畢業(yè)設(shè)計（論文）題目名稱電氣隧道窯的PLC控制系統(tǒng)學(xué)院名稱電子信息學(xué)院班級學(xué)號學(xué)生姓名指導(dǎo)教師摘要系統(tǒng)介紹了基于西門子可編程控制器（PLC）S7200和窯溫控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。硬件方面采用了CPU型號為224的S7200、K型熱電偶和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊EM231。熱電偶作為溫度的采集元件，采集的信號經(jīng)過EM231的處理后就可把數(shù)據(jù)送入PLC中進行處理。PLC通過PID算法，將輸出的數(shù)據(jù)傳送給EM232模塊，EM232輸出相應(yīng)的模擬量控制晶閘管的導(dǎo)通，從而實現(xiàn)溫度的自動控制。實驗結(jié)果表明，采用了PID調(diào)節(jié)思想程序的PLC系統(tǒng)，具有反應(yīng)速度快，超調(diào)量小，調(diào)節(jié)迅速，精度高等特點。關(guān)鍵詞溫度控制，可編程控制器，PIDABSTRACTTHISTHESISMAINLYINTRODUCESADESIGNOFTEMPERATURECONTROLSYSTEMWITHSIMATICPROGRAMMABLELOGICCONTROLLERPLCS7200ANDTHEKINGVIEWCONFIGURATIONSOFTWEUSETHEPLCS7200WITHCUP224、THEKTYPETHERMOCOUPLEANDTEMPERATUREMODULEEM231ASTHEHARDWARETHETHERMOCOUPLECANMEASURETHETEMPERATUREOFTHESTOVE,ANDTRANSLATETHETEMPERATURESIGNALTOTHEVOLTAGESIGNALANDTHENTHEEM232WILLTRANSMITITTOTHEPLCAFTERDISPOSINGTHESIGNALTHISSYSTEMUSEPOSITIONALTYPEPIDARITHMETICANDPULSEWIDTHMODULATIONMETHODOLOGYANDTHEPROCEDUREUSEIDEAOFCOARSEADJUSTMENTALGORITHMANDTHEFINEADJUSTMENTALGORITHMTHEPROCEDUREWILLRUNWITHDIFFERENTPIDPARAMETERINDIFFERENTCONDITIONTHEEXPERIMENTALRESULTSSHOWTHAT，THEPLCCANWORKRELIABLY,STABLYTHESYSTEMUSINGCOARSEADJUSTMENTALGORITHMANDTHEFINEADJUSTMENTALGORITHMCANGETABETTERRESULTTHATISFASTRESPONSE,SMALLOVERSHOOT,RAPIDADJUSTMENT,HIGHACCURACYTHEKINGVIEWISPOWERFUL,EASYTOOPERATEWECANSPECULATETHATCONFIGURATIONSOFTWAREWILLHAVEAGOODPROSPECTFORDEVELOPMENTKEYWORDSTEMPERATURECONTROL,PLC,PID,KINGVIEW目錄1引言111課題背景112研究意義22設(shè)計內(nèi)容及總體方案321設(shè)計要求322內(nèi)容概述323總體設(shè)計方案33加熱主電路設(shè)計531加熱主電路532硅鉬棒5321硅鉬棒參數(shù)及選型5322硅鉬棒的特點733可控硅8331簡介8332選型84電機主電路設(shè)計1041電機主電路1042電機選型10421選型10422電動機相關(guān)技術(shù)參數(shù)115硬件配置1251PLC的選擇12511西門子S720012512CPU224具體參數(shù)1352測溫模塊的選擇13521熱電偶模塊13522方案比較1753EM232模擬量輸出模塊186控制算法描述1961PID控制介紹1862PID控制算法2063PID在PLC中的應(yīng)用20631建立PID回路表20632對收入采樣數(shù)據(jù)進行歸一化處理20633對PID輸出數(shù)據(jù)進行工程量化處理2164PID參數(shù)整定217電氣控制原理圖2271PLC的I/O分配2272電壓調(diào)制器23721選型23722調(diào)壓器主要參數(shù)23723工作原理2373PLC外部接線圖（見附錄3、附錄4）248器件選型2581接觸器25811接觸器的工作原理25812選型2582低壓斷路器26821簡介26822斷路器選型2683熱繼電器2784快速熔斷器2885電阻、電容的選擇29851電壓上升率DV/DT的抑制29852整流晶閘管阻容吸收元件的選擇3086元器件清單（見附錄5）309系統(tǒng)軟件實現(xiàn)3191方案設(shè)計3192PID指令回路3193程序流程圖3294PLC程序（見附錄6）3395程序調(diào)試3310結(jié)論3411參考文獻3512致謝3613附錄37附錄1加熱主電路圖附錄2電機主電路設(shè)計附錄3PLC外部接線圖1附錄4PLC外部接線圖2附錄5元器件清單附錄6PLC程序附錄7電氣說明書1引言11課題背景溫度在工業(yè)生產(chǎn)中極其重要，任何物理變化和化學(xué)反應(yīng)過程都與溫度密不可分。溫度控制系統(tǒng)以溫度作為被控制量的反饋控制系統(tǒng)。在化工、石油、冶金等生產(chǎn)過程的物理過程和化學(xué)反應(yīng)中，溫度往往是一個很重要的量，需要準確地加以控制。除了這些部門之外，溫度控制系統(tǒng)還廣泛應(yīng)用于其他領(lǐng)域，是用途很廣的一類工業(yè)控制系統(tǒng)。溫度控制系統(tǒng)常用來保持溫度恒定或者使溫度按照某種規(guī)定的程序變化。對于不同生產(chǎn)情況和工藝要求下的溫度控制，所采用的加熱方式，燃料，控制方案也有所不同。例如冶金、機械、食品、化工等各類工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐等；燃料有煤氣、天然氣、油、電等。溫度控制系統(tǒng)的工藝過程復(fù)雜多變，具有不確定性，因此對系統(tǒng)要求更為先進的控制技術(shù)和控制理論。溫度控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、科研以及日常生活等領(lǐng)域占有重要的地位。溫度控制系統(tǒng)是人類供熱、取暖的主要設(shè)備的驅(qū)動來源，它的出現(xiàn)迄今已有兩百余年的歷史。期間，從低級到高級，從簡單到復(fù)雜，隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和對溫度控制精度要求的不斷提高，溫度控制系統(tǒng)的控制技術(shù)得到迅速發(fā)展。溫度控制系統(tǒng)在國內(nèi)各行各業(yè)的應(yīng)用雖然已經(jīng)十分廣泛，但從生產(chǎn)的溫度控制器來講，總體發(fā)展水平仍然不高，同日本、美國、德國等先進國家相比有著較大差距。成熟產(chǎn)品主要以“點位”控制及常規(guī)的PID控制器為主。它只能適應(yīng)一般溫度系統(tǒng)控制，難于控制滯后、復(fù)雜、時變溫度系統(tǒng)控制。而適應(yīng)于較高控制場合的智能化、自適應(yīng)控制儀表，國內(nèi)技術(shù)還不十分成熟，形成商品化并在儀表控制參數(shù)的自整定方面，國外已有較多的成熟產(chǎn)品。但由于國外技術(shù)保密及我國開發(fā)工作的滯后，還沒有開發(fā)出性能可靠的自整定軟件?？刂茀?shù)大多靠人工經(jīng)驗及現(xiàn)場調(diào)試確定。國外溫度控制系統(tǒng)發(fā)展迅速，并在智能化、自適應(yīng)、參數(shù)自整定等方面取得成果。日本、美國、德國、瑞典等技術(shù)領(lǐng)先，都生產(chǎn)出了一批商品化的、性能優(yōu)異的溫度控制器及儀器儀表，并在各行業(yè)廣泛應(yīng)用。目前，國外溫度控制系統(tǒng)及儀表正朝著高精度、智能化、小型化等方面快速發(fā)展。當前在控制領(lǐng)域中，雖然逐步采用了電子計算機這個先進技術(shù)工具，特別是石油化工企業(yè)普遍采用了分散控制系統(tǒng)（DCS）。但就其控制策略而言，占統(tǒng)治地位的仍然是常規(guī)的PID控制。PID結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠、使用中不必弄清系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。PID的使用已經(jīng)有60多年了，可見它的生命力之強，也說明了它的重要性。12研究意義隧道窯是現(xiàn)代化的連續(xù)式燒成的熱工設(shè)備，廣泛用于陶瓷產(chǎn)品的焙燒生產(chǎn)，在磨料等冶金行業(yè)中也有應(yīng)用。近年來,隨著國家能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整、環(huán)保措施的加強,越來越多的煤燒隧道窯面臨著改造和淘汰的可能。隧道窯屬于逆流操作的熱工設(shè)備，即窯車上的制品，由推車機的推動，在隧道內(nèi)連續(xù)或間歇移動，并完成預(yù)熱、燒成、冷卻過程。電窯的燒成工藝區(qū)段有1預(yù)熱帶2低溫帶3高溫帶4冷卻帶。如下圖所示圖11電窯燒成區(qū)段示意圖窯的各帶長度確定的一般原則1預(yù)熱帶長度應(yīng)根據(jù)排出廢氣溫度來確定，廢氣離開排煙機溫，溫度應(yīng)低于250；2燒成帶長度根據(jù)保溫時間來確定；3冷卻帶長度根據(jù)出窯制品的溫度來確定，一般應(yīng)低于100電能具有無污染的優(yōu)點，且都完全符合陶瓷模具燒成窯爐的能源選擇原則。在水電豐富,電價便宜的地區(qū)，可采用電作為能源燒成陶瓷模具。電能無污染,燒成中以輻射傳熱為主。陶瓷磨具窯爐按能源種類分為燃料窯爐和電熱窯爐兩大類，按燒成過程的工作方式分為連續(xù)式窯爐和間歇式窯爐。連續(xù)式窯爐包括隧道窯，輥道窯，推板窯。我國目前常用的為傳統(tǒng)的燃氣。燃料及電熱窯車式隧道窯。國際上新型隧道窯在我國陶瓷磨具行業(yè)尚未大量采用。間歇窯包括抽屜窯（車式窯），鐘罩窯，倒焰窯等。我國陶瓷磨具行業(yè)的大中型企業(yè)已經(jīng)采用了一批現(xiàn)代燃氣或燃料油抽屜及鐘罩窯，而大多數(shù)中小型企業(yè)仍以燃料煤為主，少數(shù)企業(yè)采用燃氣倒窯焰。2設(shè)計內(nèi)容及總體方案21設(shè)計要求干燥后的砂輪必須經(jīng)過燒成才能成為磨具砂輪，電窯的燒成工藝區(qū)段是1預(yù)熱帶2低溫帶3高溫帶4冷卻帶。系統(tǒng)采用硅鉬棒電加熱，電氣自動控制系統(tǒng)控制溫度；液壓推進器控制砂輪小車的進窯速度；電動機控制送風(fēng)機、排風(fēng)機和油泵?？刂葡到y(tǒng)由溫度控制系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)和PLC、電動機等組成。工藝要求1電窯功率160千瓦；2電窯最高溫度1300度；3油泵電機功率055千瓦。22內(nèi)容概述32米電加熱隧道窯是生產(chǎn)陶瓷砂輪的專用設(shè)備，裝機容量160KW，主電路采用星形接法，發(fā)熱元件采用硅鉬棒，三組加熱為獨立控制方式，工作溫度為1250，要求溫度的誤差為5，控溫電路設(shè)計為大功率晶閘管/調(diào)壓方式，并有適當?shù)谋Ｗo電路。1、三組加熱方式為獨立方式，根據(jù)硅鉬棒的特點，選擇主電路的晶閘管控溫方式。2按上述要求設(shè)計出電路圖并選擇元器件參數(shù)。3在繼電器基礎(chǔ)上設(shè)計PLC系統(tǒng)，并設(shè)計出PLC外圍硬件圖。4采用PLC現(xiàn)場調(diào)試。23總體設(shè)計方案系統(tǒng)框圖見圖21。圖21系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)隧道窯溫度控制系統(tǒng)基本構(gòu)成如圖21所示，它由硅鉬棒、傳感器、信號處理、A/D模塊、PLC主控系統(tǒng)、觸發(fā)模塊、可控硅（SCR）七部分組成。PLC是電阻爐溫度控制的主控核心。傳感器采集的硅鉬棒加熱對象的溫度信號，通過信號采集電路處理，A/D模塊，將模擬電壓信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，然后PLC將系統(tǒng)給定的溫度值與反饋回來的溫度值進行處理，通過過零觸發(fā)模塊，觸發(fā)可控硅（SCR）按一定的占空比導(dǎo)通，控制了硅鉬棒兩端的通電時間，實現(xiàn)電爐溫度控制。3加熱主電路設(shè)計31加熱主電路32米電加熱隧道窯是生產(chǎn)陶瓷砂輪的專用設(shè)備，裝機容量160KW，主電路采用星形接法，發(fā)熱原件采用硅鉬棒，三組加熱為獨立控制方式，工作溫度為1250，要求溫度的誤差為5，控溫電路設(shè)計為大功率晶閘管/調(diào)壓方式，并有適當?shù)谋Ｗo電路。電路圖如下斷路器QA1控制加熱系統(tǒng)的啟停。熔斷器FA1、FA2、FA3的作用有二其一，為了保護可控硅；其二，為整個加熱系統(tǒng)起到斷路保護的作用。阻容保護的作用是限制加在晶閘管上的正向電壓上升率DV/DT。圖31加熱主電路32硅鉬棒321硅鉬棒參數(shù)及選型表31硅鉬棒參數(shù)圖根據(jù)需要，本設(shè)計采用加熱元件型號如下硅鉬棒6MM/12MM冷端600MM熱端300MM共60支加熱方式采用3組晶閘管調(diào)壓、調(diào)功獨立控制。硅鉬棒的參數(shù)為15201AUVR額定電壓電阻028IAPKW工作電流功率裝機容量228KW601368KW故裝機容量設(shè)為160KW。322硅鉬棒的特點A硅鉬棒的化學(xué)性質(zhì)硅鉬棒在高溫氧化氣氛下，表面生成一層石英保護層防止硅鉬棒繼續(xù)氧化。當元件溫度大于1700時，石英保護層熔融，元件在氧化氣氛下，繼續(xù)使用，石英保護層重新生成。硅鉬棒不宜在400700范圍內(nèi)長期使用，否則元件會因低溫的強烈氧化作用而粉化。B硅鉬棒元件的安裝硅鉬棒元件在常溫下脆性較大，高溫時又有可塑性，所以U型棒最好是垂直懸掛安裝，若需水平安裝，請選用高溫耐火材料支撐，把硅鉬棒水平放置。元件圓錐部分一定要延伸到爐膛內(nèi)，硅鉬棒夾具不能一次擰的太緊，待元件升到高溫時，再次擰緊，這樣元件不易折斷，爐頂保溫性能要好，一般爐頂溫度不能超過300。夾頭導(dǎo)線與元件接觸電壓應(yīng)低于01V，為避免幅射熱傳到夾頭，夾頭下端和塞磚上面的距離不應(yīng)小于50MM。6元件不能長期使用170A，9元件不能長期使用300A。由加熱主電路圖可知調(diào)功方式由于單個硅鉬棒的工作電壓為152V，故可將20個硅鉬棒串聯(lián)。即15220304V380V，故硅鉬棒可正常工作。33可控硅331簡介可控硅又叫晶閘管。自從20世紀50年代問世以來已經(jīng)發(fā)展成了一個大的家族，它的主要成員有單向晶閘管、雙向晶閘管、光控晶閘管、逆導(dǎo)晶閘管、可關(guān)斷晶閘管、快速晶閘管，等等。今天大家使用的是單向晶閘管，也就是人們常說的普通晶閘管，它是由四層半導(dǎo)體材料組成的，有三個PN結(jié)，對外有三個電極圖2A第一層P型半導(dǎo)體引出的電極叫陽極A，第三層P型半導(dǎo)體引出的電極叫控制極G，第四層N型半導(dǎo)體引出的電極叫陰極K。從晶閘管的電路符號圖2B可以看到，它和二極管一樣是一種單方向?qū)щ姷钠骷?，關(guān)鍵是多了一個控制極G，這就使它具有與二極管完全不同的工作特性。圖32晶閘管基本結(jié)構(gòu)332選型加熱系統(tǒng)主回路采用兩只晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流電路中,控制晶閘管就可控制交流電力,以達到控制溫度的目的。晶閘管的觸發(fā)電路屬于過零觸發(fā)型,即晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通的時刻總是在電壓和電流過零的時刻,每次過零觸發(fā)導(dǎo)通輸出正弦波的數(shù)量是被控制的,由此連續(xù)調(diào)節(jié)輸出加熱功率來實現(xiàn)溫度的控制。由于輸出的是完整的正弦波,其輻射小,傳導(dǎo)干擾及負載的瞬態(tài)浪涌電流也最小。晶閘管的電流有效值（48）212SIN122UWTUWINIDTRR當0時，（49）3814202UIAR晶閘管的額定電流4157TAVII1707A3414A（410）考慮到安全余量，選取晶閘管的額定電流為500A（411）TI可控硅在門極無信號，控制電流IG為0時，在陽A一一陰K極之間加J2處于反向偏置，所以，器件呈高阻抗狀態(tài)，稱為正向阻斷狀態(tài)，若增大UAK而達到一定值VBO，可控硅由阻斷突然轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，這個VBO值稱為正向轉(zhuǎn)折電壓，這種導(dǎo)通是非正常導(dǎo)通，會減短器件的壽命。所以必須選擇足夠正向重復(fù)阻斷峰值電壓VDRM。在陽一一陰極之間加上反向電壓時，器件的第一和第三PN結(jié)J1和J3處于反向偏置，呈阻斷狀態(tài)。當加大反向電壓達到一定值VRB時可控硅的反向從阻斷突然轉(zhuǎn)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，此時是反向擊穿，器件會被損壞。而且VBO和VRB值隨電壓的重復(fù)施加而變小。在感性負載的情況下，如磁選設(shè)備的整流裝置。在關(guān)斷的時候會產(chǎn)生很高的電壓LDI/DT，如果電路上未有良好的吸收回路，此電壓將會損壞可控硅器件。因此，器件也必須有足夠的反向耐壓VRRM?？煽毓柙谧兞髌魅珉姍C車中工作時，必須能夠以電源頻率重復(fù)地經(jīng)受一定的過電壓而不影響其工作，所以正反向峰值電壓參數(shù)VDRM、VRRM應(yīng)保證在正常使用電壓峰值的23倍以上，考慮到一些可能會出現(xiàn)的浪涌電壓因素，在選擇代用參數(shù)的時候,只能向高一檔的參數(shù)選取。峰值電壓UF2U1414U311V則晶閘管額定電壓為（23）UF622933V考慮到安全余量，選擇晶閘管的額定電壓為1000V。故選取晶閘管型號為KP500A1000V型號說明KP500A1000V正反向重復(fù)峰值電壓級別額定通態(tài)平均電流系列表示普通的反向阻斷型表示閘流特性4電機主電路設(shè)計41電機主電路電機主電路如下所示三臺電機分別控制進風(fēng)機、排風(fēng)機、油泵。三臺電機分別用MA1，MA2，MA3代表。交流接觸器分別為QA11，QA12，QA13，BB1，BB2，BB3分別為三臺電機過載保護用的熱繼電器。QA8，QA9，QA10分別為三臺電機的主電路的隔離開關(guān)，QA0為主電源電路總開關(guān)。電窯運行時，首先閉合隔離開關(guān)QA10，通電使交流接觸器QA13吸合，窯車運行。當窯內(nèi)溫度過高時，需閉合隔離開關(guān)QA8，QA9，送風(fēng)排風(fēng)電機工作，排出熱風(fēng)。圖41電機主電路42電機選型421選型根據(jù)系統(tǒng)要求，排風(fēng)電機和進風(fēng)電機選擇型號為Y80M24型電動機，油泵電機選擇Y80M14型電動機。Y系列電動機是一般用途的全封閉自扇冷式鼠籠型三相異步電動機。安裝尺寸和功率等級符合IEC標準，外殼防護等級為IP44，冷卻方法為IC411，連續(xù)工作制（S1）。適用于驅(qū)動無特殊要求的機械設(shè)備，如機床、泵、風(fēng)機、壓縮機、攪拌機、運輸機械、農(nóng)業(yè)機械、食品機械等。Y系列電動機效率高、節(jié)能、堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩高、噪音低、振動小、運行安全可靠。Y80315電動機符合Y系列（IP44）三相異步電動機技術(shù)條件JB/T96161999。Y355電動機符合Y系列（IP44）三相異步電動機技術(shù)條件JB527491。Y80315電動機采用B級絕緣。Y355電動機采用F級絕緣。額定電壓為380V，額定頻率為50HZ。功率3KW及以下為Y接法；其它功率均為接法。電動機運行地點的海拔不超過1000M；環(huán)境空氣溫度隨季節(jié)變化，但不超過40；最低環(huán)境空氣溫度為15；最濕月月平均最高相對濕度為90；同時該月月平均最低溫度不高于25。422電動機相關(guān)技術(shù)參數(shù)Y80M24型電動機額定電壓380V額定電流20A額定功率075KW轉(zhuǎn)速1390R/MIN效率745功率因數(shù)076堵轉(zhuǎn)電流額定電流6A堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩23最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩23最小轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩17Y80M14型電動機額定電壓380V額定電流15A額定功率055KW轉(zhuǎn)速1390R/MIN效率73功率因數(shù)076堵轉(zhuǎn)電流額定電流6A堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩24最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩23最小轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩175硬件配置51PLC的選擇PLC的品牌有西門子、歐姆龍、三菱、AB、松下、日立、光洋等。但AB、松下、日立、光洋品牌的PLC在國內(nèi)的普及率遠不如西門子、三菱、歐姆龍。西門子的PLC編程的靈活性是三菱沒法比擬的，有很多功能西門子很容易實現(xiàn)，三菱卻不能。三菱的PLC編程比較容易上手，但是在大型的宏程序上，和西門子還是有差別的，大型的設(shè)備控制還是用西門子的會好些。在價格上小型機，西門子已經(jīng)國產(chǎn)化，價格相對較低。當然，其成功的關(guān)鍵也來自于產(chǎn)品的合格性與良好的服務(wù)態(tài)度。西門子PLC是更多消費者的首選品牌，因而選擇使用西門子的PLC來進行本設(shè)計。511西門子S7200S7200系列可編程控制器有CPU21X系列，CPU22X系列，其中CPU22X型可編程控制器提供了4個不同的基本型號，常見的有CPU221，CPU222，CPU224和CPU226四種基本型號。小型PLC中，CPU221價格低廉能滿足多種集成功能的需要。CPU222是S7200家族中低成本的單元，通過可連接的擴展模塊即可處理模擬量。CPU224具有更多的輸入輸出點及更大的存儲器。CPU226和226XM是功能最強的單元，可完全滿足一些中小型復(fù)雜控制系統(tǒng)的要求。S7200系列PLC可提供4種不同的基本單元和6種型號的擴展單元。其系統(tǒng)構(gòu)成包括基本單元、擴展單元、編程器、存儲卡、寫入器、文本顯示器等。本論文采用的是CUP224。它具有14個輸入點和10個輸出點。S7200系列的基本單元如表51所示。表51S7200系列PLC中CPU22X的基本單元型號輸入點輸出點可帶擴展模塊數(shù)CPU221640CPU222862個擴展模塊CPU22414107個擴展模塊CPU224XP24167個擴展模塊CPU22624167個擴展模塊512CPU224具體參數(shù)表52CPU224AC/DC/繼電器I/O特性數(shù)字量輸入14輸入數(shù)字量輸出10輸出模擬量輸入無模擬量輸出無允許最大的擴展I/O模塊7個模塊允許最大的智能模塊7個模塊脈沖捕捉輸入14單相計數(shù)器6，每個30KHZ兩相計數(shù)器4，每個20KHZ脈沖輸出2個20KHZ僅限于DC輸出52測溫模塊的選擇521熱電偶模塊熱電偶是一種感溫元件，它直接測量溫度，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，通過電氣儀表，轉(zhuǎn)換成被測介質(zhì)的溫度。熱電偶測溫的基本原理是兩種不同成份的材質(zhì)導(dǎo)體組成閉合回路,當兩端存在溫度梯度時,回路中就會有電流通過，此時兩端之間就存在電動勢熱電動勢，這就是所謂熱電偶是塞貝克效應(yīng)。常用熱電偶可分為標準熱電偶和非標準熱電偶兩大類。所調(diào)用標準熱電偶是指國家標準規(guī)定了其熱電勢與溫度的關(guān)系、允許誤差、并有統(tǒng)一的標準分度表的熱電偶，它有與其配套的顯示儀表可每點額定電流最大20A供選用。非標準化熱電偶在使用范圍或數(shù)量級上均不及標準化熱電偶，一般也沒有統(tǒng)一的分度表，主要用于某些特殊場合的測量。標準化熱電偶我國從1988年1月1日起，熱電偶和熱電阻全部按IEC國際標準生產(chǎn)，并指定S、B、E、K、R、J、T七種標準化熱電偶為我國統(tǒng)一設(shè)計型熱電偶。由于電加熱隧道窯溫度為12505。表53七種熱電偶溫度范圍J型熱電偶0760K型熱電偶01370T型熱電偶100400E型熱電偶01000R型熱電偶5001750S型熱電偶5001750B型熱電偶5001800因而采用的是K型熱電阻。經(jīng)分析可得溫度控制有兩種方案。方案一選擇西門子的熱電偶和EM231AI4X測溫模塊K型熱電偶將從隧道窯內(nèi)采集的溫度進行轉(zhuǎn)換，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，將數(shù)據(jù)傳送給EM231AI4X測溫模塊，EM231測溫模塊進行數(shù)據(jù)處理分析，再將處理完的數(shù)據(jù)送到PLC中。A）EM231AI4X熱電偶參數(shù)指標表54EM231AI4X熱電偶物理I/O數(shù)4個模擬輸入點耗電量自5VDC（自I/O總線）87MA自L204至288VDCLED指示燈24VDC電源供電良好ON無錯，OFF無24VDC電源，SFON模塊故障，閃爍輸入信號錯誤,OFF無錯模擬量輸入特性共模輸入范圍120VAC共模抑制120DB120VAC輸入類型浮地?zé)犭娕驾斎敕秶鸁犭娕碱愋瓦x一種S，T，R，E，N，K，J；電壓范圍/80MV輸入分辨率溫度01/01電壓15位加符號位測溫原理西格瑪三角模塊更新時間405MS線回路電阻（最大）100歐數(shù)據(jù)字格式電壓27648至27648輸入阻抗1M歐分辨率15（含符號位）基本誤差01FS冷節(jié)點誤差15B熱電偶連接圖51熱電偶接線圖CEM231熱電偶模塊傳感器檢測到溫度轉(zhuǎn)換成041MV的電壓信號，系統(tǒng)需要配置模擬量輸入模塊把電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號再送入PLC中進行處理。在這里，我們選用了西門子EM2314TC模擬量輸入模塊。EM231熱電偶模塊提供一個方便的，隔離的接口，用于七種熱電偶類型J、K、E、N、S、T和R型，它也允許連接微小的模擬量信號80MV范圍，所有連到模塊上的熱電偶必須是相同類型，且最好使用帶屏蔽的熱電偶傳感器。EM231模塊需要用戶通過DIP開關(guān)進行選擇的有熱電偶的類型、斷線檢查、測量單位、冷端補償和開路故障方向，用戶可以很方便地通過位于模塊下部的組態(tài)DIP開關(guān)進行以上選擇，如圖所示。本設(shè)計采用的是K型熱電偶，結(jié)合其他的需要，我們設(shè)置DIP開關(guān)為00100000。對于EM2314TC模塊，SW1SW3用于選擇熱電偶類型，見表53。SW4沒有使用，SW5用于選擇斷線檢測方向，SW6用于選擇是否進行斷線檢測，SW7用于選擇測量單位，SW8用于選擇是否進行冷端補償，見表53。為了使DIP開關(guān)設(shè)置起作用，用戶需要給PLC的電源斷電再通電。表55熱電偶類型選擇熱電偶類型SWISW2SW3J（默認）000K001T010E011R100S101N110/80MV111表56熱電偶其他設(shè)置DIP開關(guān)功能開/關(guān)狀態(tài)正向標定0SW5熔斷方向負定方向1啟動斷線測量電流0SW6斷線禁止斷線測量電流1攝氏0SW7測量單位華氏1冷端補償啟用0SW8冷端啟用冷端補償禁止1方案二選擇熱電偶和西門子的EM231模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊K型熱電偶將從隧道窯內(nèi)采集的溫度進行轉(zhuǎn)換，并把溫度信號轉(zhuǎn)換成熱電動勢信號，再通過溫度變送器將電信號轉(zhuǎn)換成標準的電信號010V的電壓信號，將標準電壓信號傳送給EM231模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，EM231模塊將收到的模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字量數(shù)據(jù)032000。EM231A/D模塊再將處理后的數(shù)字量數(shù)據(jù)傳送到PLC中，使PLC產(chǎn)生相應(yīng)的動作。522方案比較方案一設(shè)計簡單。熱電偶將采集的硅鉬棒加熱對象的溫度信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，再將相應(yīng)的電信號傳輸給EM231熱電偶模塊。方案二設(shè)計復(fù)雜，但價格較低。熱電偶將采集的硅鉬棒加熱對象的溫度信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號，電信號通過溫度變送器轉(zhuǎn)換成010V的標準電壓，再將標準的電壓信號傳輸給EM231模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊。EM231熱電偶模塊的市場價格比EM231模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊高很高，考慮到設(shè)計成本的要求，本著節(jié)約的要求，因而選擇方案二。53EM232模擬量輸出模塊表57EM232具體參數(shù)EM232參數(shù)表規(guī)格參數(shù)2路輸入12位精度功耗2W電源損耗5VDC消耗電流20MA從L70MA帶2路輸出20MAL電壓范圍第2級或DC傳感器供電204V280VLED燈指示24V電源狀態(tài)亮正常滅故障量程范圍電壓輸出10V電流輸出020MA數(shù)據(jù)字格式電壓3200032000電流032000分辨率量程電壓12位電流11位6控制算法描述61PID控制介紹PID控制一直是眾多的控制算法中應(yīng)用最為廣泛的控制算法，以其原理組成的控制器是自動控制系統(tǒng)設(shè)計中最為經(jīng)典的一種控制器。PID控制器以其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、可靠工作、調(diào)整方便而成為工業(yè)過程控制中不可替代的主要技術(shù)之一。PID調(diào)節(jié)包含三個部分比例調(diào)節(jié)、積分調(diào)節(jié)、微分調(diào)節(jié)。比例調(diào)節(jié)按比例反應(yīng)系統(tǒng)的偏差，系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了偏差，比例調(diào)節(jié)立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用以減少偏差。積分調(diào)節(jié)使系統(tǒng)消除穩(wěn)態(tài)誤差，提高無差度。微分調(diào)節(jié)反應(yīng)系統(tǒng)偏差信號的變化率，具有預(yù)見性，能預(yù)見偏差變化的趨勢，因此能產(chǎn)生超前的控制作用，在偏差還沒有形成之前，已被微分環(huán)節(jié)作用消除。如果一個PID回路的輸出M是時間T的函數(shù),則可以看作是比例項、積分項和微分項三部分之和。即0/TTCCINTALCMKEEDKDET以上各量都是連續(xù)量,第一項為比例項,最后一項為微分項,中間兩項為積分項。其中E是給定值與被控制變量之差,即回路偏差。KC為回路的增益。用PLC處理這樣的控制算式,即連續(xù)的算式必須周期性地采樣并進行離散化,同時各信號也要離散化。公式如下1/NCNNCSINNCDSNKSPVKTSVMXPV公式中包含9個用來控制PID運算的參數(shù)，其中PID回路增益C第N次采樣的設(shè)定值SP第N次采樣時刻的設(shè)定值V第N1次采樣時刻的設(shè)定值1采樣周期ST積分時間的比例常數(shù)I積分項前值MX微分項的比例常數(shù)D62PID控制算法圖61帶PID控制器的閉環(huán)控制系統(tǒng)框圖63PID在PLC中的使用使用PID回路指令的關(guān)鍵有三步（1）建立PID回路表；（2）對收入采樣數(shù)據(jù)進行歸一化處理；（3）對PID輸出數(shù)據(jù)進行工程量化處理。631建立PID回路表公式中包含9個用來控制和監(jiān)視PID運算的參數(shù)，在PID指令使用時要建立一個所謂的PID回路表，用來給這些參數(shù)分配一個存放的地址單元，回路表中所有的地址都是雙字地址。632對收入采樣數(shù)據(jù)進行歸一化處理用PLC控制PID回路時，要把實際測量收入量、設(shè)定值和回路表中的其他輸入?yún)?shù)進行標準化處理，即用程序把它們轉(zhuǎn)化為PLC能夠識別和處理的數(shù)據(jù)，也即把它們轉(zhuǎn)化為無量綱的歸一化純量和浮點數(shù)的格式。第一步，將工程實際值由16位整數(shù)轉(zhuǎn)化為實數(shù)，設(shè)模擬量AIW0,程序如下XORDAV0,AC0/清累加器AC0TDTAIW0,AC0/把整數(shù)轉(zhuǎn)化為雙整數(shù)DTRAC0,AC0/把雙整數(shù)轉(zhuǎn)化為實數(shù)第二步，將實數(shù)格式的工程實數(shù)實際值轉(zhuǎn)化為0010之間的無量綱相對值。ESTPANRAWNOUMOFSRR/為工程實際值的歸一化值；NOUMR為工程實際值在未進行歸一化處理的實數(shù)形式值。標準化分為雙極RAW性和單極性兩種。為補償值或偏置，單極性為00，雙極性為05PANS為值域大小，為最大允許值減去最小允許值，單極性為32000；雙極ESTOF性為64000。由于本設(shè)計采用的是單極性數(shù)據(jù)，故轉(zhuǎn)換公式為320/RAWNOUMR633對PID輸出數(shù)據(jù)進行工程量化處理程序執(zhí)行時把各個標準化為實數(shù)量用離散化PID算式進行處理，產(chǎn)生一個標準化實數(shù)運算結(jié)果。第一步，將回路輸出轉(zhuǎn)換為工程量標定的實數(shù)格式SPANOFMRESTNSCAL第二步,將已標定的實數(shù)格式的回路輸出轉(zhuǎn)化為16位的整數(shù)格式，并輸出。TURNCAC0,AC0/取整數(shù)DTIAC0,AC0/雙整數(shù)轉(zhuǎn)化為整數(shù)MOVWAC0,AQW0/把整數(shù)值送到模擬量輸出通道64PID參數(shù)整定根據(jù)經(jīng)驗PID參數(shù)設(shè)定如下015；35S；30MIN；0MINCKSTIDT7電氣控制原理圖71PLC的I/O分配表71I/O地址分配名稱代號地址PLC啟動按鈕SF1I00PLC停止按鈕SF2I01窯車啟動SF3I02窯車停止SF4I03窯車前進SF5I04窯車后退SF6I05進風(fēng)機啟動SF7I06進風(fēng)機停止SF8I07排風(fēng)機啟動SF9I10排風(fēng)機啟動SF10I11加熱啟動SF11I12加熱停止SF12I13極限位行程開關(guān)1BG1I14極限位行程開關(guān)2BG2I15運行指示PG2Q00停止指示PG3Q01加熱控制QA1Q02窯車啟動控制QA13Q03窯車前進控制KF1Q04窯車后退控制KF2Q05進風(fēng)機控制QA11Q06排風(fēng)機控制QA12Q07極限位（末端）報警PG4Q10極限位（始端）報警PG5Q1172電壓調(diào)制器721選型ZK30三相可控硅電壓調(diào)整器，是以數(shù)字技術(shù)為核心，采用數(shù)模結(jié)合技術(shù)，集移相觸發(fā)與過零觸發(fā)于一身，可以靈活地選擇觸發(fā)方式，使用可靠方便。儀表可與具有連續(xù)PID電流輸出的調(diào)節(jié)儀表配套使用，可作為冶金、機械、化工等行業(yè)中需要大功率的三相電加熱設(shè)備，如電窯、電爐的調(diào)壓、調(diào)功；用于需要三相整流、直流電機調(diào)速等場合，儀表也可使用于電感性負載。對硅鉬棒、硅碳棒類等加熱元件，因冷熱態(tài)電阻差較大，會帶來啟動瞬間電流過大，而容易損壞元件，而本儀表的附加擴展功能可以加裝自動軟啟動功能，使儀表開機時，輸入訊號很大而不致啟動電流太大。負載電流可以由小到大的緩慢上升，由于儀表核心采用邏輯電路，很好地解決了三相脈沖同步準確，保證了負載電流（電壓）的平衡。故選擇上海自動化儀表有限公司生產(chǎn)的ZK30三相可控硅電壓調(diào)整器722調(diào)壓器主要參數(shù)表72調(diào)壓器主要參數(shù)主要技術(shù)指標010MADC配用可控硅KP50500A輸入信號420MADC配用可控硅KP50500A軟啟動時間30150S20S輸出信號三相觸發(fā)脈沖幅值4V寬度100S電源電壓220VAC1050HZ過零觸發(fā)周期310S2S可調(diào)工作環(huán)境050可控硅觸發(fā)方式過零或移相觸發(fā)消耗功率約8W723工作原理儀表可以方便地用開關(guān)切換觸發(fā)方式，儀表當工作于移相觸發(fā)方式時，輸入信號送至與同步鋸齒波信號進行比較，以產(chǎn)生與輸入信號及反饋信號疊加的信號大小變化而自由移動的基本信號。同步鋸齒波信號來自A相同步交流，經(jīng)濾波移相得到的光滑正弦波，經(jīng)外同步鋸齒波電路而得到?；拘盘柨刂七壿嬰娐樊a(chǎn)生理想的三相正負半周的觸發(fā)脈沖，三相脈沖經(jīng)合成及功放再經(jīng)脈沖變壓器的隔離送至可控硅。73PLC外部接線圖（見附錄3、附錄4）熱電偶作為溫度的采集元件，采集的信號經(jīng)過EM231的處理后就可把數(shù)據(jù)送入PLC中進行處理。PLC通過PID算法，將輸出的數(shù)據(jù)傳送給EM232模塊，EM232輸出相應(yīng)的模擬量控制晶閘管的導(dǎo)通，從而實現(xiàn)溫度的自動控制。PLC是系統(tǒng)運行狀態(tài)的核心控制器，與加熱控制系統(tǒng)，電機控制系統(tǒng)，窯車控制系統(tǒng)均有連接。各控制按鈕和行程開關(guān)作為CPU224的數(shù)字量輸入，數(shù)字量輸出加熱的啟停，風(fēng)機的啟停，窯車的啟停和前進、后退，運行指示，極限位始末端的報警。8器件選型81接觸器接觸器是用來接通或分斷電動機主電路或其他負載電路的控制器，用它可以實現(xiàn)頻繁的遠距離自動控制。由于它體積小、價格低、壽命長、維護方便，因而用途十分廣泛。811接觸器的工作原理當交流接觸器線圈通電后，在鐵芯中產(chǎn)生磁通，由此在銑鐵氣隙處產(chǎn)生吸力，使銑鐵產(chǎn)生閉合動作，主觸點在銜鐵的帶動下閉合，于是接通了主電路。同時銜鐵還帶動輔助觸點動作，使原來斷開的輔助觸點閉合，而原來閉合餓輔助觸點斷開。當線圈斷電或電壓顯著降低時，吸力就消失或減弱，銜鐵在釋放彈簧作用下打開，主、輔觸電又恢復(fù)到原來狀態(tài)。這就是接觸器的工作原理。表81常見接觸器使用類別及其它典型用途表電流種類使用類別典型用途AC1無感或微感負載、電阻爐AC2繞線式電動機的啟動和分析AC3籠型電動機的啟動和分析交流（AC）AC4籠型電動機的啟動、反向制動DC1無感或微感負載、電阻爐DC3并勵電動機的啟動、反向制動直流（DC）DC5串勵電動機的啟動、反向制動812選型交流接觸器的選擇原則（1）對于55KW以下的電動機，其控制接觸器的額定電流約為電動機額定功率數(shù)值的23倍。（2）對于5511KW的電動機，其控制接觸器的額定電流約為電動機額定功率數(shù)值的2倍。（3）對于11KW以上的電動機，其控制接觸器的額定電流約為電動機額定功率數(shù)值的152倍。由于系統(tǒng)所用的電機額定功率較小，市面上流行的交流接觸器額定電流最小型號為9A，故選擇型號為CJX20910。型號說明如下CJX20910輔助觸點常開額定電流設(shè)計序號小型交流接觸器82低壓斷路器821簡介低壓斷路器也稱做自動開關(guān)或空氣開關(guān)，是低壓配電網(wǎng)絡(luò)和電力拖動系統(tǒng)中非常重要的開關(guān)電器和保護電路，它集控制和多種保護功能于一身。除了能完成接通和分斷電路外，還能對電路或電氣設(shè)備發(fā)生的短路、嚴重過載及欠電壓等進行保護，也可以用于不頻繁啟動電機。在保護功能方面，它可以與漏電器、測量、遠程操作等模塊單元配合使用完成更高級的保護和控制?，F(xiàn)在的斷路器還能提供隔離劑安全保護功能，特別是針對人身安全、設(shè)備安全，以及配電系統(tǒng)的可靠性方面都能滿足配電系統(tǒng)更高、更新的要求。斷路器是配電系統(tǒng)中主要的保護電器之一，也是功能最完善的保護電器，其主要作用是作為短路、過載、接地故障、失壓以及欠電壓保護。根據(jù)不同需要，斷路器可配備不同的繼電器或脫扣器。脫扣器是斷路器總體的一個組成部分，而繼電器，則通過與斷路器操作機構(gòu)相連的欠電壓脫扣器、分勵脫器來控制斷路器。低壓斷路器一般由脫扣器來完成其保護功能。822斷路器選型低壓斷路器的選擇原則如下（1）額定電流和額定電壓應(yīng)大于或等于線路、設(shè)備的正常工作電壓和工作電流。（2）熱脫扣器的整定電流應(yīng)與所控制負載（電動機）的額定電流一致。（3）欠電壓脫扣器的額定電壓等于線路的額定電壓。（4）斷路器選擇時電動機額定電流的225倍，整定電流是額定電流的15倍。1、加熱主電路中，斷路器QA1的額定電流須大于硅鉬棒額定電流，即大于150A。選擇DZ20系列斷路器，型號DZ20C160/3。過載保護電流160A。型號說明DZ20C160/3極數(shù)額定電流A經(jīng)濟性設(shè)計序號塑殼斷路器2、電機主電路中，電機的額定電流較小，斷路器QA8QA10根據(jù)需要,參考施耐德提供的樣本，如下電動機功率（KW）額定電流I（A）斷路器型號03712C65D4A05516C65D4A0752C65D6A1128C65D6A1537C65D10A2253C65D10A37C65D16A49C65D16A所以QA8、QA9選擇斷路器型號C65D6A，QA10選擇斷路器型號C65D4A3、主干路的QA0根據(jù)需要，選擇型號為DZ20C200/3，過載電流為200A。型號說明DZ20C200/3極數(shù)額定電流A經(jīng)濟性設(shè)計序號塑殼斷路器83熱繼電器熱繼電器是為了充分發(fā)揮電動機的過載能力，保證電動機的正常啟動和運轉(zhuǎn)，而當電動機一旦出項長時間過載時又能自動切斷電路，能隨過載程度而改變動作時間的電器。熱繼電器利用電流的熱效應(yīng)原理以及發(fā)熱元件熱膨脹原理設(shè)計，實現(xiàn)了三相交流電動機的過載保護。熱繼電器的選擇原則（1）通常，選取熱繼電器的額定電流為電動機額定電流的6080。（2）通常，當電動機啟動電流為其額定電流的6倍以及啟動時間不超過6S且很少連續(xù)啟動時，就可按電動機的額定電流選取熱繼電器。很多情況下電動機需要過載運行，可選擇電動機額定電流的12到15倍。（3）當電動機為重復(fù)且短時工作制時，要注意確定熱繼電器的允許操作頻率，因為熱繼電器的操作頻率是很有限的。施耐德LRD熱過載繼電器使用于交流50HZ/60HZ、電流01180A的交流電動機的過載與斷相保護。其主要參數(shù)如表82所示表82施耐德LRD熱過載繼電器參數(shù)表型號整定電流調(diào)節(jié)范圍型號整定電流調(diào)節(jié)范圍LRD01KN01016ALRD10KN46ALRD02KN016025ALRD12KN558ALRD03KN02504ALRD14KN710ALRD04KN04063ALRD16KN913ALRD05KN0631ALRD21KN1218ALRD06KN116ALRD22KN1624ALRD07KN1625ALRD32KN2332ALRD08KN254ALRD35KN3038A本設(shè)計選用熱繼電器的型號如表83所示表83符號名稱數(shù)量規(guī)格型號額定參數(shù)BB1熱繼電器1LRD07KN24ABB2熱繼電器1LRD07KN24ABB3熱繼電器1LRD07KN24A84快速熔斷器快速熔斷器是一種熔斷器的一種，快速熔斷器主要用于半導(dǎo)體整流元件或整流裝置的短路保護。由于半導(dǎo)體元件的過載能力很低。只能在極短時間內(nèi)承受較大的過載電流，因此要求短路保護具有快速熔斷的能力?？焖偃蹟嗥鞯慕Y(jié)構(gòu)和有填料封閉式熔斷器基本相同，但熔體材料和形狀不同，它是以銀片沖制的有V形深槽的變截面熔體?？焖偃蹟嗥鞯娜劢z除了具有一定形狀的金屬絲外，還會在上面點上某種材質(zhì)的焊點，其目的為了使熔絲在過載情況下迅速斷開?？焖偃蹟嗥骶屯怀觥翱臁?，也就靈敏度高，當電路電流一過載，熔絲在焊點的作用下，迅速發(fā)熱，迅速斷開熔絲，好的快速熔斷體其效率相當高，主要用來保護可控硅和一些電子功率元器件。熔斷器的額定電流可按以下方法選擇1、保護無起動過程的平穩(wěn)負載如照明線路、電阻、電爐等時，熔體額定電流略大于或等于負荷電路中的額定電流。2、保護單臺長期工作的電機熔體電流可按最大起動電流選取，也可按下式選取IRN1525IN式中IRN熔體額定電流；IN電動機額定電流。如果電動機頻繁起動，式中系數(shù)可適當加大至335，具體應(yīng)根據(jù)實際情況而定。3、保護多臺長期工作的電機（供電干線）IRN1525INMAXININMAX容量最大單臺電機的額定電流。IN其余電動機額定電流之和。系統(tǒng)中，快速熔斷器FA1FA3的作用是保護可控硅和對整個加熱系統(tǒng)起到斷路保護的作用，由于硅鉬棒的額定電流為150A。由分析可知，系統(tǒng)選型為RS32200A,額定電流200A，額定分斷電流200A，熔斷體額定電流200A，分斷能力100KA額定電壓380VAC，額定電壓380VAC可用于220VAC電路中。FA4根據(jù)電磁閥的額定電流來選擇，由于電磁閥的額定電流較小，一般為幾十MA到幾A不等。故FA4的額定電流選擇5A即可。型號如下RT1420,底座單極，額定電流20A。熔斷體額定電流4A，分斷能力100KA，額定電壓380VAC。額定電壓380VAC可用于220VAC電路中。85電阻、電容的選擇851電壓上升率DV/DT的抑制加在晶閘管上的正向電壓上升率DV/DT也應(yīng)有所限制,如果DV/DT過大，由于晶閘管結(jié)電容的存在而產(chǎn)生較大的位移電流，該電流可以實際上起到觸發(fā)電流的作用，使晶閘管正向阻斷能力下降，嚴重時引起晶閘管誤導(dǎo)通。為抑制DV/DT的作用，可以在晶閘管兩端并聯(lián)RC阻容吸收回路。在實際晶閘管電路中，常在其兩端并聯(lián)RC串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)常稱為RC阻容吸收電路。我們知道，晶閘管有一個重要特性參數(shù)斷態(tài)電壓臨界上升率DLV/DLT。它表明晶閘管在額定結(jié)溫和門極斷路條件下，使晶閘管從斷態(tài)轉(zhuǎn)入通態(tài)的最低電壓上升率。若電壓上升率過大，超過了晶閘管的電壓上升率的值，則會在無門極信號的情況下開通。即使此時加于晶閘管的正向電壓低于其陽極峰值電壓，也可能發(fā)生這種情況。因為晶閘管可以看作是由三個PN結(jié)組成。在晶閘管處于阻斷狀態(tài)下，因各層相距很近，其J2結(jié)結(jié)面相當于一個電容C0。當晶閘管陽極電壓變化時，便會有充電電流流過電容C0，并通過J3結(jié)，這個電流起了門極觸發(fā)電流作用。如果晶閘管在關(guān)斷時，陽極電壓上升速度太快，則C0的充電電流越大，就有可能造成門極在沒有觸發(fā)信號的情況下，晶閘管誤導(dǎo)通現(xiàn)象，即常說的硬開通，這是不允許的。因此，對加到晶閘管上的陽極電壓上升率應(yīng)有一定的限制。為了限制電路電壓上升率過大，確保晶閘管安全運行，常在晶閘管兩端并聯(lián)RC阻容吸收網(wǎng)絡(luò)，利用電容兩端電壓不能突變的特性來限制電壓上升率。因為電路總是存在電感的變壓器漏感或負載電感，所以與電容C串聯(lián)電阻R可起阻尼作用，它可以防止R、L、C電路在過渡過程中，因振蕩在電容器兩端出現(xiàn)的過電壓損壞晶閘管。同時，避免電容器通過晶閘管放電電流過大，造成過電流而損壞晶閘管。由于晶閘管過流過壓能力很差，如果不采取可靠的保護措施是不能正常工作的。RC阻容吸收網(wǎng)絡(luò)就是常用的保護方法之一。852整流晶閘管阻容吸收元件的選擇1電容的選擇C25510的負8次方IFIF0367IDID直流電流值由于系統(tǒng)整流側(cè)采用500A的晶閘管可以計算得C25510的負8次方50012525F故選用25F，1KV的電容器2電阻的選擇R24535/IF214856歐，可選擇10歐的電阻。PR15PFV2FC的平方10的負12次方R/2671895W其中PFV2U1520U三相電壓的有效值所以選擇10歐，10W的電容。86元器件清單（見附錄6）9系統(tǒng)軟件實現(xiàn)91方案設(shè)計具體方案如下圖91具體方案框圖PLC采用的是的S7200，CPU是224系列，采用狀態(tài)指示燈來顯示運行的狀態(tài)，分別是運行燈、停止燈、電源燈、硅鉬棒加熱燈、電機運行燈。通過指示燈的開關(guān)狀況判斷加熱爐內(nèi)的運行情況。K型傳感器負責(zé)檢測加熱爐中的溫度，把溫度信號轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的電壓信號，經(jīng)過PLC模數(shù)轉(zhuǎn)換后進行PID調(diào)節(jié)。將PID輸出值傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊（EM232），EM232根據(jù)采集的數(shù)據(jù)裝換成010V電壓。再轉(zhuǎn)換成010MA的電流信號來控制晶閘管調(diào)壓器，從而使隧道窯的溫度控制在1250左右。92PID指令回路表91PID指令回路表地址名稱說明VD100過程變量（PVN）必須在0010之間VD104給定值（SPN）必須在0010之間VD108輸出值（MN）必須在0010之間VD112增益（KC）比例常數(shù)，可正可負VD116采樣時間（TS）單位為S，必須是正數(shù)VD120采樣時間（TI）單位為MIN，必須是正數(shù)VD124微分時間（TD）單位為MIN，必須是正數(shù)VD128積分項前值（MX）必須在0010之間VD132過程變量前值（PVN1）最后一次PID過程運算變量值93程序流程圖程序包括三個部分，分別為一個主程序，兩個子程序及一個中斷程序，如圖所示。主程序子程序0中斷程序子程序194PLC程序（見附錄7）由于在系統(tǒng)中，PLC的功能主要體現(xiàn)在邏輯控制，并不復(fù)雜，所以采用簡單設(shè)計法來完成程序編寫。簡單設(shè)計法就是將輸出控制對象的邏輯函數(shù)轉(zhuǎn)換為梯形圖。95程序調(diào)試實際的編程過程中，由于疏忽或者考慮欠佳，總是不可避免的會出現(xiàn)很多不盡人意的地方，甚至是錯誤，不可能一次性就能順利完成，需要反復(fù)的修改才能達到預(yù)期的效果。所以PLC程序調(diào)試是一個很重要的過程，一定不可忽視。程序調(diào)試主要是模擬調(diào)試。模擬調(diào)試就是運用仿真軟件進行調(diào)試，基本形式和繪制的電路圖是一樣的，整個界面一目了然，輸入輸出都有信