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1、基于PLC的水泥工艺煤磨段自动控制系统设计毕业设计说明书煤粉制备在工业生产中有重要作用，被广泛应用于冶金、矿山、电力、水泥等行业。传统煤粉制备控制系统，具有控制点少、靠人工测量、手动操作等特点，随着生产规模的不断扩大和产量的提高，控制系统的处理量不断增大，以往人工现场控制手段己很难满足生产的要求，同时由于人工检测误差大，控制设备落后、安全性低，给整个系统的生产操作和管理带来了很大的困难。根据我国的水泥生产发展现状，本文以水泥工艺煤粉制备系统为研究对象，分析并设计了基于PLC的水泥工艺煤磨段自动控制系统。本文介绍了我国的水泥煤粉制备自动化现状和水泥工艺煤磨段的设备构成及工作原理，分析了煤磨段中需
2、要控制和监视的对象，以球磨机负荷为控制对象，重点从上位系统和下位系统介绍了控制系统的设计过程。下位系统的设计通过对煤磨段的工作原理分析，确定系统的I/O点数，进行PLC的选型与硬件配置，绘制程序流程图，并完成程序的编写；上位系统的设计通过WinCC进行变量的建立、人机监控画面的设计；并且详细介绍上位系统和下位系统的通讯和连接。论文最后对系统进行调试和运行，分析系统可实现的功能，并总结系统设计过程中的主要工作内容。关键词：煤磨段；PLC；自动控制；WinCC；监控Design of Cement Process Coal Mill Period Automatic Control System
3、Based on PLCDesign DescriptionCoal preparation in industrial production has an important role, is widely used in metallurgy, mining, the electric power, the cement industry, etc. Traditional pulverized coal preparation control system, have less control points, by artificial measurement, manual opera
4、tion characteristics, such as the production scale to expand and increase yield, the control system of the productivity increase, and the control methods have artificially before it is difficult to meet the requirements of production, and because the artificial error detection, control equipment bac
5、kward, safety is low, to the whole system of production operations and management brought great difficulties. According to Chinas cement production development present situation, this paper in cement process coal preparation system as the research object, the analysis and design of process based on
6、PLC cement grinding coal for automatic control system. This paper introduces the preparation of pulverized coal in China cement status and cement process automation coal mill equipment for components and working principle and the analysis of the coal mill paragraph need to control and monitoring of
7、the object, by the ball mill load is the object of control. Focus from upper system and a system introduced the design of the control system of process. The design of the system through the position of coal mill segment of the working principle analysis, confirmed the system I/O points, the selectio
8、n of the PLC hardware configuration, draw the program flow chart, and completed the writing of the program. The upper the design of the system through the establishment of the variable WinCC, man-machine monitoring menu design. Detailed introduces the upper system and a system of communication and l
9、inks. Final paper on the system commissioning and operation, this paper analyzes the system can realize the function, and summarizes the system in the process of design work. Key Words: cement craft coal rubs；PLC；automatic control；WinCC；monitor目录1 绪论11.1项目背景、意义11.2煤粉制备控制系统的现状11.3论文设计内容22 PLC和HMI基础及应
10、用42.1可编程控制器基础42.1.1 PLC简介42.1.2西门子S7-300 PLC42.2.3 PLC在水泥自动化的应用62.3 人机界面基础72.3.1 WinCC概述72.3.2 WinCC的组态及应用83 控制系统总体设计93.1煤磨段的工艺流程103.2煤磨段系统的控制要求113.3煤磨段中球磨机负荷的控制要求123.4煤磨段自动控制系统的总体设计123.5控制系统各部分功能134 现场PLC控制站设计154.1系统中I/O点数的选取154.2 S7-300 PLC的选型与硬件配置224.2.1 STEP7简单介绍224.2.2 PLC型号的选择254.3 PLC控制器的设计30
11、4.3.1 基于PLC的闭环控制系统PID算法304.3.2 PID控制及参数整定304.4主程序的编写314.4.1地址分配314.4.2程序流程图设计314.4.3程序的仿真315 上位WINCC监控站设计395.1人机界面（HMI）设计395.2变量设置436 系统调试及分析496.1上下位的连接与调试496.2控制回路的运行616.3运行结果分析647 总结667.1论文的主要工作667.2进一步的研究工作66致谢67参考文献68附录691 绪论1.1项目背景、意义水泥是建筑工程中最为重要的建筑材料之一，水泥的问世对工程建设起到了巨大的推动作用，引起了工程设计、施工技术、新材料开发等领
12、域的巨大变革。水泥不仅大量用于工业与民用建筑中，而且广泛用于交通、水利、海港、矿山等工程，几乎任何种类、规模的工程都离不开水泥1。近年来，在新建或改建的新型干法窑水泥生产线中，自动化新技术、新装备得到了广泛应用，对保证产品的质量，降低消耗，提高劳动生产率起到了重要作用。但全国现有的8000多家水泥企业，大中型企业不足400家，立窑水泥产量占81，优质回转窑水泥产量不足19，大部分水泥企业，特别是小立窑厂生产设备落后，自动化控制水平低，能源消耗高2。随着水泥工艺的技术进步，自动化的重要性日益凸现，而自动化技术与装备的不断发展，为水泥生产新工艺的推广应用和完善创造了条件。因此，自动化与工艺技术是相
13、辅相成的，它为提高产品的产质量、设备运转率和劳动生产率，降低能耗、劳动强度，实现科学管理等提供保障，使企业综合技术经济指标达到最佳。因此，水泥作为现阶段建筑工程中的主要建筑材料，其自动化水平的发展和进步具有重要意义。1.2煤粉制备控制系统的现状我国水泥工业自动化的发展大致经过了这样几个阶段:上世纪70年代以前，以人工作业为主，只有简单的生产过程控制，如常规的一次仪表、二次仪表以及各种继电器、保护装置等。上世纪80年代初，水泥工业自动化水平有所提高，我国引进了新型干法水泥生产线以及自行开发设计的ZOO0t/d新型干法预分解水泥生产线，其生产过程采用集中控制方式，从而大大提高了水泥生产线的自动化水
14、平。80年代中期，我国水泥工业自动化又有了更大的发展，开始引进并应用集散型控制系统(DCS)。90年代中后期，DCS系统的控制范围从水泥生产线的主工艺流程扩展到整个水泥生产线上的有车间，同时，系统采集的信息量也大大增加，生产与经营管理信息系统开始得以应用。进入21世纪，我国水泥工业的自动化水平进一步提高，生产全过程的控制和信息采集系统更加优化，我国自主设计的自动化控制系统不断完善，相当一部分生产线已具备国际先进水平3。目前我国水泥工业自动化技术水平可以分为4种情况:（1）对于一些大型水泥生产企业，如2000t/d以上新型干法水泥生产线，已经普遍采用先进的集散控制系统(DCS)，包括对设备的监控
15、报警、堆场管理、磨机配料、窑的模糊逻辑控制等各项功能。（2）规模为700-1000t/d的回转窑生产线中，一批有实力的企业采用了DCS或PLC控制系统，对工艺参数和设备运行实行全方位的测控，技术装备和自动化水平较先进，管理水平较高。（3）是绝大多数的中小水泥企业虽然计算机的应用已经很普遍，但仍处于采用模拟仪表对过程参数进行测控的阶段，如:采用钙铁分析仪对出磨生料进行配料控制;采用磨机负荷控制系统;熟料锻烧采用立窑偏火控制装置等。（4）还有相当数量的小立窑厂设备陈旧，工艺落后，人员素质低，文化程度低，自动化技术极少或根本没有采用4。1.3论文设计内容可编程控制器(PLC)是集计算机技术、自动控制
16、技术和通信技术为一体的新型自动控制装置。其性能优越，已被广泛应用于工业控制的各个领域，并已成为工业自动化的三大支柱(PLC、工业机器人、CAD/CAM)之一。PLC的应用已成为一个世界潮流，我国工业自动化进程中，PLC技术将得到更全面的推广和应用。本论文以德国西门子公司的S7-300 PLC为控制器，使用温度、压力、电流等传感器将检测到的实际值转化为电压、电流信号，经过模拟量输入模块转换成数字量信号，在WinCC监控中显示，并将采集到的球磨机电流信号送到PLC中进行PID运算，再将PID控制器输出量转化为圆盘喂料机输入量，通过圆盘喂料机变频器调节电机转速变化实现对球磨机负荷的控制。同时利用SI
17、MATTC的组态软件“WinCC”设计一个人机界面（HMI），通过MPI与可编程控制器通信，对控制系统进行全面监控，从而使用户操作更方便。总体上包括的技术路线：系统总体设计，PLC选型与硬件配置，PLC软件编程，WinCC组态画面，系统通讯，参数整定等。全论文分七章,各章的主要内容说明如下：第一章，对水泥生产中制粉系统应用的背景及国内水泥自动化的发展状况进行了解阐述，指出了本文的研究意义；第二章，针对控制系统设计所需要的PLC和WinCC，进行简单的介绍；第三章，通过查找相关资料了解水泥工艺（煤磨段）的构成及工作原理，了解系统的控制要求，并对主要控制部分进行研究，完成控制系统总体设计；第四章，
18、从PLC现场控制站设计角度,根据该自动控制系统控制要求与实现的功能，完成对PLC的选型、PLC的硬件配置以及PLC控制器的设计和参数的整定。完成控制系统下位设计，主要包括编程软件STEP7的介绍以及程序设计；第五章，控制系统上位设计，包括组态监控画面、变量建立和动态连接；第六章，实现系统的上下位通讯，并进行调试，对调试结果进行分析并得出结论）；第七章，总结全文。2 PLC和HMI基础及应用2.1可编程控制器基础2.1.1 PLC简介可编程控制器(programmable logic controller，PLC)是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成以微处理器为核心，把自动
19、化技术、计算机技术通信技术融为一体的新型工业自控制装置。它具有可靠性高、环境适应性好、编程简单、使用方便以及体积小、质量轻、功耗低等优点。PLC的应用范围通常可分成以下几种类型：开关量的逻辑控制、模拟量控制、运动控制、过程控制、数据处理和通信网络5。开关量的逻辑控制是PLC最基础最广泛的应用领域，可用它取代传统的继电器控制，实现逻辑控制、顺序控制，既可用于单台设备的控制，又可用于多机群控制及自动化传统水线。如电梯控制、高炉上料、磨床电镀流水线等5。PLC的基本结构如图2-1所示：输入接口中央处理单元CPU输 出 接口电源存储单元图2-1 PLC基本结构图2.1.2西门子S7-300 PLC德国
20、西门子公司是世界上较早研制和生产PLC的主要厂家之一，其产品具有各种尺寸以适应各种不同的应用场合。它包括从简单小型控制器到具有过程计算机功能的大型控制器，可以配置各种输入/输出模块、编程器、过程通信和显示器件等。西门子S7系列PLC体积小、速度快、标准化，具有网络通信能力，功能较强，可靠性高6。S7300 PLC功能强、速度快、扩展灵活，它具有紧凑的、无槽位限制的模块化结构，其系统构成如图3.2所示。它的主要组成部分有导轨（RACK）、电源模块（PS）、中央处理单元CPU模块、接口模块（IM）、信号模块（SM）、功能模块（FM）等。通过MPI网的接口直接与编程器PG、操作员面板OP和其它S7P
21、LC相连。S7-300是模块化小型PLC系统，各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。与S7-200 PLC比较，它采用模块化结构，具备高速（0.60.1s）指令运算速度；用浮点数运算比较有效地实现了更为复杂的算术运算；一个带标准用户接口的软件工具方便用户给所有模块进行参数赋值；方便的人机界面服务已经集成在S7-300操作系统内，人机对话的编程要求大大减少。SIMATIC人机界面（HMI）从S7-300中取得数据，S7-300按用户指定的刷新速度传送这些数据。S7-300操作系统自动地处理数据的传送；CPU的智能化的诊断系统连续监控系统的功能是否正常、记录错误和特殊系统事件（超时，
22、模块更换等）；多级口令保护可以使用户高度、有效地保护其技术机密，防止未经允许的复制和修改；S7-300 PLC设有操作方式选择开关，操作方式选择开关像钥匙一样可以拔出，当钥匙拔出时，就不能改变操作方式，这样就可防止非法删除或改写用户程序。具备强大的通信功能，S7-300 PLC可通过编程软件STEP7的用户界面提供通信组态功能，这使得组态非常容易、简单。S7-300 PLC具有多种不同的通信接口，并通过多种通信处理器来连接AS-I总线接口和工业以太网总线系统；串行通信处理器用来连接点到点的通信系统；多点接口（MPI）集成在CPU中，用于同时连接编程器、PC、人机界面系统及其他SIMATIC S
23、7/M7/C7等自动化控制系统7。S7-300 能满足中等性能要求的应用，是S7系列PLC中应用最广的产品，它已成功地用于范围广泛的自动化领域。S7-300 的重点在于为生产制造过程中的系统解决方案提供了一个通用的自动化平台。如图2-2所示S7300 PLC系统构成。2.2.3 PLC在水泥自动化的应用在水泥生产企业中，由过程控制系统来完成生产工艺参数的检测、显示、记录、调节、控制、报警等功能，它对提高水泥生产线的作业率，改善产品质量及缩短新产品、新工艺的开发周期起着极其重要的作用。其特点是可对生产过程进行实时控制。由于控制过程复杂，工艺滞后，监控参数多且数据变化快，数据处理及贮存量大。根据过
24、程控制系统的特点及不同生产工艺过程控制要求，应用不同的控制系统才可以既安全可靠又经济高效地完成生产任务。随着可编程序控制器(PLC)本身的技术进步，突出发挥了微机技术为基础的周有能力，加强了其函数、数据处理、图象显示，联网通讯能力、具备更强有力的软件功能和合理方便的用户界面等诸多方面的更新并趋于成熟，已在过程控制中占有及其重要的一席之地。PLC与传统的集散型控制系统(DCS)之间的界限已不太明显，从其设计思想的初衷继电器逻辑控制概念上有了非常大的飞跃，已跨越初衷。由单纯的一类工业控制装置向综合性控制系统渗透和发展、由只能构成小规模系统朝着构成完善的中大规模系统发展，打破了在过程控制系统中DCS
25、独领天下的格局。现代水泥生产属于典型的连续生产过程，具有大量的顺控、联锁、电机驱动、物料处理等控制要求，而PLC正是基于这种控制目的开发出来的。而新一代的PLC在计算能力、响应速度、联网能力、灵活及可维护性等方面与DCS相比毫不逊色，显示出PLC作为过程控制系统在现代水泥工业中广泛的应用前景。PLC系统主要特点是：工作可靠，运行速度快；积木式结构，组合灵活；良好的兼容性；程序编制及生成简单、丰富；网络功能强。PLC系统能很好地完成工业实时顺序控制、条件控制、计数控制、步进控制等功能；能够完成模，数(AD)、数，模(DA)转换、数据处理、通信联网、实时监控等功能8。图2-2 S7300 PLC系
26、统构成框图2.3 人机界面基础2.3.1 WinCC概述监控组态软件不仅有监控和数据采集(SCDA)功能，而且有组态、开发和开放功能。监控组态软件是伴随着计算机技术、DCS和PLC等工业控制技术的突飞猛进而发展起来的。随着个人计算机(PC)的普及和开放系统的推广，基于PC的监控组态软件在工业控制领域不断发展壮大。监控组态软件广泛运用于工业、农业、楼宇和办公等领域的自动化系统。随着计算机硬件和软件技术的发展，自动化产品呈现出小型化、网络化、PC化、开放式和低成本的发展趋势，并逐渐形成了各种标准的硬件、软件和网络结构系统。监控组态软件已经成为其中的桥梁和纽带，是自动化系统集成中不可缺少的关键组成部
27、分。西门子公司的WinCC是Windows Control Center(视窗控制中心)的简称。它集成了SCADA、组态、脚本(Script)语言和OPC等先进技术，为用户提供了Windows操作系统(Windows2000或XP)环境下使用各种通用软件的功能。WinCC继承了西门子公司的全集成自动化(TIA)产品的技术先进和无缝集成的特点Error! Reference source not found.。WinCC运行于个人计算机环境，可以与多种自动化设备及控制软件集成，具有丰富的设置项目、可视窗口和菜单选项，使用方式灵活，功能齐全。用户在其友好的界面下进行组态、编程和数据管理，可形成所需
28、的操作画面、监视画面、控制画面、报警画面、实时趋势曲线、历史趋势曲线和打印报表等。它为操作者提供了图文并茂、形象直观的操作环境，不仅缩短了软件设计周期，而且提高了工作效率。WinCC的另一个特点在于其整体开放性，它可以方便地与各种软件和用户程序组合在一起，建立友好的人机界面，满足实际需要。用户也可将WinCC作为系统扩展的基础，通过开放式接口，开发其自身需要的应用系统。 WinCC因其具有独特的设计思想而具有广阔的应用前景。借助于模块化的设计，能以灵活的方式对其加以扩展。它不仅能用于单用户系统，而且能构成多用户系统，甚至包括多个服务器和客户机在内的分布式系统。WinCC集生产过程和自动化于一体
29、，实现了相互间的集成9。采用WinCC的西门子的计算机系统，硬件结构合理、可靠，在编程软件方面也有特色，是现时采用比较多的工厂自动化的过程控制系统。2.3.2 WinCC的组态及应用组态软件工程的一般组建过程主要有：工程项目系统分析、设计用户操作菜单、制作动态监控画面、编写控制流程程序、完善菜单按钮功能、编写程序调试工程、连接设备驱动程序和工程完工综合测试等。WinCC采用了当今流行的面向对象的技术，很类似流行的Visual Basic的语言。对象的属性可以进行设定或编程以实现对该对象的动画及事件的触发，内嵌的MSC减少了开发者的学习时间，并增加了灵活性。在上位机软件设计中，利用WinCC强大
30、的组态功能能设计出友好的用户监控画面，实现在线帮助、用户权限管理、报警记录及查询、系统运行数据记录及查询、报表生成及打印等功能。此外，为了方便维护与参数设置，设计了参数设定、参数保存与恢复、参数校正、I/O状态表等功能，可以查看PLC的输入输出状态，在线设定延时。上下限及其他控制参数，在线进行信号补偿等7。3 控制系统总体设计 水泥生产过程中，煤粉的制备具有现场工艺复杂、设备类型多样、I/O点数多等特点，为保证生产的可靠连续性，要求煤粉制备过程能够安全、连续的提供煤粉，其制备系统所研磨的煤粉不但要满足燃烧工艺的要求，还要进行防燃、防爆和回收，同时要求系统可靠性高、稳定性好以及完善的故障诊断功能
31、，合理的选择控制系统的总体架构并设计性价比高的设计方案具有十分重要的意义。本章首先简要介绍了煤粉制备系统的生成工艺流程，然后结合系统的控制要求，最终确定系统的总体设计。水泥生产工艺中，煤粉制备的框图如图3-1所示。3.1煤磨段的工艺流程根据原煤的物理化学性能以及烧成系统对煤粉燃料的要求，煤粉制备选用球磨机作为主机设备，并配有选粉机，煤粉收尘器及相匹配的输送的控制设备，具体结合工艺流程图介绍如下：来自煤库的原煤经斗式提升机直接送入磨头原煤仓。仓下设有棒阀、圆盘喂料机，通过调节圆盘喂料机的电机转速可控制入磨喂煤量。原煤经电动翻板阀进入磨内进行烘干粉磨。用于烘干原煤水分的热源是热风机。控制系统主机设
32、备为球磨机。出磨煤粉由废气带入动态选粉机，分离了的粗粉经锥形锁风阀掺入螺旋输送机，通过电动翻板阀回磨进行再粉磨。废气由煤磨引入煤粉收尘器进行净化，净化后的废气排入大气，其含尘浓度符合国家排放标准要求。由煤粉收尘器收集下来的煤粉经双向螺旋输送机进入煤粉仓。当煤粉在煤粉仓收尘器内发生事故燃烧时，通过双向螺旋输送机向外排放。窑头喂煤采用煤粉计量称，本称集喂煤、计量、调节、输送于一体，操作非常方便，本称的输送气源来自2台罗茨风机。整个煤粉制备过程的工艺流程图如下图3-2所示。斗式提升机原煤仓圆盘喂料机电动翻板阀动态选粉机阀定量给料机熟料干式球磨机煤粉收尘器回转下料器螺旋输送机煤粉仓冷风机热风机螺旋输送
33、机螺旋收尘器煤粉仓收尘器风粉煤灰机转子称斜槽罗茨风机煤磨电机热风阀风粉煤灰机冷风阀风粉煤灰机离心风机大气风粉煤灰机离心风机原煤堆图3-1 煤粉制备框图图3-2 煤磨段工艺图3.2煤磨段系统的控制要求对于水泥工艺煤磨段，基于S7-300 PLC和WinCC V6.0组态软件，完成给煤机转速控制磨机负荷自动控制系统的开发。1. 在煤粉制备启动时，设计启动装置。2. 斗式提机的启停控制。3. 原煤仓原煤料位的实时检测、显示与报警。4. 圆盘喂料机的启停控制，在工频范围内的变频调速，调整给煤量。5. 电动翻板阀启停控制。6. 煤磨入口、出口、定子3处温度的读取显示、报警。7. 煤磨入口、出口2处压力的
34、读取显示、报警。8. 热风阀的开关控制。9. 热风机和冷风机的启停控制。10. 煤粉收尘器的压力、温度实时显示、报警，以及启停控制。11. 螺旋输送机的启停控制。12. 煤粉仓料位、重量的实时检测、显示与报警。13. 煤粉仓温度的显示、报警。14. 转子秤输送值的实时显示、报警，以及单机下的启停控制。15. 罗茨风机手动就地选择与远程人机界面的选择，并能实现启动与停止控制，电流显示、报警。16. 中控室可集中监控主要生产工艺流程，可实现整个系统的工艺流程图、操作图、实时曲线图、历史曲线图的显示与打印等功能。在现场控制室也设置与中控室同样功能的监控系统，操作由现场控制室执行，中控室负责监控。17
35、. 所有设备的故障信号在中控有显示。3.3煤磨段中球磨机负荷的控制要求根据经验，磨内负荷小时，磨煤机电流小；负荷增加时，磨煤机电流随之增加。如果启动一台空磨，然后缓慢向磨中加煤，则电流将稳定增加直至最大。如加煤过量，则电流会再次下降。中间有一个电流峰值。至于加煤过程中为什么电流会下降，主要是因为重力中心将向磨的中心转移，最终会看到磨的电功率消耗是依据磨的加煤量。因此认为，利用磨电流代替存煤量参与球磨机负荷控制，使其处于最佳载煤量运行，将大大提高制粉系统的经济性。根据球磨机控制原理，煤磨电机电流经传感器检测变送到PLC，与设定值比较，大于则送至PID中进行运算，运算完成后输出，调节给煤机转速进行
36、给煤量调节，使球磨机负荷处于正常工作状态。3.4煤磨段自动控制系统的总体设计根据工艺流程，结合控制要求，针对煤粉制备设备类型多样、点数多且分布极为分散等特点，提出了现场 PLC控制站 + 上位WinCC组态监控架构的总体设计方案。结合系统的总体设计方案，用PLC进行下位控制站设计，WinCC进行上位监控设计。在PLC现场控制站设计部分，根据控制系统控制要求，确定系统控制点和控制量，合理地进行PLC硬件配置，设计PLC控制程序。在上位WinCC监控设计部分，建立相应的变量，绘制监控画面并组态，并设置通讯方式。控制系统架构如图3-3所示。3.5控制系统各部分功能1.下位PLC控制站该煤磨工艺的自动
37、化监控系统共设1个PLC控制站，PLC站的主要作用是采集现场的信号并控制设备的运行，现场的信号包括料位、温度、压力、并包括设备的运行状态。当控制系统运行模式选择开关选择到“自动模式”时，操作人员不能使用现场的启停按钮来控制设备的运行。这时，PLC会根据程序自动或者根据上位监控系统给出的信号控制设备的运行。当控制系统运行模式选择开关选择到“手动模式”时，操作人员可以使用现场的启停按钮来控制设备的运行。计算机 PLC电流传感器喂料机变频器球磨电机喂料机电机上位监控站现场控制站图3-3 控制系统架构图2.上位WINCC监控站该系统的上位监控系统仅一个操作站，用户既能完成系统组态、调试及控制参数的在线
38、修改和设置等，又能完成对整个煤粉制备的数据采集、监控等功能。煤磨工艺的各个设备的工艺参数以及各个设备的运行状态通过PLC采集并在上位机监控画面上显示，操作人员可以查看工艺各个设备的运行情况。同时可以对报表存档打印，显示实时报警和历史报警等，方便操作人员进行工艺分析和查找故障。当现场控制柜的模式选择开关选到“手动”时，在上位机监控画面中可以选择设备为“手动”运行状态，然后手动控制设备的运行。4 现场PLC控制站设计本控制系统中，现场PLC控制站设计方案如图4-1所示。其中第三章已将控制系统的控制要求和功能实现目标作了介绍，本章主要完成余下的设计内容。设计任务解决方案创建一个项目硬件组态创建程序下
39、载程序到PLC调试第1步第2步第3步第4步第5步选取控制量与控制点明确系统控制要求绘制程序流程图图4-1 现场PLC控制站设计流程图4.1系统中I/O点数的选取要对一个实际的生产运行系统进行监控，需要在了解生产工艺的基础上，根据控制系统的要求，对系统进行深入分析后选取要进行监控的点，对系统进行控制，具体来说是对系统中的某些点进行控制或系统中的某些设备运行状况进行监控，确保系统的正常运行，最终达到了对系统进行控制的目的。水泥生产煤磨段主要的控制对象是球磨机的负荷。球磨机的负荷可以通过煤磨电机电流间接测量，通过对煤磨电机电流的控制，利用圆盘喂料机变频器，调节量圆盘喂料机电机转速进而改变原入磨量（语
40、句不通），实现对球磨机负荷的控制。所以，煤磨电机电流与圆盘喂料机转速均是模拟量输入点，这两个点也是要进行控制的量。在该系统中，根据系统控制要求，系统的主要运行参数有电流、温度、压力、转速等，所以我们要对相应设备的这些参数进行实时监控，确保系统的正常运行。譬如电流，如果设备电机出现过载现象，长期超出所规定的电流上限值，会使设备寿命减短甚至损坏；如果电流过小，则导致设备难以经济运行，影响生产效率。在对这些点进行监控后，如果有异常，操作员会立即采取相应的措施。（改为：针对监控的数据，操作人员根据实际需求采取相应的措施，以便即使避免故障产生，影响正常生产）除此之外，系统中各个设备的启停顺序也是根据实际
41、工艺进行控制并监控，由于设备运行与否会影响整个制粉系统的正常生产，因此设备的启停是否满足实际生产要求是很关键的，譬如系统中给料部分必须是在球磨部分运行后才允许启动的，当然，对设备的运行或故障状态也要进行监控，这样以便于现场检修或者故障处理。（看看修改后的句子怎样）根据以上分析和第三章中详述的系统控制要求，可以确定系统中的I/O点。如图所示。这样，在对系统进行控制时，就得到了具体的变量，在设计时所针对的就是这些变量，而不是笼统的系统。同时，根据点的个数，可以进行S7-300的硬件选型。表4-1 I点统计HMODEI 20.1BOOL手动模式开关LCF-ON/OFFI 20.2BOOL罗茨风机1
42、开关LF2-ON/OFFI 20.3BOOL离心风机2 开关SLS-ON/OFFI 20.4BOOL双螺旋输送机开关LF1-ON/OFFI 20.5BOOL离心风机1 开关LS-ON/OFFI 20.6BOOL螺旋输送机开关DTXF-ON/OFFI 20.7BOOL动态选粉机开关MMDJ-ON/OFFI 21.0BOOL煤磨电机开关LFF-ON/OFFI 21.1BOOL冷风阀开关RFF-ON/OFFI 21.2BOOL热风阀开关LFJ-ON/OFFI 21.3BOOL冷风机开关RFJ-ON/OFFI 21.4BOOL热风机开关DDFBF-ON/OFFI 21.5BOOL电动翻板阀开关YP-O
43、N/OFFI 21.6BOOL圆盘喂料机开关BF-ON/OFFI 21.7BOOL棒阀开关DS-ON/OFFI 22.0BOOL斗式提升机开关LCF2-ON/OFFI 22.1BOOL罗茨风机2 开关LCF1RUN-BUGI 22.2BOOL罗茨风机1 运行故障LCF1START-BUGI 22.3BOOL罗茨风机1 启动故障LCF1STOP-BUGI 22.4BOOL罗茨风机1 停机故障LCF2STARTBUGI 22.5BOOL罗茨风机2 启动故障LCF2STOPBUGI 22.6BOOL罗茨风机2 停机故障LCF2RUNBUGI 22.7BOOL罗茨风机2 运行故障LF2STARTBUG
44、I 24.0BOOL离心风机2 启动故障LF2STOPBUGI 24.1BOOL离心风机2 停机故障LF2RUNBUGI 24.2BOOL离心风机2 运行故障SLSSTARTBUGI 24.3BOOL双螺旋输送机启动故障SLSSTOPBUGI 24.4BOOL双螺旋输送机停机故障SLSRUNBUGI 24.5BOOL双螺旋输送机运行故障LF1STARTBUGI 24.6BOOL离心风机1 启动故障LF1STOPBUGI 24.7BOOL离心风机1 停机故障LF1RUNBUGI 25.0BOOL离心风机1 运行故障LSSTARTBUGI 25.1BOOL螺旋输送机启动故障LSSTOPBUGI 2
45、5.2BOOL螺旋输送机停机故障LSRUNBUGI 25.3BOOL螺旋输送机运行故障DTXFSTARTBUGI 25.4BOOL动态选粉机启动故障DTXFSTOPBUGI 25.5BOOL动态选粉机停机故障DTXFRUNBUGI 25.6BOOL动态选粉机运行故障MDSTARTBUGI 25.7BOOL煤磨电机启动故障MDSTOPBUGI 28.0BOOL煤磨电机停机故障MDRUNBUGI 28.1BOOL煤磨电机运行故障LFFOPENBUGI 28.2BOOL冷风阀打开故障LFFCLOSEBUGI 28.3BOOL冷风阀关闭故障LFFRUNBUGI 28.4BOOL冷风阀运行故障RFFOPENBUGI 28.5BOOL热风阀打开故障RFFCLOSEBUGI 28.6BOOL热风阀关闭故障RFFRUNBUGI 28.7BOOL热风阀运行故障LFJSTARTBUGI 29.0BOOL冷风机启动故障LFJSTOPBUGI 29.1BOOL冷风机停机故障LFJRUNBUGI 29.2BOOL冷风机运行故障RFJSTARTBUG
