(xiàn)場設(shè)備（智能化、帶有通信接口）連接，用數(shù)字化通信代替420MA/24VDC信號，完成現(xiàn)場設(shè)備控制、監(jiān)測、遠(yuǎn)程參數(shù)化等功能。（2）傳統(tǒng)的現(xiàn)場級自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用一對一連線的、420MA/24VDC信號，信息量有限，難以實現(xiàn)設(shè)備之間及系統(tǒng)與外界之間的信息交換，使自控系統(tǒng)成為工廠中的“信息孤島”，嚴(yán)重制約了企業(yè)信息集成及企業(yè)綜合自動化的實現(xiàn)。（3）基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用計算機(jī)數(shù)字化通信技術(shù)，使自控系統(tǒng)與設(shè)備加入工廠信息網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)成企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)底層，使企業(yè)信息溝通的覆蓋范圍一直延伸到生產(chǎn)現(xiàn)場。在CIMS系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線是工廠計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)到現(xiàn)場級設(shè)備的延伸，是支撐現(xiàn)場級與車間級信息集成的技術(shù)基礎(chǔ)?，F(xiàn)場總線是工業(yè)通信系統(tǒng)，它使用一類傳輸介質(zhì)（如具有位串傳輸?shù)你~纜、光纖或無線等），用比特串傳輸，將分散的現(xiàn)場設(shè)備（如傳感器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、驅(qū)動器、變送器等）連接到中央控制或管理系統(tǒng)。42工業(yè)以太網(wǎng)近些年來，隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，自動化系統(tǒng)的分散程度越來越高，分布式解決方案正在變得越來越重要。分布式設(shè)備的設(shè)計降低了安裝、維護(hù)和診斷費用。智能設(shè)備在現(xiàn)場運(yùn)行，在網(wǎng)絡(luò)上相互連接。開放性和靈活性對于連接不同系統(tǒng)以及實施擴(kuò)建是很重要的。1415421工業(yè)以太網(wǎng)簡介工業(yè)以太網(wǎng)是基于IEEE8023ETHERNET的強(qiáng)大的區(qū)域和單元網(wǎng)絡(luò)，是當(dāng)前世界上領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。利用工業(yè)以太網(wǎng)，SIMATICNET提供了一個無縫集成到新的多媒體世界的途徑。1617企業(yè)