水泥回转窑电控系统的PLC改造.doc

中 南 大 学central south university 本科毕业论文（设计）论文题目 水泥回转窑电控系统的plc改造学 院 中南大学成教学院 专业班级 电气工程及其自动化 学生姓名 完成时间 2011.3.15 指导老师 中南大学本科毕业设计（论文）摘要在我们国家, 水泥工业还有巨大的发展空间，这是水泥工业发展的机遇，但水泥工业的迅猛发展也业带来了全国乃至世界性的资源、能源、生态环境三大因素的挑战。在这机遇和挑战并存的时代，我们必须对传统水泥工业发展模式进行反思，我们不能因为水泥工业发展带来大量的损耗和污染而停止水泥工业发展，正确的选择应当是走可持续发展之路。本文主要利用三菱plc实现水泥回转窑电控系统的设计，通过对硬件和软件的设计实现最优控制的原则。本文先简要叙述了课题背景、国内外发展目前状况、水泥回转窑的工作原理,接着主要阐述了如何设计水泥回转窑系统,其中包括硬件和软件的设计。其中大量使用了plc 内部的辅助继电器和定时器，以满足后续编程所需的继电器触点和延时的要求。辅助电机、燃烧小车的控制都比较简单，故采用继电接触器控制，没用纳入plc控制之列。而主减速机润滑站和挡轮液压站的控制是在plc控制下起作用的。泥回转窑的plc硬件电路连接完毕后，还需要依靠软件程序运行来完成控制功能，两者配合才能保证系统的正常运行。关键词：三菱plc；水泥回转窑；电控系统abstractin our country, the cement industry and vast development space, it is the cement industry development opportunities, but also the rapid development of cement industry has brought the country and world heritage resources, energy and environment of the three factors. in this era of opportunities and challenges, we must of traditional cement industry development pattern, we can reflect because cement industry development bring lots of loss and pollution and stop cement industry development, the correct choice should be the way of sustainable development. this paper using mitsubishi plc control system design of cement rotary kiln, through the design of hardware and software to achieve the optimal control principle. this paper first briefly describes the background and development at home and abroad present topic, the working principle of cement rotary kiln, and then mainly expounds how to design the cement rotary kiln system, including the design of software and hardware. use a lot of internal auxiliary relay and plc programmable timer, in order to meet the required subsequent relay contacts and delay. auxiliary motors, burning car controls are simpler, relay contactor controlling, useless in plc control. but the reducer and wheel lubrication station is in control of hydraulic station under plc control effect. the mud kiln after connection of plc hardware circuit and software need to rely on operation to complete control function, both with the normal operation of the system can guarantee.keywords: mitsubishi plc;cement rotary kiln;electrical control systemi目录第一章 绪论11.1 研究意义11.2 国内外研究现状 21.3 论文内容及安排 3第二章 水泥回转窑电气系统分析52.1 水泥回转窑电气系统技术参数 52.2 水泥回转窑电气系统技术分析 52.3 水泥回转窑电气系统输入输出点数统计72.4 小结7第三章 水泥回转窑总体设计方案83.1 拖动控制方案选择 83.2 水泥窑系统控制方案选择93.2.1 水泥窑系统profibus系统控制 93.2.2 水泥窑系统现场操作方式 93.2.3 水泥窑与外界的连锁信号 103.3 配电系统介绍 113.4 小结 11第四章 水泥回转窑系统的硬件电路设计 134.1 辅助电机的控制 134.2 燃烧小车的控制 134.3 plc硬件配置 144.3.1 plc型号选择 144.3.2 plc配置说明 144.4 基本单元和模块连接图164.5 plc的i/o分配图 184.6 水泥回转窑软件系统 20第五章 结论及展望 315.1 结论 315.2 展望 31参考文献 32附录 33第一章 绪论1.1研究意义现在，水泥作为建筑的基本材料，在短期内具有不可替代作用，伴随着我国国民经济的快速增长，水泥工业还有巨大的发展空间，这是水泥工业发展的机遇，但水泥工业的迅猛发展也业带来了全国乃至世界性的资源、能源、生态环境三大因素的挑战。在这机遇和挑战并存的时代，我们必须对传统水泥工业发展模式进行反思，我们不能因为水泥工业发展带来大量的损耗和污染而停止水泥工业发展，正确的选择应当是走可持续发展之路。所谓水泥工业可持续发展，主要是针对传统水泥生产方式的资源浪费大、污染严重而提出的一种新型水泥工业发展模式，它的核心思想是从设计、原料、工艺、技术进步和生产管理等各个环节入手，把污染尽可能控制在生产过程中，使生产过程中排放的污染最小化，对环境和人类的危害最小；同时提高资源的综合利用率，从而降低企业生产成本，提高经济效益，减少或笑纳环境污染。这是有别于水泥传统生产模式的新型发展模式，是水泥工业从资源消耗型转变为资源节约型增长方式的根本道路。我国水泥工业应该重点发展新型干法水泥生产技术1。大力发展新型干法水泥生产技术和装备，加强水泥工业的信息化和网络化建设。1.2国内外研究现状从1884年开始用回转窑燃烧水泥至今已有120余年的历史，期间经历了立窑、干法回转窑、湿法回转窑、新型干法回转窑等多次重大的技术变革，但作为水泥熟料矿物最终形成的设备水泥窑的作用并没有大的变化。1.水泥窑是化学反应器。为了使生料在窑内充分反应，窑内烧成温度要求达到1450，使整个物料处于部分焙融状态，物料经过一系列的物理、化学变化，成为熟料。2.水泥窑是燃烧设备和传热设备。窑内高温是由燃料在窑内燃烧产生的，燃烧产生的热量通过辐射、对流和传导三种基本传热方式，将热量传给物料。3.水泥窑是输送设备。物料从窑后部加入，由于窑简体是倾斜安装的，当窑转动时，物科不断地由窑尾向窑头运动，在立窑内物料从窑顶加入，由窑底部卸出。4.水泥窑还具有降解利用废弃物的功能。水泥窑所具有的高温、稳定热力场可以降解各种有毒、有害、危险废弃物。5.为使燃料在水泥窑内能进行正常燃烧，要送人助燃空气。燃烧产生的烟、物料反应产生的水汽及二氧化碳等所组成的废气，需要从窑内排出，通过气体输送设备向窑内鼓进空气，并排出废气。所以水泥窑的工作是由气体流动、燃料燃烧、热量传递和物料运动等过程所组成的。水泥窑的工作就是使燃料能充分燃烧，燃烧产生的热量能有效地传给物料，物料接受热量后发生一系列物理、化学变化，燃烧产生的废气顺利排除，最后形成熟料。近年来，我国的水泥工业有了快速的发展。2004年水泥生产能力97亿t，同比增长125。其中新型干法水泥产量为315亿t，同比增长679，占水泥总产量的比例达325；立窑水泥产量576亿t，同比增长23，占水泥总产量的比例为594；其他旋窑水泥产量7900万t，同比增长一102，占水泥总产量的81。目前我国水泥行业的特点仍然是企业多，而技术先进的新型干法企业少，发展快而平均规模小。1.3论文内容及安排本次设计坚持我国水泥工业的可持续发展战略，顺应我国水泥工业的发展方向。这次设计主要做水泥回转窑的智能控制系统设计与系统集成，所以采用了国际工业最为流行的profibus现场总线技术，不仅能适应不同应用对象和通讯速率快等特点，还具有开放性强、实用经济效果好的优点。实现了水泥生产的网络化和信息化。在控制核心方面，我选用了三菱公司fx2n型plc，性能强、扩展性好、比较经济。三菱公司的自动化产品被广泛应用于工矿自动化中，对于以后的扩展升级是比较有利的。回转窑的造型是一个倾斜的圆筒如图1. 1，生料由圆筒的高端加入，由于圆筒具有一定的倾斜度并在不断地回转，因此物料由高端向底端逐渐运动，在这个过程中煤粉在窑内燃烧，对其物料加热煅烧，从而制成水泥熟料。图1. 1 水泥回转窑水泥回转窑2的控制系统是一个复杂过程控制，包括许多参数和环节，例如烧成带温度和窑废气温度、窑的回转速度、决定给煤量的给煤电机速度、影响烧成带火焰形状和窑内温度分布的一次风量、水泥生料下料量等。各参数之间相互影响，对水泥熟料的质量具有举足轻重的影响。目前国内回转窑的控制系统大多采用模糊控制技术，使烧成带温度、窑速和水泥生料下料量、风量及给煤量均保持一定的比例，既达到了节能降耗的目的，又提高了回转窑的安全性。控制系统均配有工业电视及由visual c+编制的三维分析软件，用于显示回转窑筒体各段的温度分布状况和360任意切面的温度数据分析。第二章水泥回转窑电气系统分析2.1 水泥回转窑电气系统技术参数 水泥回转窑由机械、电气、液压等部分组成。机械部分由筒体、支承装置、挡轮、传动装置、减速器、活动窑头、窑头窑尾密封装置、喷煤管装置等部分组成。与电气传动有关的技术的参数如下：1.主电机：型号为ypg315l-的高转矩变频调速电机，功率110kw，额定转速100r/min.2.辅助电机：型号为y180l-6，功率15kw，转速900r/min,制动开关型号为ywe3-315/25-12.5，限位器型号为lx2-121，见文献3。3.主减速机润滑站：型号为te525，它是为主减速机提供润滑的保护设备。稀油润滑站是稀油循环润滑系统的心脏，用来将润滑油液强制地压送到机械的摩擦部位，在相对运动的机器零件间形成油膜，减少零件的摩擦、磨损，同时对摩擦部位进行冲洗，并带走摩擦产生的热量，保证机械正常运转，延长机械寿命。 稀油润滑站由油站和仪表盘组成，通常安装在保护设备附近的地下油库或地坑中。4.挡轮液压站：型号为te326，液压站的功能是利用液压的作用驱动回转窑筒体上下运行，并保证挡轮液压站具有正常德压力、温度和液位。回转窑运行时处于倾斜旋转状态，在窑的自重作用下，总有下滑趋势。而挡轮在液压系统作用下，可使窑体按预期的速度强制上窜和有控制地下滑，从而有效地保证轮带与拖轮的均匀磨损，并节省拖轮调整地工作量。5.燃烧器移动小车：电机型号bwy12-43-1.1，功率为1.1kw，转速为1400r/min。2.2 水泥回转窑电气系统技术分析1.回转窑辅助电机的正常运转控制。辅助电机的作用是在检修时低速驱动筒体旋转，工艺要求主电机与辅助电机之间必须互锁，即主电机运动时，辅助电机停止运动；辅助电机运动时，主电机禁止转动。主电机、辅助电机运行的切换还应由限位器的相应位置决定。辅助电机应配有备用电源，以备停电时在瞬间自动换切，由备用电源供电。2.主电机的变频调速控制。主电机的作用是驱动筒体按一定的转速旋转，与水泥生料下料量、风量和给煤量协调运行。高转矩变频调速电机采用变频器调速，变频范围在0100hz。3.燃料器移动小车的正反转运行控制。燃烧器移动小车是辅助移动燃烧的设备，煤粉在其内部燃烧，对水泥生料加热煅烧。4.主减速机润滑站的控制应按te525润滑站的压力、温度、液体等控制要求实现。te525系列润滑装置均设有两台油泵电机机组，其中一台供正常使用，另一台供应急时备用。控制的具体要求如下： 1.油压控制；在润滑装置出油口处设有油压控制点，有3个压力控制器参与压力设置点的控制，当出油口油压下降到0.1mpa时，一个压力控制器发出声光报警信号，同时启动备用油泵投入工作。当备用油泵投入工作后，油压恢复到0.3mpa时，另一个压力控制器发出正常工作信号，切断备用泵。第三个压力控制器用于控制系统最高压力设定，当油压达到0.5mpa时，发出声光报警信号。2.油温控制：用两个电接点温度计测量油箱内油液温度的变化情况以及对电加热器和电磁水阀实施控制。当油箱内油液温度低于15时，电加热器自动投入工作状态，当达到25时，电加热器自动切断。另一个电接点温度计用于电磁水阀的控制，当温度达到45时，电磁水阀打开，投入冷却水用于降温；当油温达到35时，关闭电磁水阀，冷却水自动停止供应。温度控制器用于出油口处最高油温值的控制，当油温达到55时，发出声光报警信号。3.液位控制：在油箱内设有浮球式液位计一个，用于显示油箱内油液位置上下极限和信号控制。当液位超上限或低于下限时，应发出油箱内缺油的声光报警信号。4.双筒过滤器压差显示：在双筒过滤器上设有压差信号开关，当通过双筒过滤器两端压差达到或超过0.5mpa时，发出滤芯堵塞声光报警信号。te525主减速机润滑站含有如下电气组件：a) 油泵电机：y112m-6-b8，2台，2.2kw，ac280v，50hz。b) 电加热器：sry2-220/2，3件，ac220v，2kw。c) 液位控制器：vqk-02，1件，ac220v：200a，dc24v：0.5a。d) 电接点温度计：wtz-288，2件，ac2438v，10a。e) 温度控制器：ywk-50-c，1件，ac380v：3a，dc220v：2.5a，阻性负载，温度设定范围5060。f) 电磁水阀：zcs-25p，1件，ac220v，650ma.g) 压力控制器：ywk-50-c，3件，ac380v：3a；dc220v：25a，阻性负载，压力设定范围01mpa。5挡轮液压站te326的控制。控制要求为：1.回转窑在窑体上行时，其中一台油泵电机通电，油泵打出的液压油进入2挡油缸中，驱动窑体上行。当碰到上限行程开关时，发出声光报警信号，使油泵电机断电，同时电磁球阀通电。窑体靠自重把油缸中的油压回到油箱，窑体向下滑行。碰到下限行程开关时，发出声光报警信号，使油泵电机通电，同时电磁球阀断电，窑体再次上行。液压站这样循环工作，使得窑体实现按上行下行上行下行的方式运动。2.超压控制：当液压系统的油压达到系统中的一个压力控制器的设定值时，发出声光报警信号。3.油温控制：用温度控制器监控油箱中的油温。当油箱中的油液温度低于12时，电加热器进入工作状态，当油温升到15时（利用该温度控制器的切换差），电加热器自动切断。4.压差控制：本液压站设有3个滤油器，当滤油器进出口两端压差达到或超过0.35mpa时，发出滤芯堵塞声光报警信号。型号为te326型的挡轮液压站，含有如下的电器组件：a) 油泵电动机：yb100l1-4-v1，2件，2.2kw，ac380v，50hz。b) 电磁球阀：23qdf6b/31.5e24，1件，dc24v。c) 电加热器：sry2-220/1，1件，1kw， ac220v。d) 压力控制器：d505/18d，1件，压力设定范围2.525mpa，ac220v：3a。e) 温度控制器：wtzk-50-c，1件，温度设定范围1040，ac380v；3-a；dc220v：2.5a（阻性负载）。f) 压差开关：cs-v，3件，dc 24v：2a，ac 220v：0.25a， p=0.35mpa。2.3 水泥回转窑电气系统输入输出点数统计水泥回转窑电气系统输入输出点数统计见附录。2.4 小结本章主要介绍了水泥回转窑电气系统的各个部分组成以及技术条件说明。水泥回转窑的电气传动部分主要包括主电机、辅助电机、主减速机润滑站、挡轮液压站和燃烧器移动小车组成。水泥回转窑的电气技术条件说明主要包括对辅助电机的正常运转控制，主电机的变频调速控制，燃烧器移动小车的正反转运行控制，主减速机润滑站的控制和挡轮液压站te326的控制。第三章 水泥回转窑总体设计方案根据本次设计的新型干法水泥技术的生产工艺和电气控制目标，可以看出水泥回转窑传动系统属典型的小型开关量输入/输出控制系统，控制要求和连锁要求较多，而且与回转窑其它控制系统之间关联密切，在调试中需要不断对其改进和扩充。若采用继电接触器控制，则只能接成固定线路，灵活性太差，也不能满足水泥窑车间煅烧关键设备的核心作用，故采用plc为核心的电气控制方案。电气总图如图3. 1所示。图3. 1 水泥窑电气总图3.1 拖动控制方案选择具体方案如下：1.主电机为变频调速电机，故采用变频器控制其调速运行。2.辅助电机、燃烧小车的控制比较简单，直接用继电接触器控制运行。3.挡轮液压站、主减速机润滑站因控制内容多，工艺复杂，两者均采用由plc控制的方式，利用plc的硬件电路与软件结合，实现挡轮液压站、主减速机润滑站的正常运转与故障报警等控制功能。本套电控系统共设电控柜2个，电控箱3个。分别为+al0（主电机变频调速控制柜）、+al1（plc、液压站及润滑站控制柜）、+ax1（辅助电机控制箱）、+ax2（燃烧小车控制箱）、+ax3（主减速机润滑站现场控制箱）。3.2 水泥窑系统控制方案选择3.2.1 水泥窑系统profibus系统控制根据工艺要求和大型水泥厂实际情况，控制系统采用现场总线技术profibus控制，节约了投资，而且容易维护。采用基于profibus-dp与pa网络和三菱公司的fx2n plc实现现场分散控制、集中管理的智能集成控制系统，在功能实现上分为三级，即现场总线级、中间通讯级和上层监控、管理级。根据profibus总线存取协议，profibus总线可构成三种系统：纯主一从系统、纯主一主系统、混合系统。我们采用混合系统，它分为一级主站、二级主站和从站组成，提高了系统组态的灵活性。一级主站为中央控制器，在预定的信息周期中与分散的从站交换信息，完成总线通信的控制和管理任务，为三菱公司的fx2n plc。二级主站为操作员工作站、编程器和操作面板等，完成各站点的数据读写、系统配置和故障诊断等操作。从站为传感器、执行部件、信息采集和发送设备等所有现场设备。在总控制室内的控制计算机通过总线直接和底层现场的智能数字化设备相连接，能够更好的满足工厂自动化及cims系统的信息集成要求。工业控制计算机可直接显示现场设备的运行状态，采集信息并对现场的设备直接进行操作控制。基于现场总线的自动化监控系统采用总线连接方式替代一对一的i/o连线，对于大规模i/o系统来说，减少了由接线点造成的不可靠因素。同时，系统具有现场级设备的在线故障诊断、报警、记录功能，可完成现场设备的远程参数设定、修改等参数化工作，也增强了系统的可维护性。所以水泥窑系统的各部分状态信息传送到主控室，根据它们的参数，主控制台可以对它的各个部分进行调整。3.2.2 水泥窑系统现场操作方式在车间有电控柜和电控箱直接和设备相连，当系统出现故障，不能实现远程控制时，可以通过它们直接对现场设备进行调整。如图3. 3所示：图3. 3 水泥窑控制方式示意图3.2.3 水泥窑与外界的连锁信号水泥窑与其它设备及全厂总控制室之间有相当多的连锁控制，这些连锁都是从各自电控柜中的端子板上引入或引出的。水泥窑向外界提供的连锁信号有：1.主电机运行、跳闸信号。2.辅助电机运行信号。3.主减速机润滑站正常信号。4.挡轮液压站、主减速润滑站备妥信号、故障信号。来自于外界的连锁信号有：1.来自于总控制室的挡轮液压站、主减速机润滑站启动/停止信号。2.来自主电机控制柜的主机运行信号。3.3 配电系统介绍由三相四线制取一相和地所得控制电压为交流220v，ac 220v经变压器、一体化电源等装置后获得控制系统所需各种等级的电压。因为挡轮液压站的电磁球阀工作电压为dc 24v，挡轮液压站与减速机润滑站的压差开关工作电压均为ac 24v，plc模块的电源电压在ac 85v264v，可取ac 220v。plc输入/输出模块都为dc 24v的电压，所以要求配电系统应输出以上几个不同的等级的电压，以满足要求。ac 220v经过变压器tc后变为ac 24v。ac 220v经过一体化电源q获得dc 24v的电压，可供plc数字量输入扩展模块em221（6es7 211-1bf20-0xa0）、数字量输入/输出扩展模块em223 （6es7 223-1hf20-0xa0）、em223（6es7 223-1pl20-0xa0）和dc 24v指示灯使用。在配电回路中均加低压断路器qf1 、qf2、qf6进行保护。配电系统原理图如图3. 4所示：图3. 4 水泥窑配电原理图3.4 小结首先介绍了水泥回转窑的电气控制方案的选择。主电机采用变频调速以及它的特性曲线。辅助电机、燃烧小车都采用继电接触器直接控制其运行。挡轮液压站、主减速机润滑站采用 plc 控制的方式。在水泥回转窑的系统控制方案中，介绍了现场总线技术并选用了profibus结构组建这个控制系统。另外给出了水泥回转窑系统与外界的连锁信号和它的配电系统。第四章 水泥回转窑系统的硬件电路设计4.1 辅助电机的控制辅助电机是一个y系列的笼型异步电动机，功率不大，可采用直接启动方式启动。它的电气控制线路分为主回路和控制回路。其主回路采用了典型的直接启动主回路接线方式，并接入了一个制动器，主要是为了快速准确停车。另外在线路中配有备用电源，没有停电时应急使用，见文献3。控制回路为典型的起停控制线路，另外加入了两个连锁信号，一个是来自主电机运行信号中间继电器kaz的常闭触点，一个是润滑站正常运行信号中间继电器2ka5的常开触点。3sb1、3sb2分别为辅助电机启动、停止按钮，辅助电机运行接触器3km常开触点在控制回路中起自保作用。辅助电机接至两种电源，一种是从车间配电所引到电控柜母线排上的三相四线制的正常工作电源；另一种是备用电源，它同样来自车间配电所，但作用不同。配备备用电源是以备停电时在瞬间自动切换，由备用电源继续给辅助电机供电，防止出现检修人员因停电被长期困在回转窑筒体内部的安全事故。辅助电机可通过两条途径启动运动：1.当转换开关3sa处于现场操作位置时，通过辅助电机现场操作箱上的起停按钮直接控制电机运转。2.在主减速机润滑站工作正常时，表示主减速机润滑站工作正常的接触器2ka5常开触点闭合。ls是主电机/辅助电机的限位器，当它打在闭合端时，表示辅助电机处于工作状态。此时按下起动按钮3sb1，3km接触器线圈得电，辅助电机运转。3km常开触点是为自保而设计的。辅助电机主控回路和控制回路中低压断路器3qf1、3qf2及热继电器3kr1、3kr2 主要起过载的保护作用。当按下停止按钮3sb2时，接触器3km 线圈失电，辅助电机停止运行。在辅助电机控制回路中，与其它控制回路不同，采用的是ac 380v 的电压，故选用交流接触器3km时，线圈电压应为ac 380v。若采用 ac 220v的线圈电压，则线圈不能正常吸合。4.2 燃烧小车的控制燃烧小车电机同样采用直接启动方式。控制回路是一个典型的正反转电路，当正转按钮4sb1按下时，4km1接触器线圈带电吸合。4km1常开触点是为自保而设计的。在正转电路加入了一个4km2反转接触器的常闭触点，这样就保证了正转是不能反转。反转电路同正转电路原理相同，但是串入了正转接触器4km1的常闭触点，从而保证正转和反正转之间的互锁。正转（或反转）接触器线圈带电后，通过主回路中相应的主触点4km1（或4km2）吸合，使电机带电后正转（或反转）。主回路及控制贿赂中的低压断路闭触点4qf1、4qf2及热继电器4kr起过热过载保护作用。辅助电机、燃烧小车的控制都比较简单，故采用继电接触器控制，没用纳入plc控制之列。而主减速机润滑站和挡轮液压站的控制是在plc控制下起作用的。对plc控制，我们应完成两方面的设计，即plc硬件配置和软件设计。4.3 plc硬件配置4.3.1 plc型号选择可编程控制器作为水泥回转窑的核心控制部分，在选择上起的至关重要的作用。在做plc的硬件配置时，应先考虑我们所有要控制的i/o的类型和总数，列出输入和输出表，然后要考虑方案的经济性和以后可进行改变扩展性。在这些基础上，选择plc的型号和各种接口模板，最后按输入/输出模板的要求，将输入、输出信号正确连接。根据水泥回转窑的工艺和系统控制要求，列出该系统的输入/输出表（见附录一）。从表中可得到出该系统输入、输出数总和为110点，并且全为 数字量输入/输出，属于小型的控制系统。这种系统用一般的plc 均可以满足要求，另外还要考虑主系统得升级改变，现在工业生产正在研发工业以太网，使整个生产过程趋向于智能化和信息化。还有产品的性价比也是比较重点考虑的因素。经过各种方案和机型的比较，以及投入费用的计算，依产品性能和长远利益来看，选择最优方案为日本三菱公司的小型可编程控制器，型号为fx2n系列。fx2n系列是三菱公司的小型高性能整体式plc，它由基本单元、扩展单元、扩展模块和特殊适配器单元组成，系统的最大i/o点为256点。利用扩展模块，可以增加输入点或输出点，从而调节输入与输出的比例。 三菱plc通信网络。三菱可编程控制器可以组成多级通信网络，a4u、a2as等可编程控制器可以连接工厂级的以太网或map(ieee802.4)网络。在fx2n64mr4基本单元的基础上，选择16点输入扩展模块2块，选择8点输16点继电器输出模块一块，这些模块都可以直接固定，连接到电脑上进行下载。4.3.2 plc配置说明1.fx2n系列是由电源、cpu、存储器和输入输出器件组成的单元型可编程控制器5。而且，ac电源、dc输入型的内装dc24v电源作为传感器的铺助电源，基本单元及扩展单元采用易于维修的装卸式端子台，在编程端子罩内装有run/stop开关，标准型内装8k步有备用电池的ram 存储器，另外，若采用可选的存储卡盒，那么最大可扩充到16步k,关于存储器的类型，可以选用ram、eeprom和eprom.fx2n内含计时功能，也可以进行时间控制，通过设定参数可以确保编程存储器内元件注释区域，此外，还具有利用可输入汉字的外围设备给程序加汉字注释的显示功能。fx2n 64mr-001基本单元集cup于一体总共有64点的输入输出由32点的输入和32点的输出组成。可连接7个扩展模块，最大扩展至168路数字量i/o点或35路模拟量i/o 点。8k字节程序和数据存储空间。6个独立的30khz 高速计数器，2 路独立的20khz高速脉冲输出，具有pid控制器。1个rs485 通讯/编程口，具有ppi通讯协议、mpi 通讯协议和自由方式通讯能力。i/o 端子排可很容易地整体拆卸。是具有较强控制能力的控制器。而且模块自带了eeprom，不用另加存储器。若cpu不带存储器，则应注意组合型的plc 需另配eeprom模块，以备永久存放调试好的最终程序。还有选备了一个可插入的存储器子模块，可以扩大存储容量。后备时间可以达到190个小时（40 时最小120小时）插入电池后可后备200天。 2.根据计算水泥窑系统对plc输入的总需求为60点。因此本系统除了基本单元32点输入外，还采用16点输入模块2快。其中4点作为裕量，以备日后对系统改进和扩充时使用，还可以增加模块使用。3.在该系统中对可编程控制器输出数的总需求为44点。由于输出电流的额定值与负载的性质有关，其中16点用于对挡轮液压站和主减速器润滑站的动作控制，需ac220v电压控制接触器线圈及中间继电器线圈的吸合。其余28点用于各指示灯（指示灯额定电压为dc 24v）的输出控制，电压要求为dc 24v。故采用plc 基本单元32点继电器输出与一块fx2n16eyr16点继电器输出模块. 其中4点作为裕量，以备日后对系统改进和扩充时使用，还可以增加模块使用。4.fx2n系统是单元式结构，可以直接用螺丝固定在面板上。扩展模块、通讯模块和基本cpu单元具有相同的设计特点，也可以直接固定。当扩展模块连接过长时，可以使用扩展转接电缆重叠排布。直接安装是针对模块在剧烈运动的情况下使用的，用螺钉将模块直接安装在墙上，模块之间用总线连接电缆连接。5.指令编程和下载是通过通讯模块连接主机，在主机上编写程序传送到plc 。也可以订购一台指令编程器，以备用户扩充和修改程序之用。plc模块配置图如图4.1所示。图4.1 plc模块配置图4.4 基本单元和模块连接图在做硬件连接时，应该先查看plc硬件装配手册，找出各个模块所对应得接线图，严格按照连接图连接。1. fx2n-64mr001接线图如图4.2图 4.2 fx2n-64mr001单元接线图从接线图可以看出，fx2n-64mr001为单元式结构，是由32点输入和32点继电器输出组成。空端子不要在端子外部配线，以免损伤产品。2.fx2n-16ex的接线图如图4.3所示。16点输入分为8点和8点两个部分。输入点的公共端子com要接dc 24v 电压的正相，端子上还有一个要接地。3.fx2n-16ex模块如图4.4所示。16点继电器输出模块由两个8点端子组成，图4.3 输入模块fx2n-ex的接线图图4.4 输出模块fx2n-16ex的接线图4.5 plc的i/o分配图 1.plc输入： x000x007的输入有：挡轮液压站油泵起动、停止按钮信号，1# 油泵与2# 油泵主/辅开关信号，手动加热与自动加热操作方式的转换开关信号。i006与i007是来自总厂中控室的油泵起动与停止信号的无源接点。用于接收dcs系统的集中远程控制信号。x010x013输入的是挡轮液压站的上限位、上极限限位与下限位、下极限限位行程开关信号，用于控制回转窑窑体的上行下行上行下行循环控制，并实行上极限限位和下极限限位的声光报警，上极限限位和下极限限位是为防止上限位和下限位行程开关失控而设置的多重保护。 x020x026用于挡轮液压站油温、油压检测信号，1#、2#、3# 滤油器堵塞的压差信号及1# 泵、2# 泵电机过热、过载保护信号的引入。其中1st是温度控制器的常开触点，1sp1为压力控制器的常开触点，挡轮液压站滤油器是否堵塞是靠1sp2、1sp3、1sp4的压差开关检测的，因压差开关的额定电压为ac 24 v，所以不能直接连在plc输入回路中，要先经压差开关接中间继电器1ka1、1ka2、1ka3的线圈，然后将1ka1、1ka2、1ka3的常开触点接至plc输入端。 泵电机过热、过载保护信号的引入是为了在运行中，依照热继电器、低压断路器的跳闸动作自动检测工作油泵电机是否出现故障，若确实发生了故障，系统应自动切换至备用油泵，由备用泵取代工作油泵投入运行。 x030x036的输入有：主减速机润滑站的油泵起停按钮信号，1# 油泵、2# 油泵的主/辅转换开关信号及来自总控室的油泵起停控制的远程信号。 x040x047的输入有：主减速机润滑站液位，滤油器是否堵塞检测信号，1#、2# 油泵电机过热过载保护信号，自动、手动加热转换开关信号。引自主减速机润滑站的液位开关2sl1.1与2sl1.2分别反映液位上、下限接点信号，用于极限位置的声光报警。滤油器堵塞检测信号来自cs-压差开关，与挡轮液压站同理，接入的是2ka1、2ka2中间继电器的常开触点。 x050x057接入的是主减速机润滑站的油温、油压检测信号，其中2st1、2st2均为电接点温度计wtz-288的上、下限信号。电接点温度计是一种温度控制电气组件，它有两个可供调整的上、下限，当温度低于下限时，下限常开(常闭)触点闭合(断开)；当温度在上、下限之间时，上限常开触点断开，下限常闭触点闭合。当温度大于上限时，上限常开(常闭)触点闭合(断开)。回转窑工作时，我们将减速机润滑站的电接点温度计下限2st1.1与上限2st1.2分别调整为15和25，用这两个触点来控制当油温降至15以下时启动加热器加热；当油温升至25时，自动停止加热器的工作。另一个电加热器2st2的上、下限分别设定为35和45，当油温高于45时，自动打开电磁水阀，投入冷却水降温；当油温低于35 时，关电磁水阀，冷却水自动停止。2st3为温度控制器，用于极限油温55时声光报警；当油温低于55时，温度控制器常闭触点闭合；当温度高于55时，温度控制器动作，使常开触点闭合。 油压检测来自于压力控制器ywk-50 -c，共有3个，分别用于检测油压低、油压正常和油压高，调试时将其分别设为0.1 mpa、0.3 mpa、0.5 mpa。当压力低于设定压力值时，压力控制器常闭触点闭合；当压力高于设定压力值时，压力控制器常开触点闭合。此信号用于压力低时，使主、辅泵共同投入运行，直至压力正常后，自动停止辅助油泵的工作。当油压过高、过低时的声光报警也是由压力控制器控制的。这些工作均是主减速机润滑站控制的重要内容。 x060x067分别为主减速机润滑站和挡轮液压站的油泵电机、电加热器的接触器及低压断路器的常开触点，主要是为梯形图编程时故障判断而设计的。 x070x071分别为操作方式的选择开关及主电机运行的外界连锁信号的引入，报警试验是为检测所有的信号灯是否完好而设的。消警按钮是在声光报警信号提醒操作人员注意后，由操作者切断蜂鸣器喇叭，停止声响。 2.plc输出： y000y002、y004y006输出控制挡轮液压站和主减速器润滑站油泵电机及加热器的接触器线圈，从而实现油泵和加热器按各自的要求自动投入或停止工作。y003、y007、y010y017的输出是利用中间继电器实现对挡轮液压站和主减速机润滑站其它部分的自动控制及对外界连锁信号的引出的。 其余的输出接点均接指示灯，实现对挡轮液压站和主减速机润滑站的信号显示，确保在车间控制室内的操作人员通过指示灯掌握车间现场内回转窑的实际运行状况，以便对各种故障做出正确判断，确定事故原因及采取必要措施。正常运行时，表示设备运行的指示灯应为绿色。红色指示灯表示故障，在电控柜面板上用铭牌标明每个指示灯表示的故障或正常运行时的含义。系统的红色报警指示灯还设置了两种方式：慢速闪烁和快速闪烁。快速闪烁表示故障的发生，在快闪的同时，蜂鸣器发出声响，表示声光报警信号。在操作人员按下消警按钮，去对事故进行处理后，用慢闪信号表示事故仍未排除，正在检修中。这时蜂鸣器停止鸣响，只剩慢闪的光报警信号，直到故障排除后，报警指示灯自动熄灭。 4.6水泥回转窑软件系统水泥回转窑的plc硬件电路连接完毕后，还需要依靠软件程序运行来完成控制功能，两者配合才能保证系统的正常运行。水泥回转窑梯形图程序设计的主要任务是：控制挡轮液压站和主