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PLC 3.53 60 水泥 回转 窑电控 系统 中的 应用 CAD 图纸

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洛阳理工学院毕业设计（论文）任务书 填表时间：2010年3月15日 （指导教师填表）学生姓名田孝杰专业班级D070209指导教师李素芳课题 类型工程设计题目PLC在3.5/360m水泥回转窑电控系统中的应用主要研究目标(或研究内容)I P C + P L C + 现场总线的整体结构控制系统在回转窑上的应用领域。课题要求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）1要求在老师的指导下，独立完成设计I P C + P L C + 现场总线的整体结构控制系统在回转窑上的自动控制装置。2要求独立完成程序控制的工作量，画出相应的接线图，设计符合控制要求的梯形图，毕业设计论文字数为50008000字左右。3翻译一篇本专业外文文献（500010000个以上印刷符号），并附译文。4查阅15篇以上与题目相关的文献。5其余要求按洛阳理工学院毕业设计（论文）工作管理规定中的有关规定。进度计划57周：查阅资料，熟悉设计内容，拟订设计方案。814周：进行总体、部件等设计，并完成设计图纸的绘制。1516周：修改完善设计，翻译资料，写说明书，准备答辩。主要参考文献PLC应用技术常用编程控制器原理及其应用可编程控制器原理及应用实例PLC编程理论算法及技巧理可编程控制器技术及应用可编程控制器原理与应用指导教师签字： 教研室主任签字： 年 月 日III洛阳理工学院毕业设计洛洛 阳阳 理理 工工 学学 院院论论 文文题目题目: PLC 在3.5/360m 水泥回转窑电控系统中的应用学学 号：号：Z07020927姓姓 名名: 田田 孝孝 杰杰系（部）：机电工程学院系（部）：机电工程学院 专专 业：机电一体化技术业：机电一体化技术指导教师：指导教师：李素芳（老师）李素芳（老师）2010 年年 5 月月 25 日日洛阳理工学院毕业设计IPLC 在3.5/360m 水泥回转窑电控系统中的应用摘 要针对回转窑水泥生产工艺复杂，生产连续性强，设备控制时连镇、互锁逻辑关系复杂，本论文主要讲述了一套基于IPC+PLC+现场总线的水泥回转窑控制系统。采用IPC现场总线技术，以工控机和可缟程序控制器(PLC)构成水泥回转窑系统控制网络。经计算各种机型和方案的投入费用，依经济性原则选择最优方案为无锡华光电子公司的光洋可编程控制器，型号为SZ-3。光洋可编程控制器是国产PLC的佼佼者，比国外著名公司的PLC价格低，但功能相似。SZ-3属紧凑组合式小型PLC，价格便宜，易于操作，结构小巧，可靠性高，适宜于点数较少的单机控制场合。在此基础上，选择数字量输入模块A0A3四块,输出模块A4A7四块。本系统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点用于各指示灯的输出控制，电压要求为DC24V。故采用Z-8TR继电器输出模块和Z-16TD2集电极输出模块各两块。关键词：PLC，回转窑 ，模块 洛阳理工学院毕业设计IIIN 3.5/3 X 60M CEMENT ROTARY KILN CONTROL SYSTEM APPLICATION BASED ON PLCABSTRACTIn rotary kiln cement production technology is complex, the continuity, equipment control even town, interlock logic relation, this thesis mainly tells the story of a system based on PLC +IPC+ fieldbus control system of cement rotary kiln. Using the IPC fieldbus technology, in polymerizing-kettle and stripe programmable logic controller (PLC) cement rotary kiln system control network. the optimal scheme selection principle of economy of wuxi electronics company, hua GuangYang programmable controller, models for SZ - 3. GuangYang PLC programmable controller is domestic outstanding foreign famous company, low prices, but the function of PLC. SZ - 3 of compact combined-type small, cheap price, PLC, compact structure, easy operation and high reliability, choose the digital quantity input module A0 - A3 four, output module A4 - A7 four. This system for programmable controller, the total number of output demand for 44. Due to the output current ratings and characteristics of load, including 16 points for the hydraulic pressure station and block wheel gear lubrication station movements, AC 220 V voltage control contactor relays coils of wire and suck. The rest for each indicator, 24 V for DC requirements. The Z - 8TR relay output module and Z - 16TD2 collector output module two.KEYWORDS: PLC, Kiln, Module洛阳理工学院毕业设计III洛阳理工学院洛阳理工学院毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 填表时间：2010 年 3 月 15 日 （指导教师填表）学生姓名田孝杰专业班级D070209指导教师李素芳课题 类型工程设计题目PLC 在3.5/360m 水泥回转窑电控系统中的应用主要研究目标(或内容)I P C + P L C + 现场总线的整体结构控制系统在回转窑上的应用领域。课题要求、主要任务及数量（指图纸规格、张数，说明书页数、论文字数等）1要求在老师的指导下，独立完成设计 I P C + P L C + 现场总线的整体结构控制系统在回转窑上的自动控制装置。2要求独立完成程序控制的工作量，画出相应的接线图，设计符合控制要求的梯形图，毕业设计论文字数为 50008000 字左右。3翻译一篇本专业外文文献（500010000 个以上印刷符号） ，并附译文。4查阅 15 篇以上与题目相关的文献。5其余要求按洛阳理工学院毕业设计工作管理规定中的有关规定。进度计划57 周：查阅资料，熟悉设计内容，拟订设计方案。814 周：进行总体、部件等设计，并完成设计图纸的绘制。1516 周：修改完善设计，翻译资料，写说明书，准备答辩。主要参考文献PLC 应用技术常用编程控制器原理及其应用可编程控制器原理及应用实例PLC 编程理论算法及技巧理可编程控制器技术及应用可编程控制器原理与应用指导教师签字： 教研室主任签字： 年 月 日洛阳理工学院毕业设计IV目 录前 言.1第 1 章 可编程控制器概述.21.1 PLC 的定义及发展 .21.1.1 PLC 的定义 .21.1.2 PLC 的发展 .21.2 PLC 的系统组成与工作原理 .31.2.1 PLC 的结构组成 .31.2.2 PLC 的扫面工作原理 .31.3 PLC 的发展趋势 .4第 2 章 水泥回转窑工艺概况.6第 3 章 电气系统技术参数.83.1 主电机的技术参数选择.83.2 辅助电机的技术参数选择.83.3 主减速机润滑站的技术参数选择.83.4 挡轮液压站技术参数选择.83.5 燃烧器移动小车技术参数选择.9第 4 章 设计任务要求.10第 5 章 总体设计方案.13第 6 章 水泥窑控制方式分类.156.1 操作方式分类.156.2 与外界的连锁信号.166.3 配电系统.166.4 电气控制系统设计分类.17第 7 章 硬件电路设计.187.1 辅助电机的控制.187.2 燃烧小车的控制.187.3 PLC 硬件配置 .18洛阳理工学院毕业设计V7.4 模块连线图.207.5 PLC 硬件连接电气图 .23第 8 章 梯形图软件设计.268.1 闪烁信号的产生.268.2 主减速机润滑站起动及抗干扰措施.268.3 主减速机润滑站冷却水的投入和关闭.278.4 润滑站综合起停.278.5 主减速机润滑站油泵电机的工作.288.6 主减速机润滑站加热器的运行.298.7 挡轮液压站的正常工作.298.8 挡轮站加热器的工作.318.9 声光报警程序.31结 论.33谢 辞.34参考文献.35附录.36外文资料翻译.38洛阳理工学院毕业设计1前 言近十几年来，随着计算机技术的迅猛发展，PLC 的功能和结构不断改进，应用范围从原来的逻辑控制发展到连续和分批量过程控制，以高可靠、低成本的特点，深受广大用户好评，特别是以 PLC 为基础的控制系统发展更快，已成为当今工业控制系统的生力军。全国现有的大部分水泥企业生产设备落后，能源消耗高，污染较严重，自动化控制水平低，仍然采用常规的继电器、接触器加模拟仪表控制方式，影响了产品质量的提高。目前由于纯 DCS 控制系统侧重于多种 PID 算法、比值控制、串级调节等功能，成本较高，而 PLC 控制系统侧重于顺序控制等功能，成本相对较低。对于整个控制过程中以开关量输入、输出约占 80%的中小型水泥厂来讲，从节省投资的角度来考虑，选择 PLC 控制系统是比较合理的。例如:目前 700t/d 的水泥厂控制系统采用 DCS 的投资大约需要 250 万元，而采用 PLC 控制系统只需190 万元，节约投资约 24%。水泥厂从项目立项开始到建成投产，通常要经过可行性研究、初步设计、施工图设计、软件设计、工程施工、单机试车、软件调试、联动试车、试生产等各阶段工作，其中施工图设计和软件设计阶段对整体控制水平起着决定性作用，软件调试阶段是通过对设计的修正和完善，达到设计目标。同样，若采用 PLC 控制系统，也必须做好这些工作，才能实现水泥厂各阶段的过程衔接，使工程项目有条不紊地进行下去，从而保证顺利建成投产可编程控制器（PLC）是综合了计算机技术、自动控制技术的一种新型的、通用的自动控制装置。它具有功能强、可靠性高、使用灵活方便，易于编程及适应工业环境下应用等一系列优点，近年来的工业自动化、机电一体化、传统产业技术等方面应用越来越广，成为现代工业控制三大支柱之一。PLC 的最终目标是用于实践，提高生产力。如今，应用 PLC 已经成为世界潮流，PLC 将在我国得到更全面的推广应用。洛阳理工学院毕业设计2第 1 章 可编程控制器概述1.1 PLC 的定义及发展1.1.1 PLC 的定义可编程控制器（Programmable Controller，简称 PC）是在传统的顺序控制器的基础上，为满足不断发展的大规模工业生产柔性控制的要求而逐步发展起来的。其功能基本限于开关量逻辑控制，仅执行逻辑运算、定时、计数等顺序控制功能所以当时称为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，简称 PLC） 。由于可编程序控制器仍然处于不断发展之中，因此对它下一个确切的定义是困难的。为了使其生产和发展标准化，美国国际电工委员会(IEC)于 1982 年颁布了可编程序控制器标准草案，1985 年提交了第二版，1987 年的第三版对可编程序控制器作了如下的定义“可编程序控制器是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其相关的外围设备都应该按照易于与控制系统形成一个整体，易于扩展其功能的原则而设计。 ”由此可见，可编程控制器是专门为工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。总之，可编程控制器也是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。1.1.2 PLC 的发展的发展提出 PLC 概念的是美国通用汽车公司。当时，根据汽车制造生产线的需要，希望用电子化的新型控制器替代继电器控制柜，以减少汽车改型时重新设计制造继电器控制柜的成本和时间。通用汽车公司对新型控制器提出了 10 项指标，概洛阳理工学院毕业设计3括起来，PLC 的基本设计思想有以下 4 个方面。1把计算机功能完善、灵活、通用等优点和继电器控制系统的简单易懂、操作方便价格便宜等优点结合起来。2控制器的硬件是标淮的、通用的。3根据应用对象、将控制内容编成软件写入控制器的用户程序内存里。4控制器和被控对象连接方便。随着微处理器和微型计算机技术的发展，70 年代中期以后，PLC 已广泛地用微处理器作为中央处理器，输入/输出模块和外围电路也都采用了中、大规模甚至超大规模的集成电路，这时的 PLC 已不再是仅具有逻辑判断功能，同时还具有数据处理、PID 调节和数据通信、联网等功能，总之 PLC 一直处于快速发展之中。1.2 PLC 的系统组成与工作原理1.2.1 PLC 的结构组成PLC 本质上是一台用于控制的专用计算机，因此它与一般的控制机在结构上有很大的相似性。PLC 的主要特点是能力，也就是说，它的基本结构主要是围绕着适宜于过程控制的要求来进行设计的。按结构形式的不同，PLC 可分为整体式和组合式两类。整体式 PLC 是将中央处理单元(CPU)、存储器、输入单元、输出单元、电源、通信接口等组装成一体，构成主机。另外还有独立的 I/O 扩展单元与主机配合使用。主机中，CPU 是 PLC 的核心，I/O 单元是连接 CPU 与现场设备之间的接口电路，通信接口用于 PLC 与编程器和上位机等外部设备的连接。组合式 PLC 将 CPU 单元、输入单元、输出单元、智能 I/O 单元、通信单元等分别做成相应的电路板或模块，各模块插在底板上，模块之间通过底板上的总线相互联系。装有 CPU 单元的底板称为 CPU 底板，其它称为扩展底板。CPU 底板与扩展底板之间通过电缆连接。1.2.2 PLC 的扫面工作原理的扫面工作原理与其它计算机系统相同，PLC 的 CPU 采用分时操作原理，每一时刻执行一个洛阳理工学院毕业设计4操作，随时间顺序执行各个操作。这种分时操作进程称为 CPU 对程序的扫描。PLC 上电后，首先进行初始化，然后进入循环工作过程。一次循环可归纳为五个工作阶段，各阶段完成的任务如下：1.公共处理。复位监控定时器(WDT)，进行硬件检查，用户内存检查等。检查正常后，方可进行下面的操作。如果有异常情况，则根据错误的严重程度发出报警或停止 PLC 运行。2.I/O 刷新。输入刷新时，CPU 从输入电路中读出各输入点状态，并将此状态写入输入映象寄存器中;输出刷新时，将输出继电器的元件映象寄存器的状态传送到输出锁存电路，再经输出电路隔离和功率放大，驱动外部负载。3.执行用户程序。在程序执行阶段，CPU 按先左后右，先上后下的顺序对每条指令进行解释、执行，CPU 从输入映象寄存器和输出映象寄存器中读出各继电器的状态，根据用户程序给出的逻辑关系进行逻辑运算，运算结果再写入输出映象寄存器中。4.外设端口服务。完成与外设端口连接的外围设备(如编程器)或通讯适配器的通信处理。1.3 PLC 的发展趋势的发展趋势目前的可编程控制器有以下几个方面的发展趋势：1. 向小型化、专用化方向发展。当前开发出许多简易、经济、超小型可编程控制器，以使用于单机控制和机电一体化，真正成为继电器的替代品。2. 向大型化、复杂化、高功能、分散型、多层分布式工厂自动化网络方向发展。可编程控制器输入输出容量已超过 32K，扫描速度小于 1mS/千步。3. 编程语言和编程工具朝着标准化和高级化方向发展。可编程控制器问世时间虽然不长，但已步入成熟阶段。这种工业专用微机系统是高精技术普及化的典范，使计算机进入工业各行业，使机械设备和生产线控制更新换代。可编程控制器将成为工业控制的主要手段和重要的基础控制设备。1974 年，国内一些高校、科研单位开始研制顺序控制器，大多使用分立元件。随着我国改革开放政策的落实，同时国外 PLC 人大量进入我国市场，一部分随成套设备进口，一部分直接引进中小型 PLC 产品(大多为 GE 公司、西门子公司、三洛阳理工学院毕业设计5菱公司、立石公司等)，开始进入以 8 位微处理器为核心的 PLC 时代。目前，可编程控制器已广泛应用子各个工业领域，并取得了明显的效益。主要表现出以下特点：使用低档机型多，中、高档机型少，使用国外进口机型多，国产机型少；使用在经济发达地区多，在经济落后地区少，用于单个设备或生产线的多、大批量产品配套的少。因此，国产化 PLC 的前景是令人鼓舞的，我们必须加快 PLC 国产化步伐，进一步推广 PLC 应用技术，努力培养相关专业技术人员。洛阳理工学院毕业设计6第 2 章 水泥回转窑工艺概况水泥生产是由原料预处理(均化、破碎、烘干等)、生料制备(配料、粉磨、均化)、熟料锻烧(分解预热、锻烧、煤磨)、水泥制成(水泥配料、粉磨、包装)四大部分组成，其中水泥熟料的煅烧是水泥生产中最重要的过程，所用的设备水泥回转窑，常被称为水泥厂的心脏。一般采用的主要原料是石灰石、粘土和铁粉，将这些原料按一定的比例配合在一起，经粉磨、均化后，用回转窑锻烧制成熟料。熟料经再次配料后，先由辊压机将进料压成实饼(小型的水泥厂一般不另设辊压机)，再送入水泥磨，磨成粉状的水泥。经包装机打包后，制成水泥成品。水泥生产工艺流程图见图 2-1: 图 2-1 水泥生产工艺流程图 -洛阳理工学院毕业设计7回转窑的造型是一个倾斜的圆筒(本系统中回转窑筒体长 60 m，大圆筒直径为 3.5 m，小圆筒直径 3 m)，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，因此物料由高端向低端逐渐运动，在这个过程中煤粉在窑内燃烧，对其物料加热锻烧，从而制成水泥熟料。 水泥回转窑机械设备造型见图 2-2: 图 2-2 水泥回转窑机械设备洛阳理工学院毕业设计8第 3 章 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：3.1 主电机的技术参数选择型号为 YPG315L-6 的高转矩变频调速电机，功率 110 kW，额定转速 100 r/min。3.2 辅助电机的技术参数选择型号为 Y180L-6，功率 15 kW，转速 9000 r/min，制动开关型号为 YWE3-315/25-12.5，限位器型号为 LX2-121。 3.3 主减速机润滑站的技术参数选择型号为 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。3.4 挡轮液压站技术参数选择挡轮液压站型号为 TE326，液压站的功能是利用液压的作用驱动回转窑筒体洛阳理工学院毕业设计9上下运行，并保证挡轮液压站具有正常的压力、温度和液位。 3.5 燃烧器移动小车技术参数选择电机型号 BWY12-43-1.1，功率为 1.1 kW，转速为 1400 r/min。洛阳理工学院毕业设计10第 4 章 设计任务要求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，即主电机运行时，辅助电机禁止运行；辅助电机运行时，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切换，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，变频范围为 0100 Hz。 3. 燃烧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，对水泥生料加热锻烧。4. 主减速机润滑站的控制应按 TE525 润滑站的压力、温度、液位等控制要求实现。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 0.1 MPa 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0.3 MPa 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 0.5 MPa 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洛阳理工学院毕业设计11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 0.5 MPa 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：油泵电机：Y112M-6-B8，2 台，2.2 kW，AC 380 V，50 Hz。 电加热器：SRY2-220/2，3 件，AC 220 V，2 kW。 液位控制器：VQK- 02，1 件，AC 220 V：200 A，DC 24 V：0.5 A。 电接点温度计：WTZ-288，2 件，AC 2438 V，10 A。 温度控制器：YWK-50 -C，1 件，AC 380 V：3 A，DC 220 V：2.5 A，阻性负载，温度设定范围 5060。 电磁水阀：ZCS-25P，1 件，AC 220 V，650 mA。 压力控制器：YWK-50 -C，3 件，AC 380 V：3 A；DC 220 V：25 A，阻性负载，压力设定范围 01 MPa。 压差开关：CS-，2 件，AC 220 V：0.25 A；DC 24 V：0.05 A，P=0.05 MPa。主减速机润滑站见图 4-1:图 4-1 主减速机润滑站洛阳理工学院毕业设计125. 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。当油箱内油液温度低于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： 油泵电动机：YB100L1-4-V1，2 件，2.2 kW，AC 380 V，50 Hz。 电磁球阀：23QDF6B/31.5E24，1 件，DC 24 V。 压力控制器：D505/18D，1 件，压力设定范围 2.525 MPa，AC 220 V：3 A。 温度控制器：WTZK-50-C，1 件，温度设定范围 1040，AC 380 V：3 A。 压差开关：CS-V，3 件，DC 24 V：2 A，AC 220 V：0.25 A，P=0.35 MPa。挡轮液压站见图 4-2:洛阳理工学院毕业设计13 图 4-2 挡轮液压站第 5 章 总体设计方案根据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，且与回转窑其它控制系统之间关联密切，在调试中需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 5-1 所示: 洛阳理工学院毕业设计14图 5-1 水泥窑电气总图具体方案如下： 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其运行。 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 MMAX1AX3AL1AL0AX24 MAL0AL1PLCAX1AX2AX3洛阳理工学院毕业设计15第 6 章 水泥窑控制方式分类6.1 操作方式分类1集中/现场操作。大型水泥厂的控制系统现在均采用的是计算机集散型控制系统(DCS)，总厂控制室内是 DCS 系统的操作站(大多数由工业控制计算机、计算机网络系统组成)，而分厂或车间的控制属二级控制系统，现场设备属三级控制系统。这三级控制系统之间可互相传递参数，其中总厂的 DCS 可直接发送命令启动现场设备，而现场设备的重要参数又可传递到总控室，并在计算机屏幕上显洛阳理工学院毕业设计16示其实时的状态信息。所以该系统设计了集中和现场两种操作方式，集中操作适用于水泥窑接收来自于总控制室的启动/停止信号(以无源接点的方式)，控制水泥窑、挡轮液压站、主减速机润滑站的启停；现场操作方式用于车间控制室内的操作。2本柜/机旁操作。本柜操作适用于在车间控制柜的面板上进行操作，机旁操作适用于检修时用现场操作箱的控制装置进行操作，水泥窑三级操作方式示意图如图 6-1 所示:图 6三级操作方式示意图6.2 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。 DCSAL0AL1AX2AX1AX3洛阳理工学院毕业设计17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。6.3 配电系统 由三相四线制取一相和地所得控制电压为交流 220 V，AC 220 V 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 24 V，挡轮液压站与减速机润滑站的压差开关工作电压均为AC 24 V，PLC 输入模块电压为 AC 100 V，PLC 输出模块需 DC 24 V 的电压，所以要求配电系统输出以上几种等级的电压，以满足不同的需要。AC 220 V 经变压器 TC1 获得 AC 110 V 的供电电源(注：因无二次侧为 AC 100 V 的变压器，故选用二次侧 AC 110 V，也可满足 PLC 输入模块 AC 100 V 电压的要求)，AC 220 V经变压器 TC2 后变为 AC 24 V。AC 220 V 经一体化电源 Q 获得 DC 24 V，可供PLC 输出模块 Z-16TD2(接 DC 24 V 指示灯)使用。PLC 另一输出模块 Z-8TR1 要求电压为 AC 200 V，可直接用 AC 220 V 替代。在配电回路中均加低压断路器QF1、QF2、QF6 进行保护洛阳理工学院毕业设计18图 6-2 水泥窑配电原理图6.4 电气控制系统设计分类该水泥窑的电气设计按设计内容可分为如下几部分：1. 主回路设计、控制回路设计。2. PLC 硬件配置。3. 梯形图软件设计。L1N1-QF12L1134N11L11N11L12N12220 V110 V-TC1L11N11L13N13220 V24 V-TC2L11N111-QF22L2134N21220 V-Q-24VL-24VL1-QF62LL-34洛阳理工学院毕业设计19第 7 章 硬件电路设计7.1 辅助电机的控制 辅助电机可通过两条途径启动运行： 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 主要起过热过载的保护作用。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。 7.2 燃烧小车的控制燃烧小车电机同样采用直接起动方式。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。在正转电路里加入了一个 4KM2 反转接触器的常闭触点，这样就保证了正转时不能反转。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)。主回路及控制回路中的低压断路器 4QF1、4QF2 及热继电器 4KR 起过热过载保护作用。7.3 PLC 硬件配置1. PLC 机型、I/O 模块选择。根据水泥回转窑工艺和控制要求，列出该系统的输入/输出表。从表中可得出该系统输入、输出数总和为 110 点，并且全为数字洛阳理工学院毕业设计20量输入/输出，属于小型的控制系统。这种系统用一般的 PLC 均可满足要求，选型时应将性价比作为重点考虑因素。经计算各种机型和方案的投入费用，依经济性原则选择最优方案为无锡华光电子公司的光洋可编程控制器，型号为 SZ-3。光洋可编程控制器是国产 PLC 的佼佼者，比国外著名公司的 PLC 价格低，但功能相似。SZ-3 属紧凑组合式小型 PLC，价格便宜，易于操作，结构小巧，可靠性高，适宜于点数较少的单机控制场合。在此基础上，选择数字量输入模块 A0A3 四块，输出模块 A4A7 四块。因 SZ-3 为组合式 PLC，故还应选择电源框架和编程器如表 7-1 所示：表 7-1 电源框架和编程器2. PLC 配置说明。 (1) SZ-3 的 CPU 模块自带 E2PROM，故不需另选存储器。若 CPU 不带存储器，则应注意组合型的 PLC 需另配 E2PROM 模块，以备永久存放调试好的最终程序。 (2) 该系统对 PLC 输入的总需求为 60 点。因此本系统采用 16 点输入模块 4块，其中 4 点作为裕量，以备日后对系统改进和扩充时使用。 序号 电器设备、 组件 输入 点数 输出 点数 I/O 总数 序号 电器设备、 组件 输入 点数 输出点数 I/O 总数 1 启动的笼型电动机 4 3 7 12 光电管开关 2 2 2 单向运行笼型电动机 4 1 5 13 信号灯 1 1 3 可逆运行的笼型电动机 5 2 7 14 拨码开关 4 4 4 单向运行的直流电动机 5 3 8 15 三挡波段开关 3 3 5 单线圈电磁阀 6 4 10 16 行程开关 1 1 6 单向运行的直流电动机 9 6 15 17 接近开关 1 1 7 可逆运行的直流电动机 12 8 20 18 抱闸 1 1 8 单线圈电磁阀 2 1 3 19 风机 1 1 9 双线圈电磁阀 3 2 5 20 位置开关 2 2 10 比例阀 3 5 8 21 动能控制单元 20(6,32,48, 64,128) 洛阳理工学院毕业设计21(3) 本系统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 AC 220 V 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 24 V)的输出控制，电压要求为 DC 24 V。故采用 Z-8TR 继电器输出模块和 Z-16TD2 集电极输出模块各两块。 (4) SZ-3 系统配备的电源框架有 2 槽、3 槽、5 槽、8 槽四种，因该系统选用的 I/O 模块为 8 块，故确定本系统选用 8 槽电源框架 Z-08B。在系统连线时，将各个模块直接插入电源框架插槽中即可。(5) 指令编程器主要是为输入程序指令准备的。若实验室计算机配备有通信适配器，则可将梯形图直接变成语句表自动传送至 PLC。这种情况下，指令编程器可省略。但在为用户开发电气控制系统时，应为用户订购指令编程器一台，以备用户扩充和修改程序之用，PLC 模块配置图如图 7-1 所示：图 7-1 PLC 模块配置图7.4 模块连线图在做硬件连接图前，应在 PLC 用户手册上查出所用各模块的接线图，严格按连接图接线。85-264VAC-24VDC OUTCPU1-QF52L1234N12N22Z-16NA1L22A0Z-16NA1A1Z-16NA1A2Z-16NA1A3Z-8TR1A4A5Z-16TD2A6A7Z-8TR1Z-16TD2N22L22洛阳理工学院毕业设计22AC 100 VCA04152637AC 100 VCB04152637 1. 输入模块 Z-16NA1 的接线图如图 7-2 所示。从接线图 7-2 中可看出，本模块在连接时可将输入点分为两部分，每部分含有 8 个输入点，输入点的一端接 AC 100 V 电源的一相(如本系统线路图中的 L22)，另一端分别接 Z-16NA1 的 07 端。两部分的公共端 CA 和 CB 都与 AC 100 V 电源的地(如线路图中的 N22 端)相连接。图 7-2 Z-16NA1 接线图2. 输出模块 Z-8TR1 和 Z-16TD2 的硬件连接图分别见图 7-3、图 7-4。 这两个模块的接线方法与输入模块接线原理相似，但应注意 Z-8TR1 有两个公共端 C，均应连接电源端。Z-16TD2 也是分为两部分，第一部分公共端 C 接DC 24 V 的负极(即本系统线路图中的 L)，第二部分公共端 C 悬空。输出点的洛阳理工学院毕业设计23AC 100 / 200 VDC 12 / 24 VC04152637CLLLLLLLL04152637CLLLLLLLLDC 24 V04152637CLLLLLLLLV一端接 DC 24 V 的正极(线路图中的 L)，另一端分别接 Z-16TD2 的 07 端。 图 7-3 Z-8TR1 接线图洛阳理工学院毕业设计24图 7-4 Z-16TD2 接线图7.5 PLC 硬件连接电气图 1PLC 输入I000I007 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。I010I013 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。 I020I026 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。I030I036 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。 I040I047 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。 I050I057 接入的是主减速机润滑站的油温、油压检测信号，其中洛阳理工学院毕业设计252ST1、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。I060I067 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。 I070I071 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。 2PLC 输出 Q000Q002、Q004Q006 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。Q003、Q007、Q010Q017 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。正常运洛阳理工学院毕业设计26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。 洛阳理工学院毕业设计27T001I073(SB2)()T000T003T002T004M000T000M000T002M000 TMR T004 K9000 ( )()M200( )M000 TMR T003 K0015 TMR T002 K0015 TMR T001 K0005 TMR T000 K0005 第 8 章 梯形图软件设计8.1 闪烁信号的产生在程序的开始是一系列定时程序代码，主要用于产生报警用的闪烁信号。闪烁信号有两种方式：快闪和慢闪。它是利用定时器的常开、常闭触点产生一系列不同频率的方波输出。一般情况下，M200 为快闪信号。只有在按下消警按钮SB2(I073)后，M200 才转为慢闪信号，即周期较长的方波。程序如图 8-1 所示： 图 8-1 闪烁信号的产生程序 8.2 主减速机润滑站起动及抗干扰措施在回转窑主机开机前，应先开启主减速机润滑站，只有当其正常工作后才能启动主电机或辅助电机，这是系统工艺所要求的连锁条件。油泵电机起动后要先延时 1 分钟，目的是消除干扰。润滑站刚起动时油压较低，这时应采取延时的措施，等待运行一段时间后，再采用报警和投入辅助油泵电机的动作，否则会造成洛阳理工学院毕业设计28I052(2ST2.1)Q007(2KA3)I053(2ST2.2)Q007(2KA3)( )频繁的动作和虚假的报警。若延时一段时间或辅助泵投入运行后，压力依然低于0.1 MPa，则应产生声光报警信号。 8.3 主减速机润滑站冷却水的投入和关闭当油温高于 45时，电接点温度计常开触点 2ST2.2(I053)闭合，驱动电磁水阀的中间继电器线圈 2KA3(Q007)通电吸合，冷却水投入，使油温下降。当油温降到 35时，电接点温度计常闭触点 2ST2.1 断开，电磁水阀中间继电器线圈2KA3 失电，冷却水停止。程序如图 8-2 所示：图 8-2 冷却水的投入与关闭程序 8.4 润滑站综合起停当现地控制和集中控制转换开关 SA1 在现地控制方向时，通过按下油泵起动按钮 2SB1，润滑站综合起动辅助继电器 M030 应带电。当按下停止按钮时，M030 失电。M030 为 PLC 的的内部辅助继电器，主要是为了油泵电机起停编程方便而设置的。当转换开关 SA1 在集中控制方向时，来自总厂 DCS 的远程起动信号和停止信号也应使辅助继电器 M031 带电或失电。程序如图 8-3 所示： 图 8-3 润滑站起停程序I033(2SB1)M030M030( )I070(SA1.1) I034(2SB2)M031M031( )I071(SA1.2)I035I036洛阳理工学院毕业设计29I031(2SA1.2) Q005(2KM2)M030I030(2SA1.1)M031I030(2SA1.1)I070(SA1.1) I030(2SA1.1) I055(2SP1)Q004(2KM1)T006T005I056(2SP2)Q005(2KM2)I044(2KF12KR1)( )Q004(2KM1)1 # 8.5 主减速机润滑站油泵电机的工作油泵电机的控制属程序设计中的重要内容，现以 1# 油泵电机为例，说明油泵电机的编程要点。在进行梯形图设计时，采用四种方式起停 1# 油泵电机，这也是梯形图中四条回路的编程原理。 1. 当 1# 油泵为主油泵并处于现场操作时，按下起动按钮 2SB1，PLC 内部辅助继电器 M030 得电，1# 油泵被投入运行。当按下停止按钮 2SB2 时，1#油泵停止工作。 2. 1# 泵为辅助油泵时，当 2# 泵出现故障时，2# 油泵会停止运行，2# 泵接触器 2KM2 失电，Q005 常闭触点闭合，将使得 1# 泵回路接通，1# 泵代替 2# 泵投入运行。 3. 当转换开关在集中控制的位置，1# 泵为主电机时，M031 得电，1# 泵投入运行，当接收到来自总厂的远程停止信号后，1# 泵停止工作。4. 当在现地操作方式情况下，2# 泵为主油泵且 1# 泵为辅助油泵时，在压力低于 0.1 MPa 的情况下，2SP1 压力控制器常闭触点闭合，此时因 2# 泵正在运行，Q005 处于闭合状态，Q004 得电，1# 泵作为备用泵投入运行，与 2# 泵一起共同打压，使压力上升。T005 主要是防止刚开机压力处于不稳定期间泵频繁动作而设置的抗干扰措施，只有当开机延时 1 分钟后压力仍低于 0.1 MPa，再次延时20 秒后压力仍低时，备用泵才投入运行。当压力继续上升至 0.3 MPa，达到压力正常值时，压力控制器 2SP2 常闭触点断开，Q004 失电，1# 泵自动停止运行，程序图 8-4 如所示： 洛阳理工学院毕业设计30I050(2ST1.1)Q006(2KM3)I051(2ST1.2)I054(2ST3)( )Q006(2KM3)图 8-4 润滑站 1# 油泵电机控制程序 8.6 主减速机润滑站加热器的运行当冬季天冷造成油温低于 15时，电接点温度计 2ST1.1 常开触点(I050)闭合，加热器 Q006(2KM3)线圈吸合并自保，电加热器自动投入工作。当温度上升至25时，润滑站的油温已达到正常，2ST1.2 常闭触点断开，加热器停止工作。2ST3 是为防止电接点温度计损坏，2ST1.2 失灵而设置的多重保护措施。程序如图 8-5 所示：图 8-5 润滑站加热器控制程序8.7 挡轮液压站的正常工作以 1# 泵为例(此时 1# 泵为主)介绍挡轮液压站的上行下行上行下行的循环运行。当按下起动按钮 1SB1 时，1# 泵工作，窑体上行。当碰到上限行程开关时，1SQ1 常闭触点断开，1# 泵接触器线圈 Q000 失电，1# 泵停止运行。为了防止上限行程开关失灵，另加了上极限限位开关。若碰到上限行程开关 1SQ1 时未动作，则窑体继续上行，直到碰到上极限限位开关 1SQ2 时，1# 泵才停止工作。 1# 泵停止工作时，电磁球阀同时通电，窑体靠自重下行。当碰到下限行程开关 1SQ3 时，1SQ3 闭合，1# 油泵接触器 Q000 得电运行，此时电磁球阀又重新断电。下极限限位行程开关是在下限位行程开关失灵情况下的双重保护措施，目的是确保在下极限位能使电磁球阀断电的同时使 1# 泵又能投入运行，从而使窑体能按上行下行上行下行的循环方式运行。电磁球阀与油泵电机的工作是交替的，当泵工作时，电磁球阀断电；当电磁球阀得电时，油泵电机停止工作。洛阳理工学院毕业设计31I013(1SQ4)M034Q000(1KM1)2# M033I012(1SQ3)M034I006Q001(1KM2)I002(1SB1)I007I003(1SB2) I010(1SQ1) I011(1SQ2) I001(1SA1.2) I026(1QF21KR2)( )Q001(1KM2)( )Q003(1KA4)Q001(1KM2)M034I006( )I002(1SB1)I007I003(1SB2)I026(1QF21KR2)M034I013(1SQ4)1# I012(1SQ3)M033I006Q000(1KM1)I002(1SB1)I007I003(1SB2) I010(1SQ1) I011(1SQ2) I000(1SA1.1) I025(1QF11KR1)( )Q000(1KM1)M033I006( )I002(1SB1)I007I003(1SB2)I025(1QF11KR1)M033M033、M034 辅助继电器回路是为了防止窑体初始状态恰好在下限位、下下限位时，在挡轮液压站起动按钮未按下的情况下，回转窑自动上行运动的保护措施，挡轮液压站油泵电机与电磁球阀控制程序如图 8-6 所示：洛阳理工学院毕业设计32I005(1SA2.2)I020(1ST)( )Q002(1KM3)I004(1SA2.1)图 8-6 挡轮液压站油泵电机与电磁球阀控制程序 8.8 挡轮站加热器的工作 挡轮站加热器有两种工作方式：自动加热和手动加热。在自动加热的情况下，转换开关 1SA2.2 闭合，当油温低于 12时，温度控制器常闭触点 1ST 闭合，电加热器自动投入工作。手动加热时，当转换开关转到 1SA2.1 位置时，电加热器投入运行。在自动和手动两种情况下，一旦油温高于 15时，常闭触点 1ST 断开(利用该温度控制器的切换差)，加热器自动停止运行。 挡轮液压站加热器控制程序如图 8-7 所示： 图 8-7 挡轮液压站加热器控制程序 8.9 声光报警程序当主减速机润滑站和挡轮液压站出现压力、温度、液位、压差故障时，均由检测组件触点的开闭来起动声光报警装置，驱动蜂鸣器发出报警声。例如主减速机润滑站压力低的报警信号就是在起动油泵并延时后压力低时，2SP1 的常闭触点闭合，延时一段时间 T030 闭合后，若压力仍低于 0.1 MPa，则 PLC 内部辅助继电器 M200 为快闪信号，Q034 压力低红灯开始快速闪烁，同时蜂鸣器发出报警声。在按下消警按钮后 M200 转为慢闪信号，此时 Q034 改为红灯慢速闪烁，直到故障修复后闪烁红灯自动熄灭。I072 为试灯按钮，按下试灯按钮后，所有指示灯应全亮，目的是为了测试指示灯是否完好无损，保证设备运行时正常指示，压力低报警控制程序如图 8-8 所示：洛阳理工学院毕业设计33SP001( )Q052(HL3)PLC()图 8-8 压力低报警控制程序 表示正常运行的指示灯驱动程序编程非常简单，只需将驱动信号直接与指示灯相连即可。另需指出的是，PLC 运行指示灯的触发信号是 SZ-3 内部的一个特殊继电器 SP001，当 PLC 上电后 SP001 一直处于 ON 状态。PLC 运行指示灯控制程序如图 8-9 所示： 图 8-9 PLC 运行指示灯控制程序 I055(2SP1)T030( )Q034(2HL5)()I072(SB1)M200T006洛阳理工学院毕业设计34结 论本论文主要讲述了一套基于 IPC+PLC+现场总线的水泥回转窑控制系统。采用 IPC 现场总线技术，以工控机和可缟程序控制器(PLC)构成水泥回转窑系统控制网络，该电控系统包括所有元器件以及电源和电动机选择、电控柜的布置等内容。比较系统地介绍了硬件的组成及设计方法。充分利用 PLC 的功能指令完成了系统软件的设计。在系统设计完成后，进行了系统模拟调试和完善程序。1. 该设计控制管理级是由一个中央控制室和一个局部控制室的多台操作站组成。且中央控制室设置三台操作站，分别作为生料粉磨、烧成窑尾及烧成窑头工艺过程的监视、控制用，操作站间互为备用。更加方便管理整个工艺过程。2. 在本设计的基础上可以方便的进行各种功能的扩展。例如，可以把功能扩展延伸为实现对工业环境温度的显示和控制。3. 系统中虽然润滑站要求对许多模拟量信号进行检测和控制，但因为这样设计难度太大，只做到了对超过上、下限做出相应的控制。 4整个系统软硬件搭配合理，设计、开发、维护方便，随着功能的进一步扩展和 PLC 价格的降低，其性价比会越来越高。5该控制系统中 PLC 的 I/O 模块中有些插槽内没有接任何的输入和输出，主要是预留出一定的裕量，为以后扩展时使用。多余的指示灯是为现场调试时需增加设备情况下的备用灯。洛阳理工学院毕业设计35谢 辞本文是在李素芳老师的悉心指导下完成的。导师为论文课题的研究提出了许多指导性的意见，为论文的撰写、修改提供了许多具体的指导和帮助。李老师的严谨治学、不断探索的科研作风，敏锐深邃的学术洞察力，孜孜不倦的敬业精神，给我留下了深刻的印象，使我受益良多。在本文结束之际，特向我敬爱的导师李老师致以最崇高的敬礼和深深的感谢！经过近段的努力，我顺利的完成了我的毕业设计。这份毕业设计既是对过去三年所学知识的总结，又是对自己知识的提高的良机。实践是最好的老师。通过毕业设计，一方面可以发现自己的不足，纠正学习中的错误；另一方面又可以积累丰富的知识，吸取别人好的方法和经验，增强对复杂问题的解决能力，摸索出一套解决综合问题的方法，为自己以后的工作和学习打下坚实的基础。毕业设计中既动脑、又动手，是一个理论与实际结合的过程。仅仅有理论是不够的，更重要的是实践经验。对设计方案的优越化，也需要我们综合各方面的因素考虑，尤其是实际，最后我还想向教育我、支持我的张老师、余老师，以及给我巨大帮助的同学韩建、万里飞等表示最诚挚的谢意。洛阳理工学院毕业设计36参考文献1温照方.可编程控制器教程.北京：北京理工大学出版社，2002. 22-452吴中俊，黄永红.可编程控制器原理及应用.北京：机械工业出版社，2003 46-993隋振有，隋凤香.可编程控制器解析.北京：中国电力出版社，2006 53-764廖常初.PLC 应用技术问答. 北京：机械工业出版社，2006. 31-655廖常初.S7-300/400 PLC 应用技术.北京：机械工业出版社，2005 14-556骆德汉.可编程控制器与现场总线网络控制.北京：科学出版社，2005 45-887胡立涛. 可编程控制器原理、应用与实验. 海口：南海出版社，2005 23-658沙占友.中外集成传感器实用手册. 北京：电子工业出版社，2005 11-459杨公源.可编程控制器（PLC）原理与应用.北京：电子工业出版社，2004 13-8710沙占友.集成传感器应用.北京：中国电力出版社，2005. 46-8911沙占友.集成化智能传感器原理与应用.北京：电子工业出版社，2004 44-6712董传岱，于云华. 数字电子技术. 东营：石油大学出版社，2003. 78-9813刘畅生.传感器简明手册应用电路.西安：西安电子科技大学出版社，2005 67-9114李道华.传感器电路分析与设计.武汉：武汉大学出版社，2000. 56-8115王常力.工业控制计算机系统设计与应用.电子工业出版社，1993 66-8716AXIOM. Visual C + Programmers Guide Microsoft Corp,1997 77-11317宋伯生PLC 编程理论算法及技巧M北京：机械工业出版社2005 64-10318Chuen Chien Lee. Fuzz Logic in control system :Fuzzy Logic Controller-Part 1.IEEE Trans,on Systems,Man,and Cybernetics 1995 11-23洛阳理工学院毕业设计37I023 1KA2 2# 滤油器(经压差开关转换的中间继电器) Q013 1KA6 液压站正常(送给外界的连锁信号) I024 1KA3 3# 滤油器(经压差开关转换的中间继电器) Q014 1KA7 液压站备妥(送给外界的连锁信号) I025 1QF11KR1 1# 泵电机保护(低压断路器热继电器) Q015 2KA4 主 减 速 机 润 滑 站 故障 报警 I026 1QF21KR2 2# 泵电机保护(低压断路器热继电器) 0016 2KA5 润滑站正常(送给外界的连锁信号) I027 备用 Q017 2KA6 润滑站备妥(送给外界的连锁信号) I030 2SA1.1 主减速机润滑站， 1# 油泵为主转换开关 Q020 1HL1 1# 泵工作指示灯 I031 2SA1.2 2# 油泵为主转换开关 Q021 1HL2 2# 泵工作指示灯 I032 备用 Q022 1HL3 加热器工作指示灯 附录1. I/O 表如表 9-1 所示：表 9-1 水泥回转窑 I/O 表 地址 组 件 组 件 含 义 地址 组 件 组 件 含 义 I000 1SA1.1 挡轮液压站， 1# 油泵为主转换开关 I070 SA1.1 现地控制(转换开关) I001 1SA1.2 挡轮液压站， 2# 油泵为主转换开关 I071 SA1.2 集中控制(转换开关) I002 1SB1 挡轮液压站油泵起动按钮 I072 SB1 报警试验按钮 I003 1SB2 挡轮液压站油泵停止按钮 I073 SB2 消警按钮 I004 1SA2.1 手动加热转换开关 I074 I005 1SA2.2 自动加热转换开关 I075 SA2.1 机旁操作(转换开关) I006 挡轮液压站油泵起动(来自总厂 DCS 起动信号) I076 SA2.2 本柜操作(转换开关) I007 挡轮液压站油泵停止(来自总厂 DCS 停止信号) I077 3KM 辅助电机运行(接触器辅助触头) I010 1SQ1 上限位限位开关 Q000 1KM1 1# 泵工作(接触器线圈) I011 1SQ2 上上限限位开关 Q001 1KM2 2# 泵工作(接触器线圈) I012 1SQ3 下限位限位开关 Q002 1KM3 加热器工作(接触器线圈) I013 1SQ4 下下限限位开关 Q003 1KM4 电磁球阀(接触器线圈) I014 备用 Q004 2KM1 1# 泵工作(接触器线圈) I015 备用 Q005 2KM2 2# 泵工作(接触器线圈) I016 备用 Q006 2KM3 加热器工作(接触器线圈) I017 备用 Q007 2KA3 电磁水阀工作(继电器 线圈) I020 1ST 挡轮液压站油温低(温度控制器) Q010 KA1 主机跳闸(送给外界的连锁信号) I021 1SP1 油压高(压力控制器) Q011 KA2 主机运行(送给外界的连锁信号) I022 1KA1 1# 滤油器(经压差开关转换的中间继电器) Q012 1KA5 挡轮液压站故障报警(送给外界的连锁信号) 洛阳理工学院毕业设计382. 硬件电路图，如大图 9-1、9-2、9-3、9-4 所示。3. PLC 梯形图程，如大图 9-5 所示。地址 组 件 组 件 含 义 地址 组 件 组 件 含 义 I033 2SB1 主减速机润滑站油泵起动按钮 Q023 1HL4 油压高报警指示灯 I034 2SB2 主减速机润滑站油泵停止按钮 Q024 1HL5 油温低报警指示灯 I035 主减速机润滑站油泵起动(来自总厂 DCS 起动信号) Q025 1HL6 滤油器堵塞报警指示灯 I036 主减速机润滑站油泵停止(来自总厂 DCS 停止信号) Q026 1HL7 备用指示灯 I037 备用 Q027 备用 I040 2SL1.1 液位低(液位计) Q030 2HL1 1# 泵工作指示灯 J041 2SL1.2 液位高(液位计) Q031 2HL2 2# 泵工作指示灯 I042 2KA1 1# 滤油器堵塞(压差开关) Q032 2HL3 加热器工作指示灯 I043 2KA2 2# 滤油器堵塞(压差开关) Q033 2HL4 水阀工作指示灯 I044 2QF1+2KR1 1# 电机保护(低压断路器+热继电器) Q034 2HL5 压力低报警指示灯 I045 2QF2+2KR2 2# 电机保护(低压断路器+热继电器) Q035 2HL6 压力高报警指示灯 I046 2SA2.1 手动加热转换开关 Q036 2HL7 油温低报警指示灯 I047 2SA2.2 自动加热转换开关 Q037 2HL8 油温高报警指示灯 I050 2ST1.1 油温低(电接点温度计) Q040 2HL9 液位低报警指示灯 I051 2ST1.2 油温正常(电接点温度计) Q041 2HL10 液位高报警指示灯 I052 2ST2.1 关冷却水(电接点温度计) Q042 2HL11 滤油器堵塞报警指示灯 I053 2ST2.2 开冷却水(电接点温度计) Q043 2HL12 备用灯 I054 2ST3 油温高(温度控制器) Q044 2HL13 备用灯 I055 2SP1 油压低(压力控制器) Q045 2HL14 备用灯 I056 2SP2 油压正常(压力控制器) Q046 备用 I057 2SP3 油压高(压力控制器) Q047 备用 I060 1QF3 加热器保护(热继电器) Q050 HL1 综合故障报警指示灯 I061 1KM1 1# 泵工作(接触器辅助触头) Q051 HL2 运行允许指示灯 I062 1KM2 2# 泵工作(接触器辅助触头) Q052 HL3 PLC 运行指示灯 I063 1KM3 加热器工作(接触器辅助触头) Q053 HL4 集控操作指示灯 I064 2QF3 加热器保护(热继电器) Q054 HL5 现地操作指示灯 I065 2KM1 1# 泵工作(接触器辅助触头) Q055 HL6 本柜操作指示灯 I066 2KM2 2# 泵工作(接触器辅助触头) Q056 HL7 机旁操作指示灯 I067 2KM3 加热器工作 Q057 备用 洛阳理工学院毕业设计394. 系统控制流程图如图 9-6 所示。外文资料翻译MECHATRONICS AND ITS APPLICATIONSThe electromechanical integration technology for the changing face of the machinery manufacturing industry has played an important role, and describe its application in the steel industry and trends. 1Mechatronics Technology Mechatronics is a mechanical, microelectronics, control, computer, information processing multidisciplinary integration, its development and progress depends on the progress and development of related technologies, the main development direction of the digital, intelligent, modular, network , humanity, miniaturization, integration with source-based and green. Microcontroller and its development has laid a foundation for digital electronic products, such as the continuous development of CNC machine tools and robots; and the rapid rise of computer networks for digital design and manufacturing, paving the way, such as virtual design, computer integrated manufacturing. Required mechanical and electrical integration of digital software products with high reliability, operability, maintainability, self-diagnosis capabilities, and friendly interface. Will facilitate the realization of digital remote control, diagnosis and repair. Requiring mechanical and electrical products have a certain intelligence, that it have similar logical thinking, reasoning, independent decision-making capacity. CNC machine tools such as an increase in man-machine conversation function, set the smart I / O interface and smart technology database, will the use, operation and maintenance of 洛阳理工学院毕业设计40great convenience. With fuzzy control, neural network, gray theory, wavelet theory, artificial intelligence techniques such as chaos and bifurcation of the progress and development, development of mechatronics opened up a vast world. As mechatronics many product categories and manufacturers, research and development of a standard mechanical interface, power interface, the environment interface unit module mechatronic products is a complex and promising work. Such as the development of a set of slow, one of the power frequency conversion motor drive unit; has the vision, image processing, identification and ranging functions such as motor integrated control unit. Thus, in product development, design, modular units can use these standards to develop new products quickly. As the networks popular Web-based remote control and monitoring of various technologies in the ascendant. The remote control of the terminal equipment itself Jiushi mechatronic products, field bus and LAN technology to home appliance network as possible, use of family networks into the Ge Zhong Jiayongdianqi Lianjie to Jisuan Ji-centric computer integrated appliance system, and let people high-tech home can fully enjoy the benefits of all kinds, so no doubt mechatronic product development towards the direction of the network. Mechatronic product end-use is people, how to give people mechatronic product intelligence, emotions and human nature are increasingly important in electromechanical integration products in addition to improved performance, but also require color, shape and other aspects and the environment, use of these products on people, or a kind of art to enjoy, such as household robots is the highest state of man-machine integration. Micro-fine processing technology is the necessity of the development is the need to improve efficiency. MEMS (Micro Electronic Mechanical Systems, referred to as MEMS) is available in volume production, set mini-institutions, micro-sensors, micro actuators and signal processing and control circuit, until the interface, communication and power is equal to one micro-devices or systems. Since 1986, Stanford University developed the first medical micro-probe, 1988, University of California, Berkeley campus developed the first micro-motor has been abroad in MEMS technology, micro-洛阳理工学院毕业设计41mechanics of materials, and has made great progress in developing various MEMS devices and systems, such as various micro-sensors (pressure sensors, micro-accelerometers, micro-tactile sensor), various micro-elements (micro-film, micro-beam, micro-probes, micro link, micro gears, micro bearings, micro pump, micro springs and micro robots, etc.). Integration of various technologies including both mutual penetration, integration and optimization of various products with different structures and composite, but also included in the production process in the treatment of processing, assembly, testing, management and other processes. In order to achieve variety and small batch production of automation and high efficiency, the system should have a wider range of flexibility. First, the system can be decomposed into several levels, make the system functionally diversified, and enabled partial reconciliation without security Di Yunzhuan, then Zai through software and hardware to link the Ge Ge level together organically, the properties of the optimal, most powerful. Mechatronics refers to the product itself with energy such as solar batteries, fuel cells and high-capacity battery. Since energy can not be used on many occasions, so the movement of mechanical and electrical integration products, own power source has a unique advantage. Source is the mechanical and electrical integration with product development directions. The development of science and technology has brought tremendous changes in peoples lives, rich in material resources but also bring about reduction of the ecological consequences of environmental degradation. Therefore, it calls for protection of the environment, return to nature and achi the concept of green products in this voice emerged. Green products is the low power, low-consumption, low pollution, comfortable, coordinated and can be recycled products. In its design, manufacture, use and destruction should be environmentally friendly and human health requirements, mechanical and electrical integration of green products is predominantly refers to its use Bu Wuranshengtai Huan Jing, product life end, the product can be decomposed He recycled. 2. Mechatronics applications in iron and steel enterprises 洛阳理工学院毕业设计42 In the iron and steel enterprises, mechatronics system is based on the microprocessor core, the computer, industrial computer, data communication, display devices, instruments and other techniques of combining organic and, combined with assembly means, for the realization of an integrated large scale engineering systems integration to create strong conditions to enhance the control precision, quality and reliability. Mechatronics mainly used in iron and steel enterprises in the following areas. As the steel industry has a large, high-speed and continuous characteristics, the traditional control techniques have encountered insurmountable difficulties, so it is necessary to adopt intelligent control technology. Intelligent control technology include expert systems, fuzzy control and neural networks, intelligent control technology is widely used in iron and steel product design, production, control, diagnostic equipment and product quality and other aspects, such as blast furnace control systems, electric furnace and continuous casting plant , steel rolling system, steel casting - - integrated scheduling system rolling, cold rolling and so on. Distributed control system uses a central computer control command for a number of field monitoring and control station computers, and intelligent control unit. Distributed control system can be two, and three or more levels. Use computers to concentrate on monitoring the production process, operation, management and decentralized control. With the development of measurement and control technology, distributed control systems more and more powerful. Can not only control the production process, but also allows online optimization, the production process real-time scheduling, production planning statistical management functions, into a test, control, possession of a comprehensive system integration. Diversification of DCS control with features, easy operation, the system can be expanded, easy maintenance and reliability. DCS is to monitor the centralized control of decentralized, fault affected area is small, and the system has a chain of protection, using the system failure manually control operations measures to the system reliability. Distributed control system and centralized control system compared to the more powerful, higher security. Mechatronic systems is currently the principal large-scale trend. Open Control System (Open Control System) is the development of computer 洛阳理工学院毕业设计43technology leading to new structural system concept. Open means a standard information exchange protocols for consensus and support, this standard design system that can achieve different manufacturers products, compatibility and exchange, and resource sharing. Open control system through the communications network to a variety of industrial control equipment, management, computer interconnection, for control and management, management, decision-making integration, through the field bus control room to field instrumentation and control equipment, interconnection, measurement and control to achieve integration. Iron and steel enterprise CIMS is people and production management, production management and process control fused to achieve from the raw material into the plant, production and processing to product delivery process throughout the production process of global integration and control. Current iron and steel enterprises have basically achieved the automation, but this islands of automation-style stand-alone automated lack of information resource focus of future competition in iron and steel enterprises are many varieties, small volume, low price, timely delivery. eve sustainable development, In order to improve productivity, save energy, reduce personnel and existing inventory, accelerate cash flow, production, operation, management overall optimization, the key is to strengthen the management, access to economic benefits, improve the competitiveness of enterprises. United States, Japan and some large-scale iron and steel enterprises in the 20th century has been widely realized 80 years of CIMS. Fieldbus Technology (Fied Bus Technology) is the connection settings set in the field of instrumentation and control equipment in the control room between the digital, bi-directional, multi-station communication link. Use of fieldbus technology to replace the existing signal transmission technologies (such as 4 20mA, DC DC transmission) so that more information can be intelligent field instrumentation devices and higher-level control system of communication between the media on a common two-way transmission. Field bus connections can be saved by 66% or more field signal wiring. DCS Fieldbus lead changes and the introduction of a new generation of automated systems around the open field bus of instruments, such as smart transmitters, smart 洛阳理工学院毕业设计44actuators, field bus-based instrumentation, fieldbus-based PLC (Programmable Logic Controller) and field-site control stations and other development. Transmission technology in the steel industry played a vital