關(guān)鍵詞是為了文獻標引工作從論文中選取出來用以表示全文主題內(nèi)容信息款目的單詞或術(shù)語。如有可能，應(yīng)盡量用漢語主題詞表等詞表提供的規(guī)范詞。不用此信息時，刪除此框。摘要現(xiàn)今的自動化水平逐年增高，PLC作為主控制器，一直處在整個技術(shù)領(lǐng)域的主要戰(zhàn)場。為許許多多的自動化裝備提供了很好的控制環(huán)境。作為一個控制器，PLC可以給自動化裝備提供牢靠且安全的運行方案，完全適應(yīng)當今大部分工廠對自動化的需求。本論文主要研究的是一個以PLC為自動控制的核心，設(shè)計出一個電解鋁生產(chǎn)過程中氧化鋁粉輸送的自動控制系統(tǒng)。由于傳統(tǒng)采用機械式輸送，運輸過程中氧化鋁粉飛揚損失大、污染嚴重，而且加料量不容易控制，能耗大。所以本課題中采取濃相氣力輸送技術(shù)，濃相輸送氧化鋁粉末技術(shù)具有長距離輸送、粉末狀物料在整個輸送過程中飛揚損失小、運行安全牢靠且高度自動化等優(yōu)點。濃相輸送技術(shù)是由壓力罐系統(tǒng)、濃相管和PLC自動控制設(shè)備等組成。它的工作原理是物料進入壓力罐中后經(jīng)壓縮空氣加壓呈沸騰狀態(tài)，并維持這一狀態(tài)，確保物料進入特制的濃相管中就被壓縮空氣分割成一段一段的料栓向前流動，實現(xiàn)物料的輸送。整個控制系統(tǒng)采用PLC控制器，PLC具有可靠性高，抗干擾能力強，編程簡單易學(xué)，適應(yīng)性好，功能強大等優(yōu)點，可以很好地解決氧化鋁輸送過程控制中的安全、靈活、環(huán)保、經(jīng)濟等問題。關(guān)鍵詞PLC；氧化鋁粉濃相輸送；監(jiān)控ABSTRACTTODAYSAUTOMATIONTECHNOLOGYISDEVELOPINGRAPIDLY，REMAINTHEKEYBATTLEGROUNDINTHEFIELDOFINDUSTRIALAUTOMATIONCONTROLOFPLC，F(xiàn)ORALLKINDSOFAUTOMATICCONTROLEQUIPMENTPROVIDESARELIABLECONTROLAPPLICATIONSTHEMAINREASONISTHATITCANPROVIDESAFEANDRELIABLEFORTHEAUTOMATEDCONTROLAPPLICATIONANDMOREPERFECTSOLUTIONS，SUITABLEFORTHECURRENTINDUSTRIALENTERPRISEOFAUTOMATIONNEEDTHISTOPICRESEARCHISAPROGRAMMABLECONTROLLERPLCASTHECOREOFTHEAUTOMATICCONTROLEQUIPMENT，DESIGNAELECTROLYTICALUMINUMPRODUCTIONPROCESSOFALUMINAPOWDERCONVEYINGSYSTEMOFAUTOMATICCONTROLBECAUSEOFUSINGTRADITIONALMECHANICALCONVEYINGALUMINAPOWDERDUSTDURINGTHEPROCESSOFTRANSPORTATIONDAMAGE，POLLUTIONISSERIOUS，ALSOADDCAPACITYISNOTEASYTOCONTROL，LARGEENERGYCONSUMPTIONSOTHISTOPICINTHEDENSEPHASEPNEUMATICCONVEYINGTECHNOLOGY，DENSEPHASECONVEYINGALUMINAPOWDERTECHNOLOGYCHARACTERISTICSOFLONGTRANSMISSIONDISTANCE，LOWENERGYCONSUMPTION，LOWMATERIALINTHEPROCESSOFCONVEYINGBROKENREFINING，F(xiàn)LYINGMATERIALLOSSISSMALL，STABLEANDRELIABLEANDHIGHLYAUTOMATEDOPERATION，ETCDENSEPHASECONVEYINGTECHNOLOGYCONSISTSOFPRESSURETANKSYSTEM，DENSEPHASEANDCONSISTSOFAPLCAUTOMATICCONTROLEQUIPMENT，ETCITSWORKINGPRINCIPLEISAFTERTHEMATERIALINTOTHEPRESSURETANKINBOILINGSTATEBYTHECOMPRESSEDAIRPRESSURE，ANDMAINTAINTHISSTATE，TOENSURETHATTHEMATERIALINTOTHESPECIALINTHEDENSEPHASETUBEISCOMPRESSEDAIRINTOSECTIONBYSECTIONBOLTFORWARDFLOW，TRANSPORTTHEMATERIALDESIGNUSESTHEPLCCONTROLLER，PLCCONTROLLERWITHHIGHRELIABILITY，STRONGANTIINTERFERENCEABILITY，SIMPLEPROGRAMMING，GOODADAPTABILITY，POWERFULADVANTAGES，TOBEABLETOGETAGOODALUMINACONVEYINGPROCESSCONTROLOFRELIABLE，SAFE，F(xiàn)LEXIBLE，CONVENIENT，ECONOMICANDOTHERISSUESKEYWORDSPLCALUMINAPOWDERDENSEPHASECONVEYINGMONITORING目錄摘要1ABSTRACT21緒論111課題設(shè)計背景1111課題來源1112課題的目的和意義112研究現(xiàn)狀2121稀相輸送2122濃相輸送3123超濃相輸送32系統(tǒng)工藝控制要求521系統(tǒng)工藝過程522控制方法的選擇8221PLC的工作原理8222PLC的構(gòu)成823控制方案924控制電路11241提升機裝置測控電路11242濃相輸送測控電路12243除塵系統(tǒng)控制電路1325工藝設(shè)計目標133系統(tǒng)控制方案的選擇1431上位機1432PLC14321S7200概述14322S7200特點介紹15323控制功能的選擇16324S7200機型選擇17325PLC的I/O電路及外部接線1833系統(tǒng)儀表的選擇18331溫度儀表18332壓力儀表19333流量計的選擇19334物位儀表的選擇1934通訊方式1935下位機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖204軟件系統(tǒng)設(shè)計2241組態(tài)軟件22411組態(tài)軟件概述22412監(jiān)控中心結(jié)構(gòu)2242系統(tǒng)程序設(shè)計23421控制系統(tǒng)的程序框圖23422控制系統(tǒng)的流程圖25結(jié)論29參考文獻30附錄A氧化鋁輸送原理圖32附錄BPLC的I/O電路及外部接線33附錄C系統(tǒng)電氣圖34致謝351緒論首先本章從課題背景出發(fā)，然后對氧化鋁自動輸送系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀進行分析，最后完成系統(tǒng)的設(shè)計目標。11課題設(shè)計背景111課題來源金屬鋁在工業(yè)生產(chǎn)中是一種特別重要的原材料，金屬鋁及其鋁合金被普遍地應(yīng)用日用品、建筑材料、化學(xué)工業(yè)、電器、機械制造、甚至于航空工業(yè)、國防工業(yè)，和人們的生活息息相關(guān)。金屬鋁基本上通過電解氧化鋁過程制取，而本文討論的氧化鋁粉則是電解鋁工業(yè)的主要原材料。在電解鋁過程中，氧化鋁粉的輸送極為重要。當前我國大部分鋁廠的氧化鋁粉末輸送基本上使用皮帶輸送、稀相輸送和天車加料相結(jié)合的方式，這種方式輸送效率低下，自動化程度低，能耗高，對設(shè)備損耗大。氧化鋁粉末的飛揚，不僅造成原料浪費，一定程度上對環(huán)境有很大的污染，破壞電解槽的工藝制度。因此，為了解決這些缺陷，必須設(shè)計出一種先進的自動控制方法，使其實現(xiàn)氧化鋁粉末的自動輸送。另外，為了提高氧化鋁粉輸送的穩(wěn)定性和控制的自動化，輸送系統(tǒng)基本上采用遠程監(jiān)控，遠程調(diào)度。這樣能實現(xiàn)在現(xiàn)場輸送過程出現(xiàn)故障時，既可以派工作人員到現(xiàn)場排除故障，還可以通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行參數(shù)修改。該論文主要探討的是電解鋁生產(chǎn)過程的氧化鋁粉的自動輸送控制系統(tǒng)。與工業(yè)發(fā)達國家相比較，我國的技術(shù)裝備水平與其有很大差距。我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)裝備差，導(dǎo)致能源消耗大、產(chǎn)品質(zhì)量低。想要提高企業(yè)整體素質(zhì)，發(fā)展工業(yè)額自動化是很有效的方法。在這種趨勢下，要想做到大范圍的設(shè)備更新，國力財力一時承受不了。但是維持設(shè)備落后的現(xiàn)狀，想要通過拼設(shè)備生產(chǎn)，后果不堪設(shè)想。唯有應(yīng)采用電子技術(shù)改造傳統(tǒng)工業(yè)產(chǎn)業(yè)，把電子技術(shù)與傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)相結(jié)合，才是提高企業(yè)素質(zhì)、提高整體效益的最現(xiàn)實、最有效的途徑，才能成為工業(yè)強國。112課題的目的和意義在電解鋁過程中，氧化鋁粉的輸送從其動力來源可以分為機械式輸送和氣力式輸送。機械式輸送分為斗式提升機垂直提升、皮帶式輸送機和小車軌道式輸送機三種形式。這三種輸送形式被廣泛地運用到很多不同的工業(yè)生產(chǎn)中，在技術(shù)方面成熟牢靠。在氧化鋁的輸送過程中，這種方式對氧化鋁原料的質(zhì)量影響較小，氧化鋁不容易破損，很有利于電解鋁的生產(chǎn)。但是機械式輸送也其致命的弊端，機械設(shè)備成本昂貴，運行復(fù)雜，維修費用輸高，另外在整個運輸系統(tǒng)中氧化鋁粉的飛揚對整個車間造成很大的污染，氧化鋁粉飛揚后不好收集重新利用，長期下來，會有很大的能源浪費。機械式輸送的設(shè)備靈活性差，而且整套的設(shè)備投資費用很大。如果能改進這些缺點，鋁電解的整個工藝會達到一個很高的生產(chǎn)水平。所以在目前，很多鋁廠都逐漸采用了氣力式輸送，機械式的輸送逐漸被取代。本課題設(shè)計的氧化鋁粉末自動輸送系統(tǒng)，采用的是目前比較先進的濃相輸送技術(shù)。濃相氣力輸送，在鋁工業(yè)中主要用于氧化鋁粉或鋁合金粉的運輸，相比較傳統(tǒng)的機械式運輸方式，濃相輸送擁有以下幾點優(yōu)勢；能耗低，無粉塵飛揚，投資費用低、加料準備、控制方便、占地面積小等優(yōu)點，由于濃相輸送的安全可靠，效果極佳，以及被很多鋁廠采用，成為目前主流的輸送方式。濃相輸送技術(shù)的管道采用套管形式，在原有的管道里加入一個內(nèi)管，用作壓縮空氣的管道，外管輸送氧化鋁原料。在內(nèi)管上有特制的等距離一段一段的小孔，在運輸過程中，可以使氧化鋁粉被壓縮空氣切割成一小段一小段的料栓，控制氣流的速度，就可以控制料栓的長度。這種方式由于全程封閉在管道中，可以做到無粉塵飛揚，減少污染，通過控制氣流速度，可以使加料精確，減低能耗。濃相技術(shù)具備的這些特點，能夠滿足各鋁廠對氧化鋁原料輸送的需求，提高生產(chǎn)效率。12研究現(xiàn)狀在現(xiàn)在的鋁生產(chǎn)過程中，機械式的運輸方式已經(jīng)基本被淘汰，取而代之的是更穩(wěn)定更準確的氣力式輸送。氣力式輸送原理是以壓縮空氣為載體，使其與粉末狀的原料以一定的比例混合，在特殊的密閉的管道中通過氣力為動力源的運輸。與傳統(tǒng)的傳送相比較，這種輸送方式更靈活易控制，適用于遠距離的粉狀物傳送。在運輸過程中無損耗，還極大的方便了剩余粉料的處理。目前諸多行業(yè)都采用了氣力輸送方式，得到了很好的經(jīng)濟效益。氣力輸送氧化鋁粉末方式有三種稀相輸送、濃相輸送和超濃相輸送。121稀相輸送稀相輸送方式的原理是用0406MPA的壓縮空氣作為動力源，作用在氧化鋁粉上驅(qū)動運輸，通過倉式泵氧化鋁粉原料從儲料倉運送到高位倉。在現(xiàn)場垂直輸送部分中，氣流產(chǎn)生的阻力和氧化鋁粉所受的重力作用于一條直線上，由于這兩種作用力只能在輸送方向上影響物料，再加上在實際運輸過程中，物料顆粒運動的復(fù)雜性，氧化鋁粉末就以不規(guī)則的、相互交錯的方式運動。目前，很多鋁廠對氧化鋁粉還一直采用這種方式進行集中輸送。但是這種傳統(tǒng)的氣力輸送方式只應(yīng)用在卸料倉和儲存?zhèn)}之間的運送，不適用給電解槽供料。盡管這種方式操作簡單，設(shè)備成本低，占地小，但是解決不了氧化鋁粉輸送過程中的中心問題，這種方式已經(jīng)逐漸更完善的氣力輸送淘汰。122濃相輸送隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進步，電解鋁生產(chǎn)過程中，對氧化鋁粉末的要求更高，根據(jù)電解鋁的化學(xué)反應(yīng)條件，要求原料的質(zhì)量和表面積都要達到一定的指標，才能保證整個工藝的效率。在工藝過程中，標準的原料是顆粒較粗、比表面積較大的砂狀氧化鋁，從整個現(xiàn)場看來，稀相輸送技術(shù)的壓縮空氣源的動力不足以供應(yīng)標準的原料。濃相輸送技術(shù)很好的解決了稀相輸送技術(shù)的問題。濃相輸送中的一大核心是其特殊的濃相套管，另外濃相輸送中的壓縮空氣提供的氣流速度為1520M/S，物料流動一般為1015M/S，而氧化鋁的破損程度不到20。這種方式提高了粉末物的濃度，相應(yīng)的減少了壓縮空氣的使用，減少了能源消耗。濃相氣力輸送的動力源和稀相輸送相同，都是利用壓縮空氣運送物料。他們的不同點是稀相輸送的氣流速度高，濃相輸送是由壓力容器產(chǎn)生靜壓力，氣流速度相對較低。在氧化鋁粉的運輸管道中，當壓縮空氣的流速降到某一個臨界值時，流動阻相對力變大，輸送中氧化鋁粉末自然停止。此時管道內(nèi)氣流的有效通道減少，導(dǎo)致壓力變大，將停留的氧化鋁原料一層層地吹走。在這個過程中，管道內(nèi)氣流的有效通道逐漸增大，氣流相對壓力又將降低，運輸中的氧化鋁粉又將停止。在輸送管道中，將會持續(xù)這樣的周而復(fù)始，氧化鋁粉原料像沙丘移動式的逐漸輸送。這里需要注意一點，提供的壓縮空氣的氣流速度必須足夠大，克服物料懸浮正常輸送濃相氣力輸送技術(shù)能很好的滿足目前大部分鋁廠的工藝要求，它的根本問題是要保證氧化鋁原料在濃相管中保持持續(xù)流態(tài)化的同時，濃相管道保持通暢。由于經(jīng)過特殊制造的濃相管內(nèi)管上每隔一段距離開有一個特制孔，要想做到物料持續(xù)流態(tài)化，管道保持通道，只要保證空氣站的壓縮空氣的流速達到某一特定值。濃相技術(shù)還能確保供入電解槽中的物料的量更標準，更精確。123超濃相輸送目前氣力式輸送方式最先進的就是超濃相輸送，它根據(jù)氧化鋁的充氣性和流動性，運用一定壓力的空氣將卸料庫里的原料懸浮疏松，這時打開卸料閥，由于安裝的溜槽是有斜度的，在自身的重力作用下，被壓縮空氣懸浮松動的原料就會自動完成卸料。這種輸送方式很好的運用了懸浮疏松的物料能夠存在流動的趨勢這一特點，這種流動的趨勢就是物料的流態(tài)化。在當前的工藝中，使用一個多孔透氣層，以一定的比例將固體顆粒與空氣混合可以使物料轉(zhuǎn)化為類似的流動體狀態(tài)，這個過程又稱為物料的流態(tài)化。這里用到的多孔透氣層，又叫做沸騰板，它的結(jié)構(gòu)與濃相管類似。沸騰板把輸送通道分成兩部分，上面運輸物料，下層則輸入壓縮空氣。當這里沒有外部壓力的時候，氣體是常壓，由于物料沒有動力源，物料保持靜止；一旦氣腔中通入低氣壓的氣體，上層物料的空隙就瞬間被填滿，這時候調(diào)節(jié)氣流速度，直到打破粉末間的平衡。在這樣特定的情況下，粉料之間存在的內(nèi)摩擦都接近為零，從而達到理想的流體狀態(tài)。將粉末狀物料轉(zhuǎn)化成流體狀態(tài)，然后進行運輸?shù)姆绞?，就是目前氣力運輸方面最先進的超濃相輸送。與濃相輸送不同的一點是，超濃相輸送僅僅需要較低壓力的空氣疏松原料，而不用壓縮站的高氣壓空氣作為運輸?shù)膭恿Α?jù)有關(guān)資料介紹超濃相輸送中固體和氣體的比例非常高，一般為5001。由于所需的空氣壓力只用100PA即可，故離心風(fēng)機就可以滿足工藝要求。這就是濃相輸送的另一大優(yōu)點，設(shè)備要求簡單，只需提供風(fēng)動溜槽和離心風(fēng)機。一般來說，風(fēng)動溜槽是沒有運動的部件，不容易出現(xiàn)磨損，損壞的情況，還有就是它的顯密度非常大，可以做到高濃度、低速度輸送。因為管件的磨損不大，在運輸過程中的氣體對原料可以基本達到無損耗，這樣輸送到電解槽的原料完全可以達到標準需要的規(guī)格。另外，因為超濃相輸送所需的空氣壓力低，僅僅離心風(fēng)機就可以實現(xiàn)，在這個系統(tǒng)中，控制元件不多，而且操作起來容易上手，這樣就能做到工藝現(xiàn)場自動化。但是這種輸送技術(shù)龐大繁雜，我們國家目前還尚未徹底掌握這項輸送系統(tǒng)。2系統(tǒng)工藝控制要求21系統(tǒng)工藝過程在電解鋁工藝過程中，氧化鋁粉的輸送流程分為三部分一是卸料庫到上層料倉的輸送；二是上層料倉到下層料倉的輸送，這里包括氧化鋁粉的除塵系統(tǒng)；三是壓力罐的進料與打料的輸送過程。首先，啟動上層料倉的除塵系統(tǒng)、離心風(fēng)機和羅茨風(fēng)機，然后從卸料庫向溜槽卸料，溜槽中的氧化鋁粉在離心風(fēng)機的提供風(fēng)力下進入空氣提升機。當空氣提升機的氧化鋁粉到達規(guī)定的料位時候，啟動空氣提升機的提升，將提升機里的氧化鋁粉送入上層料倉。當上層料倉的氧化鋁粉到達高料位的時候，停止提升機的輸送過程，同時停止相應(yīng)的羅茨風(fēng)機和離心風(fēng)機等控制設(shè)備，等到上層料倉的料位下降至低料位時再繼續(xù)啟動提升機的輸料。在提升機停止后，開啟上層料倉處除塵器的排灰風(fēng)機，收集上層料倉飛揚的氧化鋁粉末。這時同時啟動上層料倉向下層料倉的打料過程，待下層料倉的氧化鋁粉到達高料位時停止。從卸料倉到上層料倉打料的工藝過程如圖21所示除塵器系統(tǒng)羅茨風(fēng)機啟動離心風(fēng)機啟動離心風(fēng)機關(guān)閉羅茨風(fēng)機關(guān)閉除塵器關(guān)閉圖21向上層料倉打料工藝過程當下層料倉的氧化鋁粉到達高料位的時候，開始啟動最后一部分，下料倉向壓力罐的打料過程。本設(shè)計使用了四個壓力罐，首先，需要選擇使用其中一個，這里以PV4為例。首先檢測閥9、閥36以及閥11是否關(guān)到位，離心風(fēng)機的出口閥N4、N2以及閥101是否開到位。然后打開閥30，當壓力罐的壓力滿足規(guī)定的壓力時關(guān)閉閥30，打開閥36和閥11，現(xiàn)在才能進行壓力罐的打料。啟動震動篩的電機使震動篩震動，打開下層料倉下的閥門，氧化鋁粉在離心風(fēng)機提供的風(fēng)力作用和震動篩震動作用下進入壓力罐。在壓力罐中的氧化鋁粉到達高料位時停止向壓力罐的打料。關(guān)閉下層倉的出料閥門，停止震動篩電機和離心風(fēng)機，關(guān)閉閥36和閥11，等到壓力罐的料位下降至低料位時再繼續(xù)啟動向壓力罐的打料過程。當電解槽有需要打料信號時，開始啟動壓力罐向電解槽的打料過程。先檢測壓縮空氣的壓力和閥門V7、閥門V8是否開到位，在達到要求時然后打開閥9、閥23、閥24以及閥25。當某個壓力管出現(xiàn)故障或者需要同時使用另外幾個壓力罐時，可以打開閥V9或者閥V1以及該路的通向電解槽的閥門進行調(diào)整，這樣以便設(shè)備的維修和打料的連續(xù)性及供料量需求。下料倉到壓力罐的打料過程如圖22所示選擇壓力罐檢查閥開/關(guān)是否到位運行壓力罐程序高料位信號到，開/關(guān)閥打料結(jié)束圖22下料倉到壓力罐的打料過程其它三個壓力罐的打料過程類似，這里整個現(xiàn)場工藝過程的詳細情況見附錄B氧化鋁輸送原理圖和流程圖。22控制方法的選擇隨著工業(yè)生產(chǎn)越來越依賴生產(chǎn)的自動化，PLC逐漸成為現(xiàn)在自動控制領(lǐng)域最實用的控制方法。PLCPROGRAMMABLELOGICCONTROLLER，中文翻譯為可編程邏輯控制器，屬于自動控制裝置，是一種嵌入式的工控機。PLC主要以順序控制，回路調(diào)節(jié)為輔，可以實現(xiàn)邏輯判斷、定時、計數(shù)記憶和算術(shù)運算等功能。既可以用開關(guān)量進行控制，還可以進行模擬量控制，另外基本都具備通信功能。PLC在工業(yè)生產(chǎn)過程中有著至關(guān)重要的作用，可以實現(xiàn)單、多臺設(shè)備的自動化控制。由于PLC的工作牢靠安全，操作易上手，運行速度快，擴展模塊靈活，通信功能強大，現(xiàn)在抗干擾能力強大，設(shè)備成本低，而且很好的滿足各個鋁廠電解鋁過程中氧化鋁原料的輸送供料過程，所以本課題選取PLC作為主要的控制方法，實現(xiàn)氧化鋁粉末的濃相輸送。221PLC的工作原理PLC的工作過程分為兩個部分輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新。每完成這兩個部分為一個周期。在輸入采樣過程，PLC依次掃描，讀入所有的輸入狀態(tài)和各種數(shù)據(jù)，同時把掃描到的信息存到I/O映象區(qū)中的相應(yīng)的單元里。輸入采樣之后，進行用戶程序執(zhí)行和輸出刷新過程。當用戶程序執(zhí)行時，PLC會按照從上到下的順序掃描用戶的程序。在PLC的工作過程中，CPU以某一特定的速度掃描著個過程周期。222PLC的構(gòu)成PLC的主機由CPU板、存儲器、輸入/輸出（I/O）模塊、電源等幾大部分構(gòu)成，可以相應(yīng)地配置象編程器、圖形顯示器、通信接口等外部設(shè)備，整個硬件構(gòu)成與微型計算機相仿。PLC有固定式和模塊式兩種。CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，以上所有的模塊都能依照規(guī)定組合。模塊組成的簡圖如圖23所示外設(shè)接口輸入部件輸出部件I/O擴展單元編程器其他外設(shè)I/O擴展接口存儲器CPU電源部件接收現(xiàn)場信號驅(qū)動受控元件AB圖23PLC的模塊組成23控制方案在電解鋁的工藝生產(chǎn)過程中，氧化鋁粉的運輸和供應(yīng)系統(tǒng)是很重要的部分。按照工藝的要求，為了防止運輸過程中物料堵死，這里的電氣元件和設(shè)備都可以做到自動逆向順序啟動和正向延時順序停車，還能實現(xiàn)聯(lián)鎖跟容錯的控制。在系統(tǒng)發(fā)生故障的時候，可以實現(xiàn)自動報警，在故障設(shè)備運行前的設(shè)備應(yīng)該馬上停止操作，關(guān)閉相應(yīng)的閥門、開關(guān)，故障設(shè)備后的設(shè)備按照延時的順序停止。另外，該控制系統(tǒng)應(yīng)當既能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制，也可以通過手動進行切換控制。在正常的生產(chǎn)過程或者常見的可以自動進行處理的故障時，可以實現(xiàn)PLC自動控制。如果出現(xiàn)非常規(guī)的生產(chǎn)要求或者日常設(shè)備維護時，就必須進行手動切換控制。為了避免大容量的電機啟動時產(chǎn)生的超負荷電流對供電電壓的影響，應(yīng)該錯開設(shè)備開啟時間，穩(wěn)定整個系統(tǒng)的運行。本課題設(shè)計的系統(tǒng)有四個壓力罐，一般情況可以只進行其中一個或幾個的打料，當電解鋁過程中的需求量增加時，會開啟全部的壓力罐?；蛘咂渲幸粋€出現(xiàn)問題時，通過打開各管道上的公共閥門，實現(xiàn)打料的不間斷。氧化鋁粉原料輸送系統(tǒng)有三個階段首先是原料從卸料庫傳輸至上層料倉的過程。在卸料庫上料后，羅茨風(fēng)機提供動力，使溜槽中的原料傳送到空氣提升機內(nèi)。這里通過一個電磁閥和羅茨風(fēng)機聯(lián)鎖控制構(gòu)成空氣提升機。這個卸料庫到上層料倉的傳輸過程如圖24所示羅茨風(fēng)機空氣提升機離心風(fēng)機氧化鋁粉卸料庫上層料倉圖24卸料庫到上層料倉傳輸過程接下來是上層料倉到下層料倉的輸送，因為上層料倉起到的是緩沖作用，所以該部分的輸送過程相對簡單，這里不作詳細說明；最后一個階段是壓力罐的濃相輸送過程，在這個輸送過程中空氣站的壓縮空氣作為所有的進料出料、輸送的動力源。下層倉到壓力罐輸送過程如圖25所示下層料倉振動篩離心風(fēng)機壓力罐壓縮空氣站電解槽濃相管圖25下層倉到壓力罐的輸送過程24控制電路根據(jù)控制系統(tǒng)工藝流程和控制要求，整個系統(tǒng)的控制電路分為三大部分空氣提升機測控電路、濃相輸送測控電路、除塵系統(tǒng)控制電路?，F(xiàn)分別敘述如下241提升機裝置測控電路在原料傳送過程中，第一階段是卸料庫到上層料倉的輸送。這部分主要通過空氣提升機作為主控裝備，這部分PLC控制系統(tǒng)的檢測回路由三處組成羅茨風(fēng)機出口差壓變送器、空氣提升機的平衡料柱上料位計和上層緩沖料倉上的料位計，通過羅茨風(fēng)機、壓縮空氣管上的壓力繼電器和電磁閥組成控制回路。這部分的測控電路圖如圖26所示羅茨風(fēng)機出口壓差檢測空氣提升機平衡料位檢測上層料倉料位檢測羅茨風(fēng)機電機空氣提升機電機電磁閥壓力繼電器檢測回路控制回路離心風(fēng)機電機圖26提升機裝置測控電路檢測回路的作用是檢測判斷羅茨風(fēng)機的高低壓，空氣提升機和上層料倉是否到達高料位、低料位，根據(jù)現(xiàn)場工作要求，判斷是否啟停相關(guān)聯(lián)設(shè)備的開關(guān)，閥門等。而控制回路的作用則是接通低壓配電柜內(nèi)對應(yīng)的MCC功能單元，可以實現(xiàn)壓力繼電器、電磁閥和風(fēng)機的啟停，從而達到控制的效果。通過協(xié)調(diào)這兩個回路來完成這一部分卸料倉到上層料倉的物料輸送。242濃相輸送測控電路壓力罐、濃相管和這兩個設(shè)備上的閥門共同組成濃相輸送的控制部分。這是整個系統(tǒng)中最為重要的設(shè)備。下面分別介紹該系統(tǒng)中的檢測回路和控制回路，檢測回路由壓力變送器，料位計以及閥門上的各種限位開關(guān)組成，主要測量壓力罐、濃相管還有壓縮空氣的壓力，料位等。相應(yīng)的控制回路包括壓力罐的下料閥、鐘罩閥、排氣閥、出料閥、助吹閥、噴吹閥、加壓閥和壓縮空氣管上的壓力繼電器構(gòu)成。這里檢測回路的作用是判斷壓力罐罐體、濃相管管道內(nèi)的壓力大小，壓力罐內(nèi)的料位的高低，根據(jù)現(xiàn)場工作要求，判斷是否啟停相關(guān)聯(lián)設(shè)備的開關(guān)，閥門等。而控制回路的作用則是接通低壓配電柜內(nèi)對應(yīng)的MCC功能單元，可以實現(xiàn)壓力繼電器、電磁閥和風(fēng)機的啟停，從而達到控制的效果，完成氧化鋁原料的濃相輸送。這部分的測控電路結(jié)構(gòu)圖如圖27所示檢測回路控制回路壓力罐壓力及料位檢測壓力變送器檢測料位計檢測電解槽檢測濃相輸送管道輸送檢測下料閥、鐘罩閥、排氣閥、出料閥、助吹閥、加壓閥、噴吹閥振動篩電機控制系統(tǒng)壓縮空氣控制系統(tǒng)圖27濃相輸送測控電路243除塵系統(tǒng)控制電路除塵系統(tǒng)處于上層料倉上方，在氧化鋁原料從卸料倉通過空氣提升機輸送至上層料倉時，除塵系統(tǒng)的作用是收集傳送過程中飛揚的粉末，減少能耗和環(huán)境污染。收集完畢后，在可以重新回收的時候，打開除塵器的排料閥，通過排灰風(fēng)機的動力返回至料倉和提升機。該部分的檢測回路由上下層料位的料位計以及空氣壓力器上的壓力變送器組成，主要測量料倉的料位高低和壓縮空氣的壓力。相應(yīng)的控制電路一般是離心電機、反吹電機和脈動電機構(gòu)成，根據(jù)現(xiàn)場工作要求，通過PLC控制閥門、壓力繼電器和風(fēng)機的啟停。這部分的測控電路如圖28所示上層倉料位檢測下層倉料位檢測壓縮空氣壓力檢測除塵器電機排灰風(fēng)機電機離心風(fēng)機電機壓縮空氣控制系統(tǒng)閥門檢測回路控制回路圖28除塵器控制系統(tǒng)測控電路25工藝設(shè)計目標1實現(xiàn)氧化鋁輸送系統(tǒng)的自動控制2在氧化鋁輸送系統(tǒng)中，完成各儀表控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、信號等的采集，以及檢查各設(shè)備的運行狀況；3掌握氧化鋁輸送控制要求，提出控制方案，完成硬件設(shè)計，根據(jù)工藝要求合理優(yōu)化，完成軟件要求的系統(tǒng)分析和編制，最終完成上位監(jiān)控系統(tǒng)，下位控制系統(tǒng)和中間通訊系統(tǒng)。3系統(tǒng)控制方案的選擇31上位機由于上位機的工作環(huán)境極度惡劣，所以在選取上位機時，沒有選用工業(yè)控制行業(yè)很流行使用的研華工控機。因為該系統(tǒng)規(guī)模不是太大，另外測量采集量和控制量的數(shù)量很少，所以考慮到經(jīng)濟投資，該課題采用了高配置的PC機。該類PC機具有可以很好的適應(yīng)工作現(xiàn)場，而且它的硬件配置高，擴展功能強大，很適用于本課題的氧化鋁粉自動輸送的監(jiān)控系統(tǒng)。32PLC根據(jù)前面工藝過程以及整個系統(tǒng)的控制方案，進行下位機PLC的選型。設(shè)備選型主要依據(jù)工藝控制過程的特點和要求。隨著近幾年自動化水平的發(fā)展，生產(chǎn)出了各種各樣的PLC，在原有的基礎(chǔ)上逐漸完善其功能。在選型方面，要做到選取的PLC必須要和工業(yè)控制系統(tǒng)構(gòu)成一個整體，相關(guān)設(shè)備應(yīng)該是可以集成，有比較易于擴充的功能，其硬軟件的功能和配備必須滿足該課題的控制要求。在目前的各鋁廠，已經(jīng)廣泛的采用PLC作為其主控制器，效果也特別明顯。這些鋁廠的自動化控制的水平、生產(chǎn)效率大幅度提高，另外能耗大大降低，車間的環(huán)境軟件大大減輕，投入的設(shè)備資金也相應(yīng)減少很多。目前運行的PLC一部分來自從外國引進，一部分來自國內(nèi)自己開發(fā)組裝。品種繁多，總體來說有幾十個系列，幾百種型號，由于它們所需要滿足的工業(yè)環(huán)境各有側(cè)重，導(dǎo)致它們的硬件結(jié)構(gòu)，需要的編程軟件都有所區(qū)別。所以在選型這一塊，重點是合理選擇，如果只因為性能好而自己對它們的技術(shù)特性掌握不好，當其運行在工藝系統(tǒng)發(fā)生故障時，根本不清楚是硬件哪塊出了毛病，軟件編程怎么修改，會很大的影響工業(yè)生產(chǎn)。因為在學(xué)校實驗室接觸過S7200，對該PLC的技術(shù)性能比較，所以選用了S7200，下面介紹一下該PLC。321S7200概述在相同的工業(yè)行業(yè)中，西門子公司的S7200系列小型PLC是比較領(lǐng)先的，在很多行業(yè)和場合的監(jiān)測和控制都能很穩(wěn)定牢靠，不管是在獨立運行時，還是有網(wǎng)絡(luò)檢測控制的時候。該控制器有一下幾個強大的功能表現(xiàn)安全牢靠、豐富的指令功能、便于上手、操作簡單、配置及擴展模塊強大等。322S7200特點介紹S7200系列小型PLC應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋了所有與自動檢測、自動化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機床、機械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護設(shè)備等。具有以下特點1體積小該系列的PLC的CPU基本尺寸為如下CPU221和CPU222，寬90MM，高80MM，深62MM；CPU224，寬1205MM，高80MM，深為62MM；CPU224XP，寬1400MM，高80MM，深62MM；CPU226，寬1960MM，高80MM，深62MM。2外形美觀在設(shè)計該系列的PLC時，為了達到靈活配置和外形美觀，整體設(shè)計成整齊的長方形。保證PLC的基本單元模塊和擴展單元模塊的深度跟高度相同，這里采用扁平的電纜連接在一起，然后經(jīng)過DIN導(dǎo)軌，構(gòu)成理想中的長方形。該設(shè)計吸取了整體式的PLC跟模塊式的PLC的長處，在外觀上做到整齊統(tǒng)一。3型號豐富西門子S7200系列PLC總共包括四種型號，八個不同的CPU。下表簡單介紹了一下各種型號、CPU的I/O點數(shù)，存儲空間，擴展模塊等。表31S7200模塊列表型號I/O點數(shù)存儲空間I/O擴展計數(shù)器通信功能模擬I/OCPU2216/46KB無4個/2個1個通訊口無CPU2228/66KB2個擴展4個/2個1個通訊口擴展至10路CPU22414/1016KB7個擴展6個/2個1個通訊口擴展至35路CPU224XP14/1022KB7個擴展2個通訊口擴展至38路CPU22624/1626KB7個擴展6個/2個2個通訊口擴展至35路其中CPU221、CPU222的價格比較便宜，可處理模擬量，但是由于都只能用作小型開關(guān)量的控制系統(tǒng)，不適合該論文中設(shè)計的氧化鋁粉的自動輸送系統(tǒng)；而CPU224包含更多的輸入輸出點，既可以處理開關(guān)量、模擬量，也適應(yīng)于要求較高的小型的自動化控制系統(tǒng)；CPU226為功能最強的單元，可滿足一些中小型復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。4配置靈活1S7200PLC擁有靈活的配置，一般情況下，用戶不僅可以選擇各種各樣的子系列PLC，還可以通過選擇不同的擴展模塊組建成功能特色不同的效果。可以給一個控制系統(tǒng)特別組建一個PLC，不僅可以很契合工藝要求，還能有很高的性價比。2S7200PLC的硬件配置和模塊式PLC同樣靈活，由于該控制器采取整體使得基本單元，這樣的結(jié)果比普通的更靈活，非常適合于小型、中小型控制系統(tǒng)。3S7200PLC的配置有24VDC傳感器電源、電流限定15A可供外部電源或接近開關(guān)、光電開關(guān)等傳感器電源。4S7200PLC的輸出方式有繼電器輸出、晶體管輸出倆種，用戶可根據(jù)需要選用。5S7200PLC可以通過EM227PROFIBUSDP擴展從站模塊，將其主控制系統(tǒng)連接至該網(wǎng)絡(luò)。5強大的功能盡管S7200PLC的體積很小，但是卻具備很強大的功能。以下簡單列舉一下其功能模塊豐富的模擬量、數(shù)字量模塊，還具有熱電偶、熱電阻模塊及工業(yè)以太網(wǎng)通訊處理等特殊功能模塊等。該系列的PLC采取是可插入式的子排，這樣的方式可以保值在基本單元模塊和擴展單元模塊更換時便捷。另外，還配備了存儲卡和后備電池，保證內(nèi)存不丟失。323控制功能的選擇1運算功能運算功能是每個PLC控制器最基本的功能，一般都可以進行編輯、計時、計數(shù)、數(shù)據(jù)移位、比較等功能；比較高級的則可以有大量的代數(shù)運輸，數(shù)據(jù)傳輸?shù)龋辉谖覈钕冗M的系列還具備PID等高級的運算功能。目前自動化監(jiān)控方面的技術(shù)越來越成熟，所以大部分的PLC都加入了與同位機、上位機的通信模塊，另外還有部分產(chǎn)品還具備和工廠數(shù)據(jù)通信的能力。2控制功能PLC的控制功能很強大，目前可以做到順序控制、PID控制運算、比值控制運算等。根據(jù)該系統(tǒng)中的工藝控制要求，這里使用PLC進行順序邏輯的控制。因此，這里很多細節(jié)都選用單回路或者多回路控制器解決模擬量的控制。在該設(shè)計當中，只有料位。壓力的模擬量輸入，沒有模擬量輸出。3通信功能在工藝控制系統(tǒng)中，PLC應(yīng)該支持各種現(xiàn)場總線和標準通信協(xié)議，并與工廠的管理網(wǎng)連接。另外，本系統(tǒng)中的通信總線選用458現(xiàn)場總線。4編程功能PLC的編程分為兩種離線編程和在線編程。首先，離線編程方式是指當編程正在編程時，CPU是暫時停止控制工藝現(xiàn)場，因為此時的編程器是和PLC共用同一個CPU的。而在線編程方式則是；編程和現(xiàn)場控制同時進行，在一個掃描周期內(nèi)，PLC和編程器交換一次數(shù)據(jù)，二者擁有各自單獨的CPU。324S7200機型選擇西門子S7200系列PLC的設(shè)備結(jié)構(gòu)為基本單元和擴展模塊結(jié)合。基本單元有CPU、存儲器、輸入輸出模塊。相對于整體式的基本單元，擴展模塊則靈活很多，該模塊內(nèi)部無電源，通過連接基本模塊的輸入輸出模塊組成整個系統(tǒng)配置。由于本設(shè)計里沒有模擬量輸出，下面介紹一下該系統(tǒng)中采用的數(shù)字量輸入輸出模塊和模擬量輸入模塊。1EM223S7200系列PLC的EM223模塊為數(shù)字量輸入輸出模塊。該模塊可以同時完成數(shù)字量輸入和數(shù)字量輸出。另外，輸入電路包括直流輸入、交流輸入；輸出電路類型有直流（晶體管或場效應(yīng)管）輸出、交流輸出、交直流輸出等。所有輸入/輸出電路類型可以有很多組合，這里應(yīng)該依據(jù)現(xiàn)場工藝的要求選用合適的組合，使系統(tǒng)配置更加靈活。2EM231EM231是該系列的模擬量輸入模塊。該模塊包括濾波、模數(shù)轉(zhuǎn)換、光耦合器組成。在工業(yè)現(xiàn)場，由于存在高強度的電磁干擾，所有光耦合器尤為重要，它既可以對設(shè)置多路轉(zhuǎn)換開關(guān)進行通道的切換、處理多通道的模擬量，還可以有效的屏蔽現(xiàn)場的電磁干擾。該系統(tǒng)中的溫度、壓力、料位等隨著工藝流程連續(xù)變化的物理量就是模擬量信號。在氧化鋁粉自動輸送系統(tǒng)中，因為CPU是不能識別采集的現(xiàn)場的模擬量，所有通過該模擬量輸入模塊對現(xiàn)場的模擬量進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，然后通過數(shù)字量輸送給PLC的CPU。在工藝現(xiàn)場有很多種類的模擬量，一般先通過現(xiàn)場的信號變送器統(tǒng)一成標準的信號，然后再送入生產(chǎn)過程的模擬信號多種多樣，所以，一般先用現(xiàn)場信號變送器把他們變成統(tǒng)一的標準信號，然后再送入EM231。3CPU本文選用CPU224XP型PLC，原因如下CPU224XP擁有較其他CPU更多的輸入輸出點，能處理開關(guān)量、模擬量，適用于要求高的小型控制系統(tǒng)。而且配備了一塊EM223型16/16數(shù)字量擴展模塊，兩塊EM231型模擬量擴展模塊。系統(tǒng)有了30路數(shù)字量輸入，26路數(shù)字量輸出，9路模擬量輸入，1路模擬量輸出，完全滿足的存儲其容量。在很契合系統(tǒng)設(shè)計的要求的同時，又減少了成本。PLC的基本框架結(jié)構(gòu)如圖31。CPU模塊CPU224XPEM223數(shù)字量模塊EM231模擬量模塊圖31PLC框架配置圖325PLC的I/O電路及外部接線PLC的輸入輸出地址和外部接線是一一對應(yīng)的，按照對應(yīng)的編號接線便可以使系統(tǒng)有序，其中這里的程序和硬件都有接線電路。這里以輸送系統(tǒng)中的第一部分為例畫出接線圖。從卸料倉到2000T上層料倉輸送過程控制系統(tǒng)中PLC的I/O電路外部接線見附錄B。33系統(tǒng)儀表的選擇在系統(tǒng)中的儀表包括測量儀表和執(zhí)行元件。檢測儀表包括溫度儀表、壓力儀表、料位計、流量計等，能夠?qū)ΜF(xiàn)場各設(shè)備參數(shù)、數(shù)據(jù)及各種信息的采集。執(zhí)行元件包括電磁閥和變頻器等，PLC在接收現(xiàn)場信號后通過執(zhí)行元件對現(xiàn)場進行控制。下面對系統(tǒng)中的檢測儀表進行選擇。331溫度儀表溫度測量是物體受熱程度的反應(yīng)，經(jīng)常會受到元件本身或者周圍環(huán)境的影響和約束，尤其是接觸式的測溫。傳熱的好壞、熱損失的等很多直接影響測量結(jié)果都應(yīng)該作為選用溫度計的條件。在工業(yè)中常用的溫度儀表有玻璃溫度計、壓力式溫度計、熱電偶、熱電阻。在該系統(tǒng)中對排灰風(fēng)機處排灰總管的溫度測量時我們使用WZP裝配式鉑電阻溫度儀，測溫范圍為200500；精度等級為A級。鉑電阻的優(yōu)點是精度高、穩(wěn)定可靠，尤其在氧化性介質(zhì)中，甚至在高溫下的物理、化學(xué)性質(zhì)都非常穩(wěn)定，測溫的精度也隨之穩(wěn)定。332壓力儀表在壓力測量中，有表壓、絕對壓力、負壓或真空度測量等。在工藝現(xiàn)場上基本上都是表壓測量，表壓，顧名思義就是絕對壓力和大氣壓的差。當被測壓力低于大氣壓時，就是負壓或真空度。在化工生產(chǎn)過程中測壓儀表很多，一般都有液柱式壓力計、電測式壓力計、彈性式壓力計。離心風(fēng)機出口壓力和羅茨風(fēng)機出口壓力采用ST3000900壓力變送器的STG940型號，測量范圍353500KPA。壓縮空氣總管壓力較高，所以采用ST3000900壓力變送器的STG960型號，測量范圍是07140MPA。333流量計的選擇在日程生產(chǎn)中，測量流量的方法一般分為三類速度式、容積式和質(zhì)量式。速度式流量計包括差壓式和轉(zhuǎn)子流量計等，它是通過測量管道內(nèi)流體的速度，從而間接測出流量的。容積式流量計包括橢圓齒輪、活塞式流量計等，這種流量計的原理和生活中利用量杯計量體積的原理類似?，F(xiàn)場生產(chǎn)中，通過容積積分的方法，直接測量出該流體的體積。質(zhì)量式流量計是現(xiàn)在工藝現(xiàn)場技術(shù)最成熟的儀表，品種豐富，有直接式和間接式兩種。本課題測的是氧化鋁流量，即流體的流量，現(xiàn)場常用的漩渦流量計，既可以進行遠距離的輸送、測量精度高，而且適合流體的測量，所以系統(tǒng)選用上海儀表的YFL00型QYXBM36999漩渦流量計。334物位儀表的選擇在化工生產(chǎn)中，物位儀表包括三種，即液位計，料位計和界面計。液位計就是測量液位的，料位計用來測量固體料位，界面計則是通過來測量不同密度的液體的分界面。目前，物位計的種類很多，分類方法也很多，可以選擇的儀表種類有80多種。經(jīng)過在成本，使用環(huán)境等方面考慮，本論文物位測量選取的是ML5004西門子超聲波雙點物位計7ML5004雙點物位計。該物位計是長量程雙點變送器，可以適用于用于各種介質(zhì)的物位監(jiān)測。34通訊方式一個控制系統(tǒng)必然要和上位監(jiān)控系統(tǒng)連接，這就涉及到通訊的方式。目前，工業(yè)上較為流行的是工業(yè)以太網(wǎng)通訊。隨著自動化水平和現(xiàn)場控制的要求的提高，控制系統(tǒng)的好壞不僅取決于PLC的CPU，另外PLC所處的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境也能很大的影響該控制系統(tǒng)的通行功能。本論文設(shè)計的系統(tǒng)通信系統(tǒng)由工業(yè)以太網(wǎng)、485現(xiàn)場總線、PLC通信模塊構(gòu)成。工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)包括網(wǎng)絡(luò)部件和PLC及PC的通訊模塊組成。以太網(wǎng)屬于局域網(wǎng)，專門針對計算機和其他相關(guān)設(shè)備之間的高速數(shù)據(jù)交換而設(shè)計。以太網(wǎng)最大寬帶為10MBPS至0100MBPS，完全能夠滿足眾多計算機、控制器以及其它設(shè)備的遠距離通訊。同時，以太網(wǎng)還為企業(yè)信息系統(tǒng)提供了訪問車間現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)的通道。通過以太網(wǎng)，用戶可以最大程度的實現(xiàn)不同設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換。458的現(xiàn)場總線作為常用的現(xiàn)場總線，能夠?qū)κ录o苛刻要求的數(shù)據(jù)進行傳輸，例如程序的上傳、下載，對等信息傳輸?，F(xiàn)場采用458現(xiàn)場總線、管理層為用工業(yè)以太網(wǎng)，這樣的系統(tǒng)可以完成在極其惡劣的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場下完全安全可靠的工作，可以24小時不停歇的工作，從而可以確保系統(tǒng)可以連續(xù)采集現(xiàn)場的信號，及時的處理傳入系統(tǒng)的數(shù)字信號。35下位機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖該系統(tǒng)上位機部分為有PC工業(yè)計算機、操作員工作站。下位機部分采用S7200系列構(gòu)成。下面簡單介紹下位機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如下圖32所示PC工業(yè)計算機操作員工作站N1，N2限位開關(guān)空氣提升機限位開關(guān)以太網(wǎng)CPU電源通訊接口存儲器DI1DI2AI1AI2DO1DO2擴展槽模塊鐘罩閥限位開關(guān)閥36限位開關(guān)V2V10限位開關(guān)以及其它閥門的限位開關(guān)空氣提升機平衡料位上層倉料位下層倉料位電解槽料位壓力罐料位壓縮空氣壓力壓力罐內(nèi)壓力繼電器繼電器繼電器除塵器電機除塵器排灰風(fēng)機電機除塵器排料閥空氣提升機電機羅茨風(fēng)機電機離心風(fēng)機電機離心風(fēng)機出口閥壓力繼電器運行指示燈、報警振動篩電機以及閥門壓縮空氣泵以及閥門電磁閥、氣動閥以及其它通道的各閥門圖32下位機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖4軟件系統(tǒng)設(shè)計41組態(tài)軟件411組態(tài)軟件概述隨著自動化控制在工藝生產(chǎn)中扮演越來越重要的角色，加上目前計算機的飛速發(fā)展和它的廣泛使用，人們開始把這兩者聯(lián)系到一起。由于很多現(xiàn)場的自動化設(shè)備的更新?lián)Q代，傳統(tǒng)的控制軟件已經(jīng)滿足不了更加更為嚴苛的工藝要求。因為傳統(tǒng)的工業(yè)控制軟件在運行過程中，如果出現(xiàn)故障或者被控對象有所變動，就需要修改源程序，但是因為編程設(shè)計人員的工作變動，只能讓新人修改程序。編過程的都知道，如果修改別人的源程序，那是非常困難的一件事情。所以人們開始把計算機和自動化控制聯(lián)系到一起，就出現(xiàn)了目前通用的工業(yè)組態(tài)軟件。它的出現(xiàn)給解決自動化設(shè)備更新?lián)Q代帶來的問題提供了一種嶄新的方法，它可以完美的解決傳統(tǒng)工業(yè)控制脫節(jié)的問題。工廠可以依據(jù)該系統(tǒng)控制要求自行任意組態(tài)，實現(xiàn)自動化控制過程。組態(tài)部分。組態(tài)軟件翻譯來自英文SCADA，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制的意思，所有也叫做組態(tài)監(jiān)控軟件系統(tǒng)軟件。組態(tài)軟件是在某個自動控制系統(tǒng)中對數(shù)據(jù)采集和控制的專用軟件。通過靈活的使用組態(tài)方式，可以為系統(tǒng)提供便捷的檢測控制，一般電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)等需要構(gòu)成建設(shè)控制的領(lǐng)域。在國內(nèi)，組態(tài)軟件沒有一個明確的定義，大概的意思是組態(tài)式的監(jiān)控軟件，它的核心內(nèi)容就是通過計算機信號對自動化設(shè)備或過程進行監(jiān)視、控制和管理。目前國內(nèi)外有很多品種，國際品牌包括CITECH、GENESIS64、WINCC，國內(nèi)品牌有世紀星、華富開物、組態(tài)王等?？紤]到性能和價錢，該論文的組態(tài)部分選用力控監(jiān)控組態(tài)軟件，原因如下品牌知名度，在許多項目中，往往是國外組態(tài)軟件的替代品，而且只要是接觸過組態(tài)軟件，基本上都知道力控組態(tài)軟件；辦事處多，本地化服務(wù)能力強；驅(qū)動豐富而且一般都比較可靠；性價比高?？梢娏毓I(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件完全能夠完成本次設(shè)計的。412監(jiān)控中心結(jié)構(gòu)監(jiān)控中心基本包括實時監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、遠程控制、參數(shù)設(shè)置和報警功能等。下面簡單畫出監(jiān)控中心結(jié)構(gòu)圖，如圖41所示監(jiān)控中心實時監(jiān)測數(shù)據(jù)分析遠程控制參數(shù)設(shè)置報警功能41監(jiān)控中心結(jié)構(gòu)圖42系統(tǒng)程序設(shè)計421控制系統(tǒng)的程序框圖本控制系統(tǒng)的程序框圖如圖42所示初始化主程序子程序除塵器系統(tǒng)卸料倉到上層料倉輸送控制系統(tǒng)壓縮空氣控制系統(tǒng)上層料倉到下層料倉輸送控制系統(tǒng)振動篩控制系統(tǒng)壓力罐控制系統(tǒng)濃相管控制系統(tǒng)報警控制系統(tǒng)離心風(fēng)機系統(tǒng)圖42整個氧化鋁輸送控制系統(tǒng)的程序框圖422控制系統(tǒng)的流程圖流程圖和程序框圖是軟件設(shè)計的重要部分，是編程本系統(tǒng)是編出梯形圖的重要依據(jù)。1當1區(qū)電解槽有打料請求時，系統(tǒng)從主程序轉(zhuǎn)向1區(qū)打料子程序，并運行子程序。本系統(tǒng)中一區(qū)打料對應(yīng)的壓力罐是PV4壓力罐，與起協(xié)調(diào)的壓力罐是PV3壓力罐，若一區(qū)打料結(jié)束，便返回主程序。其他七個區(qū)的打料過程和一區(qū)打料相同，只是對應(yīng)的設(shè)備號不同而已，下面以一區(qū)打料為例畫出流程圖。電解槽一區(qū)打料流程圖如圖43所示系統(tǒng)初始狀態(tài)所有閥門均為常態(tài)1區(qū)電解槽沒有高料位信號選擇1或2離心風(fēng)機選擇PV4壓力罐關(guān)閉閥V9、V7延時10秒打開閥V8返回主程序運行PV4壓力罐程序停止打料程序打料結(jié)束，返回主程序選擇PV3壓力罐報警1區(qū)高料位信號V9、V7關(guān)到位V8開到位1區(qū)高料位信號與PV4壓力罐程序類似YNNYNYNY圖431區(qū)打料流程圖2當上層料倉里的氧化鋁為低料位或系統(tǒng)剛開始啟動時，控制系統(tǒng)開始運行袋卸庫到上層料倉的加料程序，系統(tǒng)中所有就地箱選擇集中控制，在運行加料程序時可以選擇1或2離心風(fēng)機，氧化鋁粉料通過溜槽在離心風(fēng)機提供的氣源下進入空氣提升機，然后空氣提升機在羅茨風(fēng)機的帶動下將原料送入緩沖倉。加料流程圖如圖44所示系統(tǒng)初始狀態(tài)上層料倉無高料位信號選擇1或2離心風(fēng)機倉頂除塵系統(tǒng)運行羅茨風(fēng)機正常運行離心風(fēng)機正常運行N1開到位正常加料過程N1關(guān)到位離心風(fēng)機正常停車羅茨風(fēng)機正常停車除塵系統(tǒng)正常停車回到初始化狀態(tài)流程啟動按鈕有命令啟動倉頂收塵系統(tǒng)倉頂除塵不論是否正常運行啟動羅茨風(fēng)機啟動離心風(fēng)機打開離心風(fēng)機出口閥N1上層料倉有高料位信號關(guān)閉離心風(fēng)機出口閥N1關(guān)離心風(fēng)機關(guān)羅茨風(fēng)機停倉頂除塵系統(tǒng)本次加料程序結(jié)束報警報警并停系統(tǒng)NNNNNOYYYYY圖44加料流程圖3當上層料倉加料結(jié)束或者下層料倉低料位信號到時，系統(tǒng)開始運行從上層料倉到下層料倉的加料程序，其程序流程圖如圖45所示系統(tǒng)初始狀態(tài)下層倉無高料位信號選擇1或2離心風(fēng)機啟動信號啟動除塵器排灰風(fēng)機啟動壓縮空氣泵壓力檢測值05MPA打開V11、V12V11、V12開到位打開上層倉出口閥出口閥開到位延時20S下層倉高料位信號上層倉低料位信號關(guān)閉上層倉出口閥出口閥關(guān)到位出口閥關(guān)到位V11、V12關(guān)到位關(guān)除塵器排灰風(fēng)機關(guān)排風(fēng)機出口閥關(guān)閉壓縮空氣泵關(guān)閉V11、V12本次加料結(jié)束報警報警YYYYYYYYNNNNNNNNNNN圖45上層倉到下層倉的輸送流程圖結(jié)論在自動化技術(shù)高度發(fā)展的今天，如何整合全球的資源，借鑒發(fā)達國家的先進技術(shù)，為我所用，是我們所面臨的一個問題。本文研究的內(nèi)容是在氧化鋁濃相輸送的過程中，采取S7200系列PLC控制，通過上位機進行實時監(jiān)控，比較成功的解決了電解鋁過程中對氧化鋁粉末輸送的自動控制問題?？偨Y(jié)如下（1）回顧了PLC的發(fā)展歷程