基于PLC的礦渣水泥生產(chǎn)線論文

1、唐 山 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)設(shè)計(jì)題目：礦渣水泥生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)系 別： 機(jī)電工程系 班 級(jí)：姓 名：指 導(dǎo) 教 師： 王天杰 2011年06月5日基于PLC的礦渣水泥生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)摘 要礦渣水泥又稱作礦渣硅酸鹽水泥，它是生產(chǎn)過程是利用水泥熟料與粉磨后的礦渣按照工藝要求進(jìn)行配比混合，制造出來的高性能的成品水泥。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展以及各國(guó)對(duì)資源循環(huán)利用的要求，生產(chǎn)低成本、高性能的水泥迫在眉睫。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和PLC技術(shù)的飛速發(fā)展，以及國(guó)內(nèi)外的組態(tài)軟件不斷完善，礦渣水泥生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)也在不斷改進(jìn)。PLC控制正在成為工業(yè)控制領(lǐng)域的首要選擇。它可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場(chǎng)合，在各個(gè)領(lǐng)域都發(fā)

2、揮著巨大的作用。組態(tài)王監(jiān)控組態(tài)軟件是面向生產(chǎn)過程集監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集為一體的軟件平臺(tái)工具，利用人機(jī)圖形界面可以把PLC與組態(tài)王軟件的完美組合，通過組態(tài)軟件完成對(duì)PLC及其它智能設(shè)備的I/O 數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控。這種控制系統(tǒng)由于極高的可靠性，強(qiáng)大的功能以及其低廉的價(jià)格受到越來越廣泛的應(yīng)用。本文著重介紹利用PLC及組態(tài)王監(jiān)控組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)礦渣水泥生產(chǎn)線的自動(dòng)控制。首先根據(jù)礦渣水泥生產(chǎn)線工藝流程及技術(shù)要求，確定具體的控制方案。闡述了控制系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)得主要功能、控制回路設(shè)計(jì)、硬件的選擇以及軟件的設(shè)計(jì)。其中主要包括PLC機(jī)型的選擇、低壓電氣元件的選擇、I/O端口的分配、電氣原理圖的繪制、電氣接線圖的繪制、PLC梯形

3、圖程序的設(shè)計(jì)等。并用組態(tài)軟件完成組態(tài)演示。本次設(shè)計(jì)利用S7-300系列PLC和組態(tài)王6.53軟件設(shè)計(jì)整個(gè)控制系統(tǒng)，來實(shí)現(xiàn)對(duì)礦渣水泥生產(chǎn)線全部動(dòng)作的控制和計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)顯示。關(guān)鍵字：礦渣水泥 控制系統(tǒng) PLC 組態(tài)軟件 The control system of slag cement production line based on PLCAbstractThe process of slag cement production is using cement clinker grinding and slag in accordance with the requirements for mix

4、ing ratio, to create cement products with high performance.With the development of modern industry and the requirements of the circular economy development in each country , to create production of low cost, high performance of slag cement is imminent.In recent years, along with the rapid developmen

5、t of computer technology and the PLC technology, and the constant improvement of the configuration software, slag cement production line control system in the control plan is continuously improving. PLC control is becoming the mainstream of industrial control equipment, and it can be used to control

6、 various scale of industrial control. It playing a more and more important role in each field. Control configuration softwares are software platform tools ,which face production process monitoring and control and data acquisition, solving the problem of man-machine graphical interface. As PLC combin

7、ed with the control configuration software perfectly, the control system through using configuration software to monitor and control PLC and other intelligent device of I/O data is more and more widely. This paper introduces the design and realization method of slag cement production line control sy

8、stem using PLC and control configuration software.According to the process and technical requirements of the control system of slag cement production,I have determined specific control scheme, expounded the main functions of the control system, the control circuit and the design of software and hard

9、ware, including the choice of PLC, type of I/O port distribution, electrical schematic diagram of the drawing, electrical wiring diagram of drawing and PLC program design, ladder diagram of electrical components etc. This design completed the whole control system by S7-300 series PLC control system

10、and kingview 6.53, realizing the slag cement production line automatic control of all the movements and computer displays, thus finishing the work in process monitoring. Through simulation and experimental system for presentation.Key words: slag cement control system PLC configuration software 目 錄1引

11、言11.1課題研究的背景及意義11.2水泥工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展及現(xiàn)狀12文獻(xiàn)綜述32.1現(xiàn)代監(jiān)控系統(tǒng)32.2水泥生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及特點(diǎn)53礦渣水泥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)53.1 水泥生產(chǎn)工藝介紹53.2監(jiān)控系統(tǒng)具體方案及特點(diǎn)73.3水泥生產(chǎn)自動(dòng)控制過程84監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)94.1 可編程控制器的選型94.1.1 PLC的系統(tǒng)組成及各部分的作用9 PLC具體型號(hào)的選擇94.2上位機(jī)的介紹10上位機(jī)在控制系統(tǒng)中的作用10上位機(jī)的選擇114.3通訊網(wǎng)絡(luò)的介紹114.4系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備的簡(jiǎn)介12螺旋輸送機(jī)的選型12斗式提升機(jī)的選型12攪拌機(jī)的選型12電振機(jī)的選型13稱重表的選型13各種低壓電器的選型

12、144.4.7電動(dòng)閥門與電磁閥門的區(qū)別155監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)165.1上位機(jī)組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)16組態(tài)軟件概述165.1.2 組態(tài)軟件的特點(diǎn)16本次設(shè)計(jì)中的組態(tài)顯示175.2下位機(jī)PLC軟件的設(shè)計(jì)215.2.1 PLC軟件流程框圖215.2.2 報(bào)警設(shè)計(jì)225.2.3 PLC的編址與I/O分配235.2.4 PLC順序功能圖255.2.5 PLC梯形圖設(shè)計(jì)286總結(jié)31謝辭32參考文獻(xiàn)33附錄34外文資料41譯文461引言1.1課題研究的背景和意義水泥是極其重要的建筑和工程基礎(chǔ)材料，它被稱為建筑工業(yè)三大基本材料之一。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水泥獲得越來越廣泛的應(yīng)用，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中具有舉足輕重的地位。雖然

13、現(xiàn)在我國(guó)的水泥產(chǎn)量居世界第一，但因此引起的嚴(yán)重環(huán)境污染和高額的能源消耗與當(dāng)前建設(shè)綠色環(huán)保型社會(huì)格格不入。只有盡可能的提高生產(chǎn)效率、減少水泥廢料的排放、竭力降低不必要的損耗才能使得社會(huì)進(jìn)入一個(gè)可持續(xù)發(fā)展的良性循環(huán)，為今后的發(fā)展提供必要的條件。如今全國(guó)現(xiàn)有的大部分水泥企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備落后，自動(dòng)化控制水平低，仍然采用常規(guī)的繼電器、接觸器加模擬儀表控制方式，嚴(yán)重影響了水泥生產(chǎn)效率的提高。 熟料粉和礦渣粉按照不同比例混合經(jīng)攪拌機(jī)攪拌形成不同品種、不同等級(jí)的水泥。因此，水泥生產(chǎn)配料的合格率是影響水泥鍛燒質(zhì)量的重要因素。配料系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程控制和質(zhì)量控制的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。同時(shí)，它也是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化、安

14、全穩(wěn)定生產(chǎn)和節(jié)能降耗的重要技術(shù)手段。所以，為了提高生產(chǎn)效率、降低能源消耗，必須加強(qiáng)對(duì)水泥配料生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。計(jì)算機(jī)監(jiān)控在生產(chǎn)過程中起著至關(guān)重要的作用，它提高了水泥生產(chǎn)的可靠性，降低了人為因素對(duì)生產(chǎn)造成的不利影響，同時(shí)還減少人力投入，降低人工成本。而且，如今工業(yè)生產(chǎn)的速變性、復(fù)雜性、連續(xù)性，都需要對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的控制。現(xiàn)代的先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)能很好的完成此項(xiàng)任務(wù)。及時(shí)對(duì)參數(shù)的調(diào)整對(duì)生產(chǎn)過程的協(xié)調(diào)控制、對(duì)設(shè)備故障的快速檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)為先進(jìn)的水泥生產(chǎn)管理提供了保障，為企業(yè)適應(yīng)當(dāng)前激烈的競(jìng)爭(zhēng)增加了重要的砝碼。1.2水泥工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展及現(xiàn)狀 自從1824年英國(guó)人阿斯普丁發(fā)明水泥以來，水泥工

15、業(yè)經(jīng)過了將近200年的發(fā)展，已經(jīng)更加系統(tǒng)化、智能化、規(guī)?；Ｗ詣?dòng)化在水泥工業(yè)的應(yīng)用極大的促進(jìn)了水泥的應(yīng)用。水泥工業(yè)最初的控制基于傳統(tǒng)儀表的模擬控制，產(chǎn)量很低。初步發(fā)展在20世紀(jì)70年代，當(dāng)時(shí)工業(yè)自動(dòng)化經(jīng)過發(fā)展，基于生產(chǎn)過程的邏輯控制已經(jīng)初步產(chǎn)生，由中央計(jì)算機(jī)控制模擬信號(hào)的輸出來控制設(shè)備的自動(dòng)運(yùn)行。但過低的穩(wěn)定性使水泥工業(yè)并不能完全大規(guī)模生產(chǎn)。不久可編程控制器（PLC）開始應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化領(lǐng)域，但早期的PLC只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的邏輯控制及定時(shí)、計(jì)數(shù)功能。集散型控制系統(tǒng)(DCS)的發(fā)展促進(jìn)了水泥工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)程，但其昂貴的價(jià)格限制了其發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微處理器的引入使PLC增加了運(yùn)算、數(shù)

16、據(jù)傳送及處理等功能。在國(guó)內(nèi)水泥工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域， PLC控制生產(chǎn)工藝的方法占首要地位。于PLC控制相比純DCS控制系統(tǒng)側(cè)重于多種PID算法、比值控制、串級(jí)調(diào)節(jié)等功能，成本較高。而PLC以其極高的運(yùn)算速度，小巧的體積，可靠的穩(wěn)定性，極低的價(jià)格逐漸奠定了它在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域中的地位。未來水泥企業(yè)更加大型化、集團(tuán)化、智能化，控制系統(tǒng)也應(yīng)向簡(jiǎn)明化、集中化發(fā)展。實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理、通信管理、控制管理，而且系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的建立應(yīng)該以互聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)連接各站、節(jié)點(diǎn)，提高通訊速率。國(guó)內(nèi)于1889在唐山開平煤礦附近建立第一個(gè)“細(xì)綿土”廠，即以后的啟新洋灰公司。由于資金的缺少和國(guó)際環(huán)境的原因，中國(guó)水泥自動(dòng)控制與發(fā)達(dá)國(guó)家相比發(fā)

17、展很慢，現(xiàn)在的中小型水泥廠自動(dòng)控制系統(tǒng)只是基于簡(jiǎn)單的繼電器、接觸器的PLC控制，自動(dòng)化程度很低，從而造成污染嚴(yán)重，能耗較高，效率底下等問題。所以提高自動(dòng)化程度是國(guó)內(nèi)中小型水泥廠面臨的嚴(yán)峻問題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，如今基于PLC的控制系統(tǒng)多采用“PLC+計(jì)算機(jī)組態(tài)畫面顯示”的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)監(jiān)控。基于PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)以其低成本、高速率、范圍廣、永遠(yuǎn)在線和便捷的優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)自動(dòng)控制中起到了越來越重要的作用。而組態(tài)監(jiān)控軟件的應(yīng)用，是控制更加便捷，簡(jiǎn)明，迅速。如今對(duì)于整個(gè)控制過程中以開關(guān)量輸入/輸出約占75%的中小規(guī)模水泥廠來講，從節(jié)省投資的角度來考慮，選擇PLC+組態(tài)畫面的控制系統(tǒng)

18、是非常合理的。例如:目前700t/d的水泥采用PLC控制系統(tǒng)大約只需190萬元，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于純DCS的自動(dòng)控制系統(tǒng)。這對(duì)于企業(yè)具有非?，F(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)意義。本系統(tǒng)以S7-300 PLC為核心，以工控機(jī)畫面實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互來完成對(duì)礦渣水泥生產(chǎn)過程的監(jiān)測(cè)與控制，硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，抗干擾性強(qiáng)，控制安全可靠，調(diào)節(jié)靈活，且經(jīng)濟(jì)實(shí)用，具有廣闊的應(yīng)用前景。2文獻(xiàn)綜述2.1現(xiàn)代監(jiān)控系統(tǒng)目前國(guó)內(nèi)外監(jiān)控系統(tǒng)的主要形式有以下幾種:1)一般集散控制系統(tǒng)(DCS)集散控制系統(tǒng)(DCS)在工控系統(tǒng)中應(yīng)用較多。其以集中管理、集中操作、功能分散、危險(xiǎn)分散的優(yōu)點(diǎn)適應(yīng)了工業(yè)自動(dòng)化的要求。它由三大部分組成: 分散過程控制裝置、集中管理裝置

19、和通信系統(tǒng)。DCS與生產(chǎn)過程之間通過分散過程控制裝置控制，即把工業(yè)生產(chǎn)中的各種過程變量通過分散過程裝置轉(zhuǎn)化為監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，而操控的各種指令也通過分散過程控制裝置送達(dá)到各個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。集中管理裝置是設(shè)備的操控人員與監(jiān)控系統(tǒng)之間的交互界面。操控人員通過集中管理裝置來了解生產(chǎn)過程的運(yùn)行狀況，并通過它向生產(chǎn)過程發(fā)出操作指令。而且生產(chǎn)過程的各種參數(shù)都在操作管理裝置上顯示，以便于操作人員的監(jiān)視和操作。通信系統(tǒng)起溝通協(xié)調(diào)操作管理裝置和分散過程控制裝置的橋梁作用。DCS控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是控制功能強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制規(guī)律，如串級(jí)、前饋、解耦、自適應(yīng)、最優(yōu)和非線性控制等，也可實(shí)現(xiàn)順序控制。但其主要缺點(diǎn)DCS種類繁多，不同

20、的廠家有不同的通信方式，這造成不同廠家的DCS之間難以實(shí)現(xiàn)互聯(lián)和信息共享。如此來看DCS不是完全開放的。而且從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到控制室信號(hào)電纜接線過多，造成資金投入量很大，且系統(tǒng)維護(hù)起來也很困難。2)基于工控機(jī)(IPC)的分布式控制系統(tǒng)基于IPC的分布式控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)往往采用嵌入式結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并結(jié)合Ethemet技術(shù)構(gòu)成分布式網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)模塊化和組合化。在硬件方面，許多工控硬件公司相繼推出了符合IPC標(biāo)準(zhǔn)的各種控制模塊，例如I/O卡、A/D卡、D/A卡等?？梢愿鶕?jù)需要購(gòu)買相應(yīng)的模塊插到IPC的擴(kuò)展槽中，搭建起自己的工業(yè)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“即插即用”(Plug and Play)。在軟件方面，國(guó)際、國(guó)內(nèi)有眾多的基

21、于PC機(jī)平臺(tái)的工控軟件，如InTouch人機(jī)接口軟件包、KingView工控軟件包、WinCC工控軟件包等，這些成熟的工控軟件極大地節(jié)省了工控應(yīng)用軟件的開發(fā)時(shí)間。利用IPC豐富的軟硬件資源可組成各種控制裝置、各種數(shù)據(jù)采集裝置和計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)等。應(yīng)該說IPC是分布式控制系統(tǒng)的理想平臺(tái)之一，但是系統(tǒng)的可靠性不高，一旦IPC出現(xiàn)故障系統(tǒng)就陷入癱瘓，而且可維護(hù)性較差。3）基于一般PLC的自動(dòng)控制系統(tǒng)PLC控制系統(tǒng)從開關(guān)量控制發(fā)展到順序控制、運(yùn)算處理，是從下往上的。邏輯控制、數(shù)據(jù)控制、定時(shí)控制、步進(jìn)(順序)控制、 計(jì)數(shù)控制、連續(xù)PID控制。而且PLC具有數(shù)據(jù)處理能力、 通信和聯(lián)網(wǎng)等多功能?？捎靡慌_(tái)PC機(jī)

22、為主站，多臺(tái)同型號(hào)PLC為從站，構(gòu)成主從結(jié)構(gòu)的PLC控制網(wǎng)絡(luò)。缺點(diǎn)主要是控制功能單一，程序運(yùn)行負(fù)擔(dān)較重，人機(jī)交互苦難等問題。PLC系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)差異不大，只是在功能的著重點(diǎn)上的不同，DCS著重于閉環(huán)控制及數(shù)據(jù)處理。PLC著重于邏輯控制及開關(guān)量的控制，也可實(shí)現(xiàn)模擬量控制。4)基于IPC+PLC的分布式控制系統(tǒng)成系統(tǒng)的控制站，IPC構(gòu)成系統(tǒng)的操作站。過程的數(shù)據(jù)采集和過程控制都由PLC來完成，IPC完成數(shù)據(jù)顯示、人機(jī)界面操作和對(duì)整個(gè)工藝、控制系統(tǒng)的管理，以及報(bào)表打印等，這種方式結(jié)合上述兩種方案的優(yōu)點(diǎn)。PLC原本用于代替繼電器進(jìn)行數(shù)字邏輯控制，但隨著技術(shù)的發(fā)展，如今的PLC己經(jīng)具備模擬量控制、

23、閉環(huán)PID控制、運(yùn)動(dòng)控制、數(shù)據(jù)處理、函數(shù)運(yùn)算、通信連網(wǎng)等功能，其高度的可靠性和硬件組態(tài)的靈活性使它被廣泛地應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)。在這種結(jié)構(gòu)的分布式控制系統(tǒng)中，PLC一般用于底層的數(shù)據(jù)采集和過程控制、運(yùn)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)控制算法等功能，而上位機(jī)主要用于人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)顯示、工藝流程顯示、報(bào)警以及報(bào)表打印等功能。由于工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境需要控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作，而PLC是目前穩(wěn)定性最高的。所以這種方案的整體可靠性是最高的，且系統(tǒng)在功能和結(jié)構(gòu)上是分層分布的，這是目前工業(yè)生產(chǎn)中運(yùn)用最多的結(jié)構(gòu)。5)基于IPC+PLC+現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式控制系統(tǒng)（FCS）FCS是由DCS與PLC發(fā)展而來，F(xiàn)CS不僅具備DCS與P

24、LC的特點(diǎn)，而且跨出了革命性的一步。與傳統(tǒng)的基于PLC+PIC的分布式控制系統(tǒng)相比，PLC的地位和作用都發(fā)生了改變。在傳統(tǒng)的分布式控制系統(tǒng)中，所有控制功能無論是最基本的控制算法的運(yùn)算，還是各設(shè)備的數(shù)據(jù)的采集都是完全通過PLC來完成的，這導(dǎo)致其程序運(yùn)行負(fù)擔(dān)很重。而現(xiàn)場(chǎng)總線的引入，使底層的傳感器、執(zhí)行器等具備了一定的數(shù)據(jù)處理和控制功能，一些底層的控制功能就能由現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備完成，PLC只需要負(fù)責(zé)完成協(xié)調(diào)功能和其它一些更高層的控制算法。FCS具有很好的開放性、互操作性和互換性。關(guān)鍵三點(diǎn)是：（1）FCS系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議，即總線標(biāo)準(zhǔn)。采用雙絞線、光纜或無線電方式傳輸數(shù)字信號(hào)，減少大量導(dǎo)線，提高了可靠性和抗

25、干擾能力。（2）FCS從傳感器、變送器到調(diào)節(jié)器一直是數(shù)字信號(hào)，這就使我們很容易地處理更復(fù)雜、更精確的信號(hào)，F(xiàn)CS系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)字智能裝置。（3）FCS將PID控制徹底分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（Field Device）中，即FCS系統(tǒng)的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化。這種結(jié)構(gòu)適合于I/O點(diǎn)數(shù)多且分布分散、工藝比較復(fù)雜的工業(yè)控制過程，尤其是那些對(duì)各回路之間聯(lián)系密切、協(xié)調(diào)性要求比較高以及有特殊控制要求的生產(chǎn)過程。2.2水泥生產(chǎn)線自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及特點(diǎn)（1）利用集中控制系統(tǒng)對(duì)水泥生產(chǎn)線監(jiān)控。其主要特點(diǎn)是由單一的計(jì)算機(jī)完成對(duì)水泥生產(chǎn)線設(shè)備自動(dòng)控制的所有功能。其主要控制包括過程數(shù)據(jù)的輸出輸入、對(duì)控制回路的閉環(huán)控制、實(shí)時(shí)

26、數(shù)據(jù)的處理與保存、歷史數(shù)據(jù)處理與保存、歷史數(shù)據(jù)庫的管理、報(bào)警與日志記錄、報(bào)表等。由于單一計(jì)算機(jī)執(zhí)行的任務(wù)復(fù)雜繁重，可靠性很低。該種控制方法早已淘汰，不予考慮。（2）利用集散控制系統(tǒng)對(duì)水泥生產(chǎn)線監(jiān)控，其主要特點(diǎn)是1)針對(duì)過程量的輸入、輸出及控制過于集中的問題，設(shè)想使用多臺(tái)計(jì)算機(jī)分擔(dān)過程量的輸入、輸出和控制等功能，而且各臺(tái)計(jì)算機(jī)的地位平等，在運(yùn)行中互不依賴。這樣如果有1臺(tái)計(jì)算機(jī)失效只會(huì)影響到自己所承擔(dān)的那一部分功能，不會(huì)破壞整個(gè)系統(tǒng)。2)由于不同的計(jì)算機(jī)有自己不同的作用，使每臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行單一化，這樣不僅提高了單臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率，還增加了軟件的可靠性。3)隨著科技的進(jìn)步，控制系統(tǒng)同樣需要改進(jìn)和更

27、新。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)能夠完成系統(tǒng)的更新問題，而且計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、可靠、擴(kuò)展性強(qiáng)、投資較小。(3)利用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)對(duì)水泥生產(chǎn)線監(jiān)控，其主要特點(diǎn)是1）能同時(shí)傳送多個(gè)過程變量數(shù)據(jù)，可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)水泥生產(chǎn)線的故障在線檢測(cè)。2)用數(shù)字信號(hào)代替420mA模擬信號(hào)，提高了系統(tǒng)精度，而且把線性化、工程量轉(zhuǎn)換、補(bǔ)償校正、報(bào)警處理等功能賦于現(xiàn)場(chǎng)儀表，使現(xiàn)場(chǎng)儀表具有一定的可靠性和自主性。3)由于現(xiàn)場(chǎng)總線是雙向傳輸?shù)模钥蓮闹锌厥覍?duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行調(diào)整和標(biāo)定。這種控制方案適用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備類型多樣、I/O點(diǎn)數(shù)多且分布分散、PLC程序設(shè)計(jì)繁重的復(fù)雜控制系統(tǒng)。針對(duì)水泥配料系統(tǒng)的實(shí)際情況，本著實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、先進(jìn)的設(shè)計(jì)思想，控制

28、系統(tǒng)不僅要便于維護(hù)和擴(kuò)展，還應(yīng)設(shè)有各種權(quán)限，避免無關(guān)人員的誤操作而引起系統(tǒng)的癱瘓。綜合以上考慮基于PLC+工控機(jī)的控制方案以其強(qiáng)大的功能、高度的穩(wěn)定行和性價(jià)比受到廣泛應(yīng)用。3礦渣水泥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)3.1水泥生產(chǎn)的工藝介紹現(xiàn)代水泥生產(chǎn)一般分為主要包括礦石破碎及預(yù)均化、生料的制備、水泥熟料的燒成、水泥粉磨、成品的混合等過程構(gòu)成。按照生產(chǎn)工藝流程可分為以下環(huán)節(jié)：破碎及預(yù)均化、生料制備、水泥熟料的燒成、輔助原料制備、水泥粉磨（石膏、粉煤灰等）原料配比混合、成品水泥入庫 。由于水泥生產(chǎn)是一個(gè)連續(xù)的過程，生產(chǎn)線上主要物料運(yùn)輸設(shè)備出現(xiàn)故障都會(huì)造成整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的停產(chǎn)并帶來經(jīng)濟(jì)損失，其中尤其以燒成系統(tǒng)影

29、響更為重大，窯的停產(chǎn)不僅是熟料產(chǎn)量上的損失，窯恢復(fù)正常運(yùn)行還需要大量的時(shí)間和能源以及其它生產(chǎn)環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)。因此保證運(yùn)輸系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行是水泥生產(chǎn)的關(guān)鍵。另外水泥生產(chǎn)線上的大型貴重機(jī)電設(shè)備保護(hù)亦非常重要。礦渣水泥是水泥中的一個(gè)重要品種，與普通水泥相比它可以配制高強(qiáng)、高性能混凝土；礦渣超細(xì)粉混凝土保水性、可塑性好，泌水少，具有較好的工作性；降低水化熱，有利于防止大體積混凝土內(nèi)部溫升引起的裂縫；能產(chǎn)生較多的鈣礬石結(jié)晶，從而補(bǔ)償因混凝土中細(xì)粉過多而引起的干縮而且能夠很好的抵抗海水侵蝕性，抗碳化、抗堿。 提高硬化混凝土的耐久性、耐磨性及經(jīng)濟(jì)性。本設(shè)計(jì)主要介紹 燒制熟料與水泥輔料混合形成成品水泥的生產(chǎn)控制

30、過程。礦渣水泥配料系統(tǒng)有水泥熟料庫、礦渣輔料庫、水泥成品庫三個(gè)儲(chǔ)庫料倉(cāng)，礦渣水泥的由水泥熟料+礦渣材料按一定的比例組成，經(jīng)攪拌機(jī)攪拌后行成水泥成品。整個(gè)礦渣水泥生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的工藝流程如圖1-1所示。圖1-1礦渣水泥生產(chǎn)線工藝流程圖3.2監(jiān)控系統(tǒng)具體方案及其特點(diǎn)在充分比較常用幾種自動(dòng)控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)后，結(jié)合水泥生料生產(chǎn)的工藝特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)性，決定整個(gè)控制方式為IPC(KingView工控軟件包) + PLC(帶模擬量輸入輸出模塊)的分布式控制系統(tǒng)，系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)圖如圖1-2所示。該控制系統(tǒng)在總體上采用層次化結(jié)構(gòu)，將整個(gè)系統(tǒng)自下而上分為3 個(gè)層次：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、過程控制層和集中操作監(jiān)視層。而且每個(gè)層次

31、在結(jié)構(gòu)上又是橫向分散的，具有良好的可擴(kuò)展性。每層在設(shè)計(jì)上是獨(dú)立的，他們通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成一個(gè)有機(jī)的整體。其中集中操作控制層由上位機(jī)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制管理，在本次設(shè)計(jì)通過組態(tài)王軟件制作出人機(jī)界面模擬現(xiàn)場(chǎng)以利于更方便的操作；過程控制層即中間站，實(shí)質(zhì)是中央控制機(jī)與下位機(jī)之間的通訊網(wǎng)絡(luò)，具有定址雙向通訊功能，支持實(shí)現(xiàn)中央控制機(jī)與下位機(jī)之間的管理與被管理、監(jiān)控與被監(jiān)控的關(guān)系；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層是有下位機(jī)控制，它們將不同的狀態(tài)變換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號(hào)送到過程控制站，同時(shí)接收PLC發(fā)出的各種控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些信號(hào)的調(diào)節(jié)。上位機(jī)控制打印顯示RS485PLC控制系統(tǒng)水泥運(yùn)輸稱重配比礦渣運(yùn)輸成品入庫圖1-2 系統(tǒng)總體

32、框圖3.3水泥生產(chǎn)的自動(dòng)控制過程在整個(gè)配料系統(tǒng)為了防止物料的阻塞，電氣設(shè)備啟動(dòng)停止順序?yàn)槟嫘騿?dòng)，順序停車。即啟動(dòng)時(shí)從流程的最后設(shè)備開始啟動(dòng)，停止時(shí)從開始進(jìn)料的設(shè)備依此順序停車。具體停車、啟動(dòng)時(shí)各臺(tái)運(yùn)輸設(shè)備中間的間隔時(shí)間可以在調(diào)試時(shí)進(jìn)行確定。在本次設(shè)計(jì)中，把整個(gè)流程分為4個(gè)部分：A是水泥熟料的運(yùn)輸區(qū)、B區(qū)是輔料礦渣運(yùn)輸區(qū)、C區(qū)是稱重混合區(qū)、D區(qū)是成品水泥運(yùn)輸入庫區(qū)。具體流程步驟為：?jiǎn)?dòng)時(shí)首先D區(qū)開動(dòng)時(shí)：打開電動(dòng)閥門Q7（電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)） 到達(dá)開限位 延時(shí)20秒 斗提D2啟動(dòng) 延時(shí)20S 螺旋輸送機(jī)D1啟動(dòng)。D區(qū)設(shè)備正常開動(dòng)完畢。然后C區(qū)攪拌機(jī)開始啟動(dòng) 延時(shí)20S A,B組設(shè)備順序啟動(dòng)。A區(qū)開動(dòng)時(shí)：

33、斗提A2啟動(dòng) 延時(shí)20S 螺旋輸送機(jī)A1啟動(dòng) 延時(shí)20秒打開電動(dòng)閥門Q2（電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)） 到達(dá)開限位。A區(qū)設(shè)備正常開動(dòng)完畢。B區(qū)開動(dòng)時(shí)：斗提B2啟動(dòng) 延時(shí)20S 螺旋輸送機(jī)B1啟動(dòng) 延時(shí)20秒打開電動(dòng)閥門Q1（電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)） 到達(dá)開限位。B區(qū)設(shè)備正常開動(dòng)完畢。正常工作過程即C區(qū)設(shè)備循環(huán)運(yùn)行過程：稱重表設(shè)皮重K1=1 電磁閥Q3打開 達(dá)到第一個(gè)預(yù)定重量K3=1 電磁閥Q3關(guān)閉 稱重表通道轉(zhuǎn)換K2=1 電磁閥Q4打開 達(dá)到第二個(gè)預(yù)定重量K3=1 電磁閥Q4關(guān)閉 稱重庫電磁閥Q5打開電振機(jī)啟動(dòng)延時(shí)40S電振機(jī)停止 稱重庫電磁閥Q5關(guān)閉延時(shí)2分鐘電磁閥門Q6打開延時(shí)40秒電磁閥門Q6關(guān)閉同時(shí)稱重表設(shè)皮重K

34、1=1，行成一個(gè)循環(huán)。混料過程就是C區(qū)設(shè)備循環(huán)往復(fù)啟動(dòng)停止過程。停止時(shí)首先是A，B區(qū)設(shè)備順序停止：A區(qū)設(shè)備首先關(guān)閉電動(dòng)閥門Q1（電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)）達(dá)到關(guān)限位延時(shí)20S螺旋輸送機(jī)A1停止延時(shí)20S斗提A2停止。A區(qū)設(shè)備正常關(guān)閉完畢。B區(qū)設(shè)備以相同的步驟停止。當(dāng)A,B區(qū)設(shè)備全部停止后延時(shí)5分鐘C區(qū)攪拌機(jī)停止。C區(qū)設(shè)備停止完畢。D區(qū)設(shè)備停止時(shí)：螺旋輸送機(jī)D1停止延時(shí)20S斗提D2停止延時(shí)20S關(guān)閉電動(dòng)閥門Q7（電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)）達(dá)到關(guān)限位。D區(qū)設(shè)備關(guān)閉完畢，在結(jié)束總電源。A、B、C、D四個(gè)區(qū)共有11臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，每臺(tái)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)都設(shè)有一個(gè)速度繼電器進(jìn)行故障檢測(cè)。在運(yùn)行過程中，無論AD區(qū)中任何一臺(tái)電機(jī)出現(xiàn)故障，系統(tǒng)都

35、會(huì)正常停車。手動(dòng)操作：每臺(tái)設(shè)備既能自動(dòng)控制也能現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)進(jìn)行自動(dòng)、手動(dòng)切換，所有設(shè)備都要求能在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行手動(dòng)操作。4監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1 可編程控制器的選擇 PLC的系統(tǒng)組成以及各部分的作用PLC在生產(chǎn)中是一種通用的工業(yè)控制裝置，其結(jié)構(gòu)與一般的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基本相同。按結(jié)構(gòu)形式的不同，PLC可分為組合式和整體式。組合式PLC將CPU單元、輸入單元、輸出單元、I/0單元、通信單元等做成相應(yīng)的模塊，各模塊插在底板的插槽上，而且模塊之間通過底板上的總線相連。底板上有電源接口。裝有CPU單元的底板稱為CUP底板，其它得稱為擴(kuò)展底板。CPU底板與擴(kuò)展底板之間通過電纜連接。無論實(shí)際需要哪種類型

36、的PLC，都可以根據(jù)需要進(jìn)行組裝配合。組合式PLC主要是由電源、CPU、存儲(chǔ)器和專門設(shè)計(jì)的I/O接口電路等組成。整體式PLC是將中央處理器(CPU)、電源、存儲(chǔ)器、輸入/輸出單元、通信接口等組成一個(gè)整體，稱為主機(jī)。另外主機(jī)還可以和獨(dú)立的I/O擴(kuò)展單元配合使用。主機(jī)中，CPU是PLC的核心，I/O單元是連接CPU與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間利用I/O單元連接，PLC與編程器和上位機(jī)等外部設(shè)備通過通信接口連接連接。 PLC具體型號(hào)的選擇本次設(shè)計(jì)PLC型號(hào)-Siemens S7-300在PLC選型時(shí)要知道，整體式的PLC一般適用于工藝流程相對(duì)固定、維修量小、環(huán)境條件好的小型控制系統(tǒng)；模塊結(jié)構(gòu)的PLC適用于工藝流程

37、復(fù)雜、維修量大、環(huán)境條件差的大型控制系統(tǒng)。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求考慮需要實(shí)現(xiàn)的功能，選擇低檔機(jī)、中檔機(jī)還是高檔。而且最好選擇一款自己比較熟悉且性價(jià)比比較高的機(jī)型。而且，還要考慮I/O點(diǎn)數(shù)的要求，一般在確定控制系統(tǒng)必須的I/O點(diǎn)數(shù)后，還需要有15%-20%備用點(diǎn)數(shù)。同時(shí)，還要考慮PLC的存儲(chǔ)容量，一般用戶的存儲(chǔ)容量=開關(guān)量輸入點(diǎn)數(shù)×10+開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù)×5+模擬量輸入/輸出點(diǎn)數(shù)×100字節(jié)，還要留有30%左右的的余量。如果I/O點(diǎn)數(shù)不夠，可以酌情擴(kuò)展模塊。在綜合考慮各大公司的主流PLC產(chǎn)品的性能和價(jià)格后，決定選用SIEMENS公司的S7-300系列PLC作為所選設(shè)備。S

38、IEMENS公司生產(chǎn)的SIMATICS7-300系列可編程控制器是西門子生產(chǎn)的中小規(guī)模控制核心，是其集成與開放特性的重要體現(xiàn)。模塊化結(jié)構(gòu)，高速指令運(yùn)算速度；而且集聯(lián)網(wǎng)通訊、故障自診斷于一身，取得了業(yè)績(jī)公認(rèn)的成就，完全能滿足中等規(guī)模生產(chǎn)的控制要求。  西門子PLCS7-300系列PLC為還提供了種類豐富的擴(kuò)展模塊，例如單獨(dú)的輸入模塊EM321（8/16/32路擴(kuò)展輸入）、單獨(dú)的輸出模塊EM322（8/16/32路擴(kuò)展輸出）、I/O混合模塊EM323（具有8I/O、16 I/O、32 I/O等多種配置）還有SM 327（具有8點(diǎn)輸入+ 8點(diǎn)輸入或輸出）各不同擴(kuò)展模塊。其具體性能

39、見表4-1。表4-1 數(shù)字量模塊性能一覽表數(shù)字量模塊型號(hào)EM321EM322EM323輸入點(diǎn)數(shù)/點(diǎn)32無8/16輸出點(diǎn)數(shù)/點(diǎn)無328/16功耗典型值6.5W6.6W3.5W/6.5W輸入電壓24V DC30V DC(最大)輸出電壓24V DC20.4V22.8V DC或5V30V DC、20V250V AC電纜長(zhǎng)度（屏蔽/不屏蔽）/m1000/6001000/6001000/600輸出類型DC輸出/繼電器輸出DC輸出/繼電器輸出電能消耗（+5V DC）/mA1511040/80本次設(shè)計(jì)共有70個(gè)數(shù)字量輸入點(diǎn)，23個(gè)數(shù)字量輸出點(diǎn)，即系統(tǒng)有3個(gè)SM321數(shù)字量輸入模塊、1個(gè)SM322數(shù)字量輸出模塊

40、。4.2上位機(jī)的介紹4.2.1上位機(jī)在控制系統(tǒng)中的作用上位機(jī)是指集中管理操作的計(jì)算機(jī)，一般是PC，用來顯示各種數(shù)據(jù)的變化如液壓，水位，溫度等?？刂葡到y(tǒng)對(duì)上位機(jī)的要求如下:(1)能夠?qū)LC進(jìn)行控制管理。上位機(jī)與PLC之間通過通訊網(wǎng)絡(luò)連接，通過獲得的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，判斷各臺(tái)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行清況，并在電腦屏幕上顯示出來。而且可以之間向PLC發(fā)出指令，改變現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作狀況。(2)監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過程，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并進(jìn)行報(bào)警。在人機(jī)界面上標(biāo)準(zhǔn)故障發(fā)生的地點(diǎn)及時(shí)間，最好能分析故障發(fā)生的原因并給出解決方法。(3)能對(duì)各種生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄并統(tǒng)計(jì)成表格，方便查閱與打印。(4)具有簡(jiǎn)單明了的操作界面，方便

41、操作人員的學(xué)習(xí)與控制。(5)容錯(cuò)性能好。對(duì)于一般常識(shí)型誤操作能夠不予響應(yīng)，并提出警告。防止無關(guān)人員的誤操作。上位機(jī)的選擇本次設(shè)計(jì)上位機(jī)選用工程控制機(jī)一、工控機(jī)簡(jiǎn)介工控機(jī)（Industrial Personal ComputerIPC）是一種加固的增強(qiáng)型個(gè)人計(jì)算機(jī)，它可以作為一個(gè)工業(yè)控制器，在工業(yè)環(huán)境中可靠運(yùn)行。工控機(jī)最早在80年代有美國(guó)AD公司發(fā)明，后來美國(guó)IBM公司正式推出個(gè)人工業(yè)計(jì)算機(jī)IBM7532。IPC以其強(qiáng)大的功能、低廉的價(jià)格、可靠的性能而受到了日趨廣泛的應(yīng)用。二、工控機(jī)特點(diǎn)工控機(jī)與普通計(jì)算機(jī)相比的特點(diǎn)為：機(jī)箱一般為全鋼結(jié)構(gòu)，防止工業(yè)現(xiàn)在的強(qiáng)烈震動(dòng)和沖擊；采用專用電源和底板，具有很高

42、的抗電磁干擾能力，以及長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作能力；機(jī)箱為標(biāo)準(zhǔn)的4U機(jī)箱，便于安裝。本設(shè)計(jì)中選用工業(yè)控制機(jī)IPC-610-H  4U架式標(biāo)準(zhǔn)工控機(jī)箱作為上位機(jī)，在工控機(jī)上安裝組態(tài)王6.53，監(jiān)控整個(gè)生產(chǎn)過程。4.3通訊網(wǎng)絡(luò)的介紹本設(shè)計(jì)采用最簡(jiǎn)單的串口通信方式，組態(tài)王把每個(gè)與之連接的通訊設(shè)備都看做外部設(shè)備。 工控機(jī)發(fā)出控制指令給PLC，而PLC同時(shí)把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作狀態(tài)反饋給工控機(jī)。所以在CPU的主機(jī)架內(nèi)，插入串行通展模塊，用電纜將其與工控機(jī)的COM口連接起來，實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)交換。串行通訊標(biāo)準(zhǔn)RS-485的特點(diǎn)RS-485協(xié)議最高數(shù)據(jù)傳輸速率為10Mbps，最大傳輸距離為3000m。其電氣特性

43、中，邏輯“1”表示兩線間的電壓差為+（26）V；邏輯“0”表示兩線間的電壓差為-（26）V。而且次電平與TTL電平兼容，能夠與TTL 電路連接。其接口采用差分接收器和平衡驅(qū)動(dòng)器的組合，能夠很好的抵抗共模干擾引起的噪聲，而且可以連接多個(gè)收發(fā)器，故可以方便的建立起網(wǎng)絡(luò)。RS-485接口具有很好的抗噪聲的干擾性，較長(zhǎng)的傳輸距離和傳輸速率等上述優(yōu)點(diǎn)符合本次設(shè)計(jì)的要求。4.4系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備的簡(jiǎn)介4.4.1螺旋輸送機(jī)的選型螺旋輸送機(jī)是一種連續(xù)輸送設(shè)備廣泛應(yīng)用于水泥、化工、冶金工業(yè)企業(yè)和糧食加工、糧食谷物倉(cāng)儲(chǔ)、建筑工程等行業(yè)的散狀物料的輸送。適用于水平或傾斜輸送粉狀、粒狀和小塊狀物料，如煤礦、灰、渣、水泥、糧

44、食等，但不適用于粘度大、易結(jié)塊物料的運(yùn)輸。與其它運(yùn)輸設(shè)備相比，螺旋輸送機(jī)具有運(yùn)行平穩(wěn)可靠，密封性能好，維修簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)生產(chǎn)中受到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)要求螺旋輸送機(jī)能夠水平連續(xù)輸送粉、粒體物料，選用的螺旋輸送機(jī)型號(hào)為DLS300，其最長(zhǎng)輸送距離為4m，螺旋直徑為300mm，電機(jī)型號(hào)為Y112S-4，功率5.5Kw，轉(zhuǎn)速1440r/min，額定電流11.6A，額定電壓380V。4.4.2斗式提升機(jī)的選型斗式提升機(jī)用于垂直輸送顆粒、粉末及小塊狀的物料。設(shè)備驅(qū)動(dòng)功率小，提升高度高，提升量大。因此廣泛應(yīng)用于化工、糧食、飼料、礦山等行業(yè)。本設(shè)計(jì)選用HL400斗式提升機(jī),它是一種環(huán)鏈離心斗式提升機(jī),主要

45、應(yīng)用于顆粒、粉末狀和小塊物料的輸送。它具有占地面積小，提升量大，提升高度大，密封性良好等優(yōu)點(diǎn)。所以廣泛應(yīng)用于煤、礦渣、石灰石、水泥等的提升運(yùn)輸。HL400斗式提升機(jī)的料斗容量為10L，斗間距離為600mm，料斗運(yùn)行速度1.25m/s。電機(jī)型號(hào)Y160M-4，功率為15KW，轉(zhuǎn)速1480r/min，額定電流20.9A，額定電壓380V。4.4.3攪拌機(jī)的選型攪拌機(jī)，是一種帶葉片的軸在圓筒或槽中旋轉(zhuǎn)，用以混合或揉和物質(zhì)、增加藥劑作用反應(yīng)時(shí)間的設(shè)備。攪拌機(jī)適用于選礦業(yè)，也可用于作各種化工業(yè)的配料攪拌。攪拌機(jī)的生產(chǎn)率Q按下式計(jì)算: Q3.6VK/T1*T2*T3（m3/h） 式中 T1、T2、T3分別

46、為裝料、攪拌、卸料時(shí)間（S）； V攪拌機(jī)出料容量； K每循環(huán)工作時(shí)間的利用系數(shù)?？紤]到本設(shè)計(jì)對(duì)水泥混凝土攪拌機(jī)的要求，選擇JS500型號(hào)混凝土攪拌機(jī)。電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y180M-4，功率為18KW，轉(zhuǎn)速為1470r/min,額定電流35.9A。配用接觸器型號(hào)GJ20-63。4.4.4電振機(jī)的選型 電振機(jī)能夠把顆粒狀，粉末狀的物料從儲(chǔ)料倉(cāng)中連續(xù)均勻的輸送到運(yùn)輸機(jī)或粉碎機(jī)中，因此廣泛應(yīng)用于礦山、糧食、煤礦等行業(yè)中。尤其適用于工業(yè)配料，定量包裝等系統(tǒng)。振動(dòng)電機(jī)是振動(dòng)源與動(dòng)力源結(jié)合為一體的激振源，振動(dòng)電機(jī)在轉(zhuǎn)子軸兩端各安裝一組可調(diào)偏心塊，當(dāng)啟動(dòng)時(shí)軸及偏心塊高速旋轉(zhuǎn)從而產(chǎn)生離心力使設(shè)備得到激振力。

47、本次設(shè)計(jì)選用電振機(jī)型號(hào)為JSO-50-4，激振力50KN, 額定功率2.2KW，額定電流6.96A。4.4.5稱重表的選型一、簡(jiǎn)介圖4-1 8100系列稱重儀表稱重儀表也叫稱重顯示控制儀表，是將稱重傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為重量數(shù)字在屏幕中顯示，并可對(duì)重量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存、輸出的電子設(shè)備，常用于工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化配料中，能夠提高生產(chǎn)效率。各個(gè)廠家制造的稱重儀表各不相同，內(nèi)部使用的集成電路芯片也多種多樣的，但基本功能都差不多。其內(nèi)部一般由以下幾個(gè)模塊組成：電源模塊、CPU模塊、 A/D轉(zhuǎn)換模塊、鍵盤顯示模塊、I/O模塊、通訊模塊等。 二、分類稱重儀表一般可分為：開環(huán)控制型和閉環(huán)控制型。 開環(huán)控制型稱重儀表只有

48、稱重顯示功能，不具有I/O功能，主要用于地上衡、臺(tái)秤等只要求顯示重量的衡器。 閉環(huán)控制型儀表不僅具有I/O電路，它可以根據(jù)所稱物料重量的大小來控制外部設(shè)備的工作狀態(tài)。這類儀表主要用于定量包裝秤、定量灌裝秤、配料系統(tǒng)等帶有外部執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工業(yè)衡器。 本設(shè)計(jì)選用的是閉環(huán)控制型稱重儀表8100系列，其能同時(shí)稱重2中物料，可以設(shè)定2個(gè)重量值，當(dāng)稱重表到達(dá)第一個(gè)設(shè)定值時(shí)，稱重表可以輸出一個(gè)信號(hào)并且繼續(xù)稱重另外一種物料。高速采樣速率為200次/秒，滿足設(shè)計(jì)要求。4.4.6各種低壓電器的選型（1）熔斷器的選擇熔斷器是一種利用金屬導(dǎo)體為熔體串聯(lián)于電路中，當(dāng)過載或短路導(dǎo)致電流過大時(shí)，金屬導(dǎo)體自身發(fā)熱而熔斷，從而使

49、電路斷開。能夠起到電路保護(hù)的作用。在選擇熔斷器時(shí)，必須考慮熔斷器的額定電壓必須等于或高于熔斷器安裝處的電路額定電壓，電路保護(hù)用為使設(shè)備正常運(yùn)行，熔斷器熔體的額定電流一般為電動(dòng)機(jī)額定電流的1.52.5倍，但是其極限分辨能力必須大于電路中可能出現(xiàn)的最大故障電流。本次設(shè)計(jì)熔斷器選用RT16系列RT16-000型號(hào)。該型號(hào)熔斷器的熔斷體額定電流范圍為4100A，額定電壓為500V，可以滿足設(shè)計(jì)的需要（除攪拌機(jī)配用熔斷器RL1-100,熔體電流100A）。（2）接觸器的選用接觸器用于帶有負(fù)載主電路的自動(dòng)接通或切斷電流。 選擇接觸器主要考慮額定操作頻率，即每小時(shí)接通的次數(shù)；額定電壓和電流必須等于或稍大于負(fù)

50、載電路。本系統(tǒng)中采用CJ10系列交流接觸器其一般用于交流50HZ，額定工作電壓最高到660V。所以設(shè)計(jì)中CJ10-20的接觸器用于螺旋輸送機(jī)電機(jī)；CJ10-30的接觸器用于斗式提升機(jī)電機(jī)；CJ10-40接觸器用于攪拌機(jī)電機(jī)；閥門電機(jī)和電振機(jī)可選用CJ10-10的接觸器。（3）熱繼電器的選擇熱繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)的過載保護(hù)。選用熱繼電器時(shí)主要是考慮所要保護(hù)的電動(dòng)機(jī)的額定電流。熱繼電器的額定電流應(yīng)該接近或稍微大于電動(dòng)機(jī)的額定電流。在惡劣的工作環(huán)境中需要選用三相介個(gè)的熱繼電器。本系統(tǒng)選用JR20型號(hào)的熱繼電器，用于額定電壓至660V，額定電流6.3至650A的交流電路中。螺旋輸選用JR20-16D熱

51、繼器；斗式提升機(jī)電機(jī)選用JR20-25D熱繼電器；攪拌機(jī)電機(jī)選用JR20-32D熱繼電器；電振機(jī)及電動(dòng)閥選用JR20-6.3熱繼電器。（4）速度繼電器的選擇速度繼電器工作原理：速度繼電器轉(zhuǎn)子的軸與被控電動(dòng)機(jī)的軸相連接，而定子空套在轉(zhuǎn)子上當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，速度繼電器的轉(zhuǎn)子隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，定子內(nèi)的短路導(dǎo)體便切割磁場(chǎng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生電流此電流與旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)作用產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，于是定子開始轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)到一定角度時(shí)，裝在定子軸上的擺錘推動(dòng)簧片動(dòng)作，使常閉觸點(diǎn)分?jǐn)?，常開觸點(diǎn)閉合。當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于某一值時(shí)，定子產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小，觸頭在彈簧作用下復(fù)位。本次設(shè)計(jì)采用速度繼電器主要用于電動(dòng)機(jī)的故障診斷。本次設(shè)計(jì)選用JY

52、1型速度繼電器，適用電機(jī)轉(zhuǎn)速為900r/min1480r/min。（5）變壓器的選用由于電路中不同電氣設(shè)備需要不同的電壓，所以需要變壓器的配合適用來完成自動(dòng)控制。主要根據(jù)所需變壓器的容量來選擇所需要的種類。本系統(tǒng)中采用BK-150控制變壓器。（6）限位開關(guān)的選型限位開關(guān)是一種按工作機(jī)械的行程，發(fā)出操作命令的位置開關(guān)。主要用于機(jī)床、自動(dòng)生產(chǎn)線和其他生產(chǎn)機(jī)械的限位及流程控制。閥門限位開關(guān)（閥門回訊器、回信器）是自控閥門位置顯示和信號(hào)反饋的一種現(xiàn)場(chǎng)儀表，用以將閥門的開啟或關(guān)閉位置以開關(guān)量（觸點(diǎn)）的信號(hào)輸出，被程控接受或計(jì)算機(jī)訪樣，確認(rèn)后執(zhí)行下一程序。本次設(shè)計(jì)中各個(gè)電動(dòng)閥門都選用ALS10限位開關(guān)。（

53、9）報(bào)警裝置的選型報(bào)警器(alarm)，是一種為防止或預(yù)防某事件發(fā)生所造成的后果，以聲音、光線等形式來提醒警告操作人員應(yīng)當(dāng)采取某種行動(dòng)的電子產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)選用S-F2全防護(hù)型聲光報(bào)警器。 電動(dòng)閥門與電磁閥門的區(qū)別：電磁閥是用電磁效應(yīng)進(jìn)行控制的工業(yè)設(shè)備，由繼電器進(jìn)行控制，廣泛應(yīng)用于不同的電路中，具有控制精度高，靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)。同樣作為開關(guān)形式使用時(shí)，電磁閥通過線圈驅(qū)動(dòng)，過程量只能是通電開通，斷電關(guān)閉兩種狀態(tài)，中間動(dòng)作狀態(tài)很短。而電動(dòng)閥一般有電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，開關(guān)動(dòng)作需要一定的時(shí)間來完成，而且開啟關(guān)閉的大小可以調(diào)節(jié)，電動(dòng)機(jī)斷電停止驅(qū)動(dòng)后閥門可以在某種狀態(tài)中常時(shí)間停留。在本次設(shè)計(jì)中，由于Q3、Q4、Q5、Q

54、6開關(guān)需要頻繁的開啟關(guān)閉動(dòng)作，而且需要很高的控制精度，所以選用電磁閥控制。而Q1、Q2、Q7開關(guān)在生產(chǎn)過程中一般要長(zhǎng)時(shí)間保持在某種狀態(tài)不變，并且調(diào)節(jié)物料進(jìn)出速度并不需要很高的精度。所以一般選用由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)閥門。5監(jiān)控系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1上位機(jī)組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)5.1.1組態(tài)軟件概述 組態(tài)軟件是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)各種資源進(jìn)行配置，為達(dá)到預(yù)定目的而使設(shè)備自動(dòng)執(zhí)行特定任務(wù)的軟件工具。它一般具有豐富的設(shè)置項(xiàng)目，能夠靈活的采集和監(jiān)控各種生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)。監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時(shí)，主要為了解決人機(jī)界面的交流問題。但這計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，通訊聯(lián)網(wǎng)、實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，組態(tài)軟件不斷被賦予新的功能。5.

55、1.2 組態(tài)軟件的特點(diǎn)組態(tài)軟件作為一個(gè)軟件工具平臺(tái)，它具有比硬件系統(tǒng)更強(qiáng)大的控制功能與更低廉的價(jià)格。其最主要的特點(diǎn)為實(shí)時(shí)多任務(wù)性。能同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)，命令發(fā)布，圖形顯示，實(shí)時(shí)通訊等功能。其主要開發(fā)工具為C+，其操作人員只需要了解基本的編程設(shè)計(jì)，以及自動(dòng)控制的基本要求，并不需要修改軟件程序的源代碼，操作簡(jiǎn)單明了。一個(gè)投入運(yùn)行的監(jiān)控組態(tài)軟件具有遠(yuǎn)程監(jiān)控、系統(tǒng)數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的功能。其與各種控制、檢測(cè)設(shè)備如PLC或智能儀表等共同組成快速響應(yīng)/控制中心。通過預(yù)先制定的控制算法進(jìn)行自動(dòng)控制。組態(tài)軟件具體能完成的任務(wù)包括：(1)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集并在人機(jī)界面中顯示；(2)對(duì)各種歷史數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存

56、與打印;(3)各種實(shí)時(shí)曲線的運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)顯示及記錄;(4)故障的自動(dòng)檢測(cè)與報(bào)警;(5)生產(chǎn)過程的狀態(tài)參數(shù)可以方便靈活的改變;(6)能方便的與互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的連接，便于系統(tǒng)的擴(kuò)充。組態(tài)王軟件是工業(yè)監(jiān)控軟件最普遍的一種，其主要結(jié)構(gòu)包括工程管理器、工程瀏覽器及運(yùn)行系統(tǒng)三部分。工程管理器的主要功能是新工程的建立、已有工程的搜索和對(duì)現(xiàn)有工程的管理。工程瀏覽器則是控制畫面開發(fā)工具，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)顯示個(gè)各個(gè)監(jiān)控、報(bào)警畫面都有工程瀏覽器中創(chuàng)建，還包含畫面中動(dòng)畫的連接以及命令語言的編制等。工程運(yùn)行界面，即系統(tǒng)在運(yùn)行中的人機(jī)交互顯示界面，各種設(shè)備的采集數(shù)據(jù)，以及運(yùn)行數(shù)據(jù)的改變都在此匯集。組態(tài)王軟件具有適用性強(qiáng)、易于擴(kuò)展、操作簡(jiǎn)

57、便、價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。是一個(gè)通用的開放型的工業(yè)監(jiān)控軟件。國(guó)內(nèi)外常見的智能模塊、PLC、變頻器、數(shù)據(jù)采集卡等都能與其連接。一般通過串口、總線、USB、以太網(wǎng)等常規(guī)通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換。本次設(shè)計(jì)選用的監(jiān)控軟件為組態(tài)王6.53。本次設(shè)計(jì)中的組態(tài)顯示在本次設(shè)計(jì)中上位機(jī)中的組態(tài)王軟件主要完成對(duì)水泥配料過程中的動(dòng)態(tài)顯示、各數(shù)據(jù)的采集與記錄、各物料的檢測(cè)及報(bào)警等功能。主要設(shè)計(jì)了流程畫面、報(bào)警畫面、實(shí)時(shí)曲線顯示3個(gè)畫面?；旧夏軌驖M足礦渣水泥生產(chǎn)過程的監(jiān)控與記錄。中有助于分析礦渣水泥生產(chǎn)中相關(guān)因素對(duì)礦渣水泥質(zhì)量和產(chǎn)量的影響。下面我來介紹各個(gè)窗口的具體工作過程。(1)控制主界面它是組態(tài)王運(yùn)行后的第一各顯示界面，其主要是用于生產(chǎn)流程畫面、報(bào)警界面、實(shí)時(shí)趨勢(shì)