畢業(yè)設(shè)計-高爐上料PLC自動控制

1、目 錄1 緒論v1.1 高爐上料plc自動控制的研究目的、意義v1.2 plc在自動控制中的現(xiàn)狀v1.3 plc控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)vi1.4 plc的發(fā)展以及對高爐上料的進(jìn)一步革新vii2控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計ix2.1 煉鐵工藝過程介紹ix2.2 高爐內(nèi)爐料還原反應(yīng)原理簡介x2.3控制方式的確定xi2.4操作方式xi2.5設(shè)計概述xii2.5.1 傳統(tǒng)控制方式xii2.5.1 plc的控制方式xii3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計xiv3.1微型計算機(jī)的選擇xiv3.2 plc的簡介xv3.21plc的基本結(jié)構(gòu)xv3.2.2plc的工作原理xvi3.3 plc的選型xvii3.3.1選型規(guī)則xvii3.3.

2、2系統(tǒng)選型注意事項(xiàng)xx3.4步進(jìn)電機(jī)的選擇xxi3.4.1步進(jìn)電機(jī)簡介xxi3.4.2步進(jìn)電機(jī)選型規(guī)則xxii3.4.3步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)xxii3.4.4plc實(shí)現(xiàn)與步進(jìn)電機(jī)的通信xxiii3.5料位傳感器高爐探尺xxiv3.5.1高爐探尺簡介xxiv3.5.2高爐探尺工作原理xxv3.6其他硬件配置xxv4 step 7與軟件編制xxvii4.1 plc程序設(shè)計步驟xxvii4.2編程環(huán)境xxix4.3編程語言錯誤！未定義書簽。4.4cpu選型xxx4.5擴(kuò)展模塊選型錯誤！未定義書簽。4.6i/o口分配xxxiii4.7順序功能圖xxxiv4.8系統(tǒng)梯形圖xxxvi內(nèi)容摘要：鋼鐵行業(yè)

3、是我國重工業(yè)之一，是我國的支柱產(chǎn)業(yè)。高爐上料是煉鐵生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，可靠完美的上料自動控制及數(shù)據(jù)采集對于高爐的順利穩(wěn)產(chǎn)、降低焦化、提高產(chǎn)量質(zhì)量起著重要的作用?，F(xiàn)在國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)都非常關(guān)注高爐產(chǎn)量如何提高的問題，也都在積極應(yīng)用高爐上料自動化系統(tǒng)。高爐上料自動化系統(tǒng)主要解決以下幾方面的問題：在工藝上要保證自動化系統(tǒng)能夠正確的按照料單進(jìn)行配料，并且能安規(guī)定的順序把料送進(jìn)高爐；在電氣設(shè)計上要保證系統(tǒng)有一定數(shù)目的檢測點(diǎn)，以保證給控制器能夠?qū)斎氲男盘栕龀鰷?zhǔn)確的處理并進(jìn)行對外控制；在軟件上要保證監(jiān)控系統(tǒng)的準(zhǔn)確可靠性?，F(xiàn)代高爐自動化主要是指儀表檢測及控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)和過程及管理用的計算機(jī)。即高爐“三電”

4、一體化。本系統(tǒng)主要設(shè)計的內(nèi)容包括：用step7編程軟件對s7-200 plc進(jìn)行編程、下載。step7是一個功能強(qiáng)大的編程軟件，支持梯形圖、語句表、功能塊圖編程語言，并采用類似于高級語言的編程模式，把主程序、子程序和中斷程序進(jìn)行了模塊化，增加了程序的可讀性，使編程人員和現(xiàn)場調(diào)試人員一目了然。另外step7支持便量表調(diào)試，把程序下載到plc后可以利用便量表認(rèn)為賦值的方式來模擬現(xiàn)場數(shù)據(jù)的輸入。關(guān)鍵詞：高爐上料； plc控制；plc編程；自動控制abstract: iron and steel industry is one of chinas heavy industry is a pillar

5、industry of our country. is an important link in iron making production of blast furnace, reliable and perfect feeding automatic control and data acquisition to the stable yield, reducing coking of blast furnace, improve the quality of production plays an important role. iron and steel enterprises a

6、t home and abroad are now very concerned about the problem of the blast furnace production of how to improve the also are actively used automation system of blast furnace. automation system of blast furnace mainly solve the problem of the following aspects: in the process to ensure that the automati

7、on system can correct carried out in accordance with the order material ingredients, and to send material to ann regulations order of blast furnace; on the electrical design to ensure that the system has a certain number of check points, to ensure that the incoming signal to the controller to be abl

8、e to make an accurate processing and external control; on the software to ensure the accuracy of the system reliability. modern blast furnace automation refers primarily to the instrument and control system, electric control system and process and management with computer. the blast furnace san dian

9、 integration. iron and steel industry is one of chinas heavy industry is a pillar industry of our country. is an important link in iron making production of blast furnace, reliable and perfect feeding automatic control and data acquisition to the stable yield, reducing coking of blast furnace, impro

10、ve the quality of production plays an important role. iron and steel enterprises at home and abroad are now very concerned about the problem of the blast furnace production of how to improve the also are actively used automation system of blast furnace. automation system of blast furnace mainly solv

11、e the problem of the following aspects: in the process to ensure that the automation system can correct carried out in accordance with the order material ingredients, and to send material to ann regulations order of blast furnace; on the electrical design to ensure that the system has a certain numb

12、er of check points, to ensure that the incoming signal to the controller to be able to make an accurate processing and external control; on the software to ensure the accuracy of the system reliability. modern blast furnace automation refers primarily to the instrument and control system, electric c

13、ontrol system and process and management with computer. the blast furnace san dian integration.this system main design content includes: use step7 programming software of s7-200 plc programming, download.step7 programming software, is a powerful support for ladder diagram, the statement table, funct

14、ion block diagram programming language, and use similar to the advanced language programming mode, the main program and subroutine has carried on the modularization and interrupt program, increases the readability of programs, programming and commissioning personnel be clear at a glance. in addition

15、 step7 support scale debugging, can use after the program downloaded to the plc and scale think assignment method to simulate the field data input.plc as the controller has the following characteristics, is especially suitable for industrial control, 1. easy to use , simple programming. 2. the funct

16、ion is strong, high cost performance.3. the hardware is complete, the user use convenient, strong adaptability. to achieve control requirements, the plc built-in ad conversion and matching pid arithmetic can achieve high control requirements.key words： the blast furnace feeding, plc control, plc pro

17、gramming, automatic cont1 緒論1.1 高爐上料plc自動控制的研究目的、意義高爐上料裝置是生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)，提高其自動化水平，可以大大減輕工人勞動強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，同時通過原料的精確配比，又可提升產(chǎn)品的品質(zhì)和質(zhì)量。本文簡要介紹了plc系統(tǒng)在高爐上料自動控制中的應(yīng)用。該系統(tǒng)用plc完成所有的過程控制、數(shù)據(jù)采集、自動調(diào)節(jié)、事故處理及報警等工作。工控機(jī)負(fù)責(zé)監(jiān)控和人機(jī)對話，plc和工控機(jī)通過動態(tài)數(shù)據(jù)交換，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通訊，控制與監(jiān)控分開，可靠性高。高爐上料為煉鐵高爐提供原料，其將來自料倉的各種原料按一定的配料比送到高爐內(nèi)進(jìn)行冶煉。整個上料過程大部分是順序邏輯控制，涉及到一些模

18、擬量控制，但沒有反饋，不構(gòu)成閉環(huán)過程控制，故而多采用可編程控制器（plc）進(jìn)行控制。主要作用是將煉鐵所需的各種原料源源不斷地送到高爐內(nèi)，保證高爐煉鐵的正常需要，而整個高爐上料卷揚(yáng)系統(tǒng)的核心就是料車的主提升設(shè)備。早期的傳動調(diào)速控制方法多采用串極、直流或轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速控制方式，設(shè)備簡單，造價低，維護(hù)方便等特點(diǎn)。高爐自動上料應(yīng)用非常普遍，長度是有限的，為把物料從槽下料倉搬運(yùn)到爐頂上，采用料車升降機(jī)，以提高生產(chǎn)效率。經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐表明，該設(shè)計思路正確，運(yùn)行可靠，能達(dá)到實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用的要求。中小型高爐上料主要是卷揚(yáng)料車上料，由于料車上料占地面積小，在中小高爐中得到廣泛的應(yīng)用，如中型高爐卷揚(yáng)系統(tǒng)采用雙電機(jī)控制，

19、小高爐采用單電機(jī)控制。卷揚(yáng)上料系統(tǒng)的主要過程是：各種原料經(jīng)過槽下配料后放入中間料斗，料車到料坑后，料斗把料放入料車，料斗閘門關(guān)到位后，料車啟動，到達(dá)爐頂。1.2 plc在自動控制中的現(xiàn)狀目前，隨著大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路等微電子技術(shù)的發(fā)展，plc已由最初一位機(jī)發(fā)展到現(xiàn)在的以16位和32位微處理器構(gòu)成的微機(jī)化pc，而且實(shí)現(xiàn)了多處理器的多通道處理。如今，plc技術(shù)已非常成熟，不僅控制功能增強(qiáng)，功耗和體積減小，成本下降，可靠性提高，編程和故障檢測更為靈活方便，而且隨著遠(yuǎn)程i/o和通信網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理以及圖象顯示的發(fā)展，使plc向用于連續(xù)生產(chǎn)過程控制的方向發(fā)展，成為實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的一大支柱?，F(xiàn)在，世

20、界上有200多家plc生產(chǎn)廠家，400多品種的plc產(chǎn)品，按地域可分成美國、歐洲、和日本等三個流派產(chǎn)品，各流派plc產(chǎn)品都各具特色。其中，美國是plc生產(chǎn)大國，有100多家plc廠商，著名的有a-b公司、通用電氣（ge）公司、莫迪康（modicon）公司。歐洲plc產(chǎn)品主要制造商有德國的西門子（siemens）公司、aeg公司、法國的te公司。日本有許多plc制造商，如三菱、歐姆龍、松下、富士等，韓國的三星（samsung）、lg等，這些生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品占有80%以上的plc市場份額。 經(jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)plc生產(chǎn)廠家約有三十家，國內(nèi)plc應(yīng)用市場仍然以國外產(chǎn)品為主。國內(nèi)公司在開展plc業(yè)務(wù)時

21、有較大的競爭優(yōu)勢，如：需求優(yōu)勢、產(chǎn)品定制優(yōu)勢、成本優(yōu)勢、服務(wù)優(yōu)勢、響應(yīng)速度優(yōu)勢。而可編程邏輯控制（plc）器具有以下鮮明的特點(diǎn)。非常適合工業(yè)用高爐上料自動控制系統(tǒng)。所以本系統(tǒng)選擇此控制器。1.3 plc控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)1） 使用方便，編程簡單采用簡明的梯形圖、邏輯圖或語句表等編程語言，而無需計算機(jī)知識，因此系統(tǒng)開發(fā)周期短，現(xiàn)場調(diào)試容易。另外，可在線修改程序，改變控制方案而不拆動硬件。2） 功能強(qiáng)，性能價格比高一臺小型plc內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件，有很強(qiáng)的功能，可以實(shí)現(xiàn)非常復(fù)雜的控制功能。它與相同功能的繼電器系統(tǒng)相比，具有很高的性能價格比。plc可以通過通信聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)分散控制，集中管

22、理。3） 硬件配套齊全，用戶使用方便，適應(yīng)性強(qiáng)plc產(chǎn)品已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進(jìn)行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。plc的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。plc有較強(qiáng)的帶負(fù)載能力，可以直接驅(qū)動一般的電磁閥和小型交流接觸器。硬件配置確定后，可以通過修改用戶程序，方便快速地適應(yīng)工藝條件的變化。4）可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)使用了大量的中間繼電器、時間繼電器，由于觸點(diǎn)接觸不良，容易出現(xiàn)故障。plc用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件元件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的

23、1/10-1/100，因觸點(diǎn)接觸不良造成的故障大為減少。plc采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，平均無故障時間達(dá)到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強(qiáng)烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，plc已被廣大用戶公認(rèn)為最可靠的工業(yè)控制設(shè)備之一。5）系統(tǒng)的設(shè)計、安裝、調(diào)試工作量少plc用軟件功能取代了繼電器控制系統(tǒng)中大量的中間繼電器、時間繼電器、計數(shù)器等器件，使控制柜的設(shè)計、安裝、接線工作量大大減少。plc的梯形圖程序一般采用順序控制設(shè)計法來設(shè)計。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復(fù)雜的控制系統(tǒng)，設(shè)計梯形圖的時間比設(shè)計相同功能的繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。plc的用戶程序可以在實(shí)驗(yàn)室模擬調(diào)試，

24、輸入信號用小開關(guān)來模擬，通過plc上的發(fā)光二極管可觀察輸出信號的狀態(tài)。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。6）維修工作量小，維修方便plc的故障率很低，且有完善的自診斷和顯示功能。plc或外部的輸入裝置和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)生故障時，可以根據(jù)plc上的發(fā)光二極管或編程器提供的信息迅速地查明故障的原因，用更換模塊的方法可以迅速地排除故。1.4 plc的發(fā)展以及對高爐上料的進(jìn)一步革新隨著plc應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大，plc技術(shù)及其產(chǎn)品結(jié)構(gòu)都在不斷改進(jìn)，功能日益強(qiáng)大，性價比越來越高。1）在產(chǎn)品規(guī)模方面，向兩極發(fā)展。一方面，大力發(fā)展速度更

25、快、性價比更高的小型和超小型plc。以適應(yīng)單機(jī)及小型自動控制的需要。另一方面，向高速度、大容量、技術(shù)完善的大型plc方向發(fā)展。隨著復(fù)雜系統(tǒng)控制的要求越來越高和微處理器與計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對plc的信息處理速度要求也越來越高，要求用戶存儲器容量也越來越大。2）向通信網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展plc網(wǎng)絡(luò)控制是當(dāng)前控制系統(tǒng)和plc技術(shù)發(fā)展的潮流。plc與plc之間的聯(lián)網(wǎng)通信、plc與上位計算機(jī)的聯(lián)網(wǎng)通信已得到廣泛應(yīng)用。目前，plc制造商都在發(fā)展自己專用的通信模塊和通信軟件以加強(qiáng)plc的聯(lián)網(wǎng)能力。各plc制造商之間也在協(xié)商指定通用的通信標(biāo)準(zhǔn)，以構(gòu)成更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。plc已成為集散控制系統(tǒng)（dcs）不可缺少的組

26、成部分。3）向模塊化、智能化發(fā)展為滿足工業(yè)自動化各種控制系統(tǒng)的需要，近年來，plc廠家先后開發(fā)了不少新器件和模塊，如智能i/o模塊、溫度控制模塊和專門用于檢測plc外部故障的專用智能模塊等，這些模塊的開發(fā)和應(yīng)用不僅增強(qiáng)了功能，擴(kuò)展了plc的應(yīng)用范圍，還提高了系統(tǒng)的可靠性。4）編程語言和編程工具的多樣化和標(biāo)準(zhǔn)化多種編程語言的并存、互補(bǔ)與發(fā)展是plc軟件進(jìn)步的一種趨勢。 plc廠家在使硬件及編程工具換代頻繁、豐富多樣、功能提高的同時，日益向map(制造自動化協(xié)議)靠攏，使plc的基本部件，包括輸入輸出模塊、通信協(xié)議、編程語言和編程工具等方面的技術(shù)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。plc的每一步發(fā)展都將對高爐上料自動

27、控制做出新的進(jìn)一步的革新，將使我國高爐煉鐵技術(shù)往更好的，更先進(jìn)的方面發(fā)展，我們將看到擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的中國的plc自動控制生產(chǎn)線出現(xiàn)在我們自己的沃土上。但是這將會耗費(fèi)數(shù)以萬計的高端知識人才的畢生努力。但是這是具有預(yù)見性的未來。革新，發(fā)展。2控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1 煉鐵工藝過程介紹 煉鐵方法主要有高爐法、直接還原法、熔融還原法等，其原理是礦石在特定的氣氛中（還原物質(zhì)co、h2、c；適宜溫度等）通過物化反應(yīng)獲取還原后的生鐵。本評價項(xiàng)目采用高爐還原法工藝。 高爐冶煉用的焦炭、礦石、燒結(jié)礦、球團(tuán)在原料場加工處理合格后，用皮帶機(jī)運(yùn)至高爐料倉貯存使用；各種原料在槽下經(jīng)篩分、計量后，按程序用皮帶機(jī)輸送到

28、高爐料車中，再由料車?yán)綘t頂加入爐內(nèi)；從高爐下部風(fēng)口鼓入熱風(fēng)(11501200)，高爐中的物料中的炭素在熱風(fēng)中發(fā)生燃燒反應(yīng)，產(chǎn)生具有高溫的還原性氣體(co、h2)。熾熱的氣流在上升過程中將下降的爐料加熱，并與礦石發(fā)生還原反應(yīng)。高溫氣流中的co、h2和部分熾熱的固定碳奪取礦石中的氧，將鐵還原出來。還原出來的還原鐵進(jìn)一步熔化和滲碳，最后形成鐵水。鐵水定期從鐵口放出。礦石中的脈石變成爐渣浮在液態(tài)的鐵面上，定期從渣口排出。反應(yīng)的氣態(tài)物質(zhì)為煤氣，從爐頂排出。高爐煤氣經(jīng)重力除塵器粗除塵后，經(jīng)降溫裝置降溫后進(jìn)入布袋除塵器精除塵，凈化后的煤氣經(jīng)煤氣主管、調(diào)壓閥組送往燒結(jié)、煉鋼廠烤包等。高爐冶煉的熱源主要來自于

29、焦炭燃燒。各種原料在爐內(nèi)進(jìn)行復(fù)雜的氧化還原反應(yīng)。高爐冶煉用風(fēng)由高爐鼓風(fēng)機(jī)供給，冷風(fēng)經(jīng)熱風(fēng)爐加熱后送給高爐。高爐冶煉主產(chǎn)品為鐵水，副產(chǎn)品為煤氣、爐渣等；高爐鐵水用鐵水罐運(yùn)往煉鋼廠，煉鋼停減產(chǎn)時富余的鐵水由鑄鐵機(jī)澆鑄成面包鐵。高爐煤氣經(jīng)兩級除塵凈化后，一部分用于熱風(fēng)爐，余下部分去燒結(jié)廠和煉鋼廠烤包等。下面給出工藝流程示意圖1：圖1 高爐工藝流程2.2 高爐內(nèi)爐料還原反應(yīng)原理簡介高爐是一種豎爐型逆流反應(yīng)器。在爐內(nèi)堆積成柱狀的爐料，受逆流而上的高溫還原氣流的作用，不斷的被加熱、分解、還原、軟化、熔融、滴落，并形成渣鐵融體而被分解。冶煉過程中爐內(nèi)料柱基本上是整體下降的，成為層狀下降和活塞流。1）塊狀帶：

30、爐料軟融前的區(qū)域，主要進(jìn)行氧化物的熱分解和氣體還原劑的間接還原反應(yīng)。2）軟融帶：爐料從軟化到熔融過程的區(qū)域，在軟融過程中，使間接還原反應(yīng)充分進(jìn)行，提高煤氣的利用率，減少了高爐下部耗熱量很大的直接還原量。3）滴落帶：渣鐵完全溶化后呈液滴落下，穿過焦炭層進(jìn)入爐缸之前的區(qū)域。渣鐵液滴在焦炭空隙間滴落的同時，繼續(xù)進(jìn)行還原、滲碳等高溫物料化學(xué)反應(yīng)，特別是非鐵元素的還原反應(yīng)。4）風(fēng)口燃燒帶：是燃料燃燒產(chǎn)出高溫?zé)崮芎蜌怏w還原劑的區(qū)域。這里還有一定數(shù)量的液體渣鐵與焦炭間的直接還原反應(yīng)在進(jìn)行。5）渣鐵儲存區(qū)：由滴落帶落下的渣鐵融體存放的區(qū)域。渣鐵間的反應(yīng)主要是脫硫、硅氧化的耦合反應(yīng)。6）高爐內(nèi)的還原反應(yīng)和分布：

31、按不同溫度分布區(qū)間和還原的主要反應(yīng)劃分，800為間接還原區(qū)；1000為直接還原區(qū)；8001000為兩種還原共存區(qū)。2.3控制方式的確定兩種控制方式：開環(huán)控制，閉環(huán)控制。如果系統(tǒng)的輸出端與輸入端之間不存在反饋，也就是控制系統(tǒng)的輸出量不對系統(tǒng)的控制產(chǎn)生任何影響，這樣的系統(tǒng)稱開環(huán)控制系統(tǒng)。閉環(huán)控制系統(tǒng)是基于反饋原理建立的自動控制系統(tǒng)。所謂反饋原理，就是根據(jù)系統(tǒng)輸出變化的信息來進(jìn)行控制，即通過比較系統(tǒng)行為（輸出）與期望行為之間的偏差，并消除偏差以獲得預(yù)期的系統(tǒng)性能。在反饋控制系統(tǒng)中，既存在由輸入到輸出的信號前向通路，也包含從輸出端到輸入端的信號反饋通路，兩者組成一個閉合的回路。因此，反饋控制系統(tǒng)又稱為

32、閉環(huán)控制系統(tǒng)。開環(huán)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，比較經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)是無法消除干擾所帶來的誤差。同開環(huán)控制系統(tǒng)相比，閉環(huán)控制具有一系列優(yōu)點(diǎn)。在反饋控制系統(tǒng)中，不管出于什么原因（外部擾動或系統(tǒng)內(nèi)部變化），只要被控制量偏離規(guī)定值，就會產(chǎn)生相應(yīng)的控制作用去消除偏差。因此，它具有抑制干擾的能力，對元件特性變化不敏感，并能改善系統(tǒng)的響應(yīng)特性。但反饋回路的引入增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且增益選擇不當(dāng)時會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。為提高控制精度，在擾動變量可以測量時，也常同時采用按擾動的控制（即前饋控制）作為反饋控制的補(bǔ)充而構(gòu)成復(fù)合控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用開環(huán)控制，由于系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能簡單實(shí)用，所以在當(dāng)今中國非常經(jīng)常的應(yīng)用。2.4操作方

33、式高爐上料系統(tǒng)的操作方式根據(jù)工作狀態(tài)可分為三種操作方式：(1)點(diǎn)動操作點(diǎn)動操作方式下，操作人員必須長按按鈕，系統(tǒng)才會進(jìn)行相應(yīng)動作，這種方式主要是由于設(shè)備的調(diào)試。(2)手動操作手動操作方式下，操作人員每一次操作按鈕，系統(tǒng)就會產(chǎn)生相應(yīng)的動作，這種方式可以用于設(shè)備的調(diào)試，最主要的還是用于排除故障時的操作。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或物流不暢時，上料系統(tǒng)轉(zhuǎn)入手動生產(chǎn)，直到排除故障，再切換到自動生產(chǎn)。(3)半自動操作通過按鈕實(shí)現(xiàn)上料、卸料的單步自動控制。(4)全自動操作當(dāng)檢測到爐內(nèi)缺料時，操作臺通過按鈕實(shí)現(xiàn)上料、開門、小車上下行的全部自動控制。通過計算機(jī)可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的按步順序的自動控制過程，是主要生產(chǎn)方式。2.5

34、設(shè)計概述2.5.1 傳統(tǒng)控制方式在煉鐵高爐的生產(chǎn)中，主令控制器是卷揚(yáng)最為關(guān)鍵的核心控制設(shè)備，一旦上料的主卷揚(yáng)發(fā)生故障維護(hù)及調(diào)整非常麻煩，將直接導(dǎo)致整個煉鐵高爐生產(chǎn)的停滯，造成高爐上料中斷，給煉鐵生產(chǎn)帶來重大經(jīng)濟(jì)損失。目前，國內(nèi)煉鐵高爐主卷揚(yáng)控制方式還普遍采用傳統(tǒng)的lk系列機(jī)械觸點(diǎn)工作模式，在實(shí)際使用過程中存在著許多先天性的缺限和不足，如故障率高、精確度差、調(diào)整費(fèi)時、不適應(yīng)自動化生產(chǎn)需要等等弊端。隨著計算機(jī)技術(shù)、自動化控制技術(shù)迅猛發(fā)展，越來越多現(xiàn)。高爐生產(chǎn)對可靠性要求極高，當(dāng)上料系統(tǒng)故障或物流不暢通時，高爐不能長時間停止生產(chǎn)，必須及時排除故障，使生產(chǎn)得以進(jìn)行。自動工作方式是以上料系統(tǒng)無故障、pl

35、c控制器完好為前提，因此，上料系統(tǒng)除了具備自動方式外，還要保留手動、機(jī)旁、調(diào)試方式。2.5.1 plc的控制方式plc主要實(shí)現(xiàn)自動控制，是主要生產(chǎn)方式，手動方式是輔助生產(chǎn)方式，機(jī)旁和調(diào)試方式用于單機(jī)操作和試機(jī)。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障或物流不暢時，上料系統(tǒng)轉(zhuǎn)入手動生產(chǎn)，直到排除故障，再切換到自動生產(chǎn)。特別強(qiáng)調(diào)的是，在手動工作時，plc也要處于運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)時監(jiān)測并跟蹤物料信息，對物料信息采取掉電記憶，以便轉(zhuǎn)入自動時，真實(shí)再現(xiàn)物料信息，使自動生產(chǎn)得到以順利進(jìn)行。本次設(shè)計主要是針對槽下卷揚(yáng)上料部分設(shè)計，高爐料鐘裝料系統(tǒng)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展及普及應(yīng)用，采用plc作為主控制實(shí)現(xiàn)高爐上料系統(tǒng)的自動控制成為技術(shù)進(jìn)步的

36、必然。它有效解決了傳統(tǒng)繼電控制的缺陷，提高高爐上料系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)用性、可靠性和自動化，為高爐的穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)創(chuàng)造了技術(shù)和設(shè)備條件?；趐lc的種種優(yōu)勢，本系統(tǒng)運(yùn)用plc實(shí)現(xiàn)這一復(fù)雜的開環(huán)控制的高爐上料控制。此外，plc還具有其他的有利于工業(yè)環(huán)境的復(fù)雜變化，plc是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)計算機(jī)，由于它具有可靠性高、編程方便、抗干擾能力強(qiáng)、維修方便等特點(diǎn)，廣泛用于各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程的控制。近年來，plc更是以其高可靠性、高性能的特點(diǎn)在高爐上料系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。用plc控制高爐上料系統(tǒng)的動作程序及過程參數(shù)，采用數(shù)字定時器代替時間繼電器、中間繼電器。該控制系統(tǒng)能產(chǎn)生24v直流電壓，提供

37、給直流電磁閥。用位移傳感器等來實(shí)現(xiàn)動作程序和過程程序的切換，并進(jìn)行比例壓力和比例流量控制。3 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計3.1微型計算機(jī)的選擇pc與plc的比較：plc之淵源ieee將plc定義為-具有編程能力的固態(tài)控制系統(tǒng)，類似于繼電器邏輯系統(tǒng)。繼電器邏輯或梯形圖，名稱的來由是因?yàn)槭褂美^電器控制工業(yè)設(shè)備。不同于硬聯(lián)線系統(tǒng)（hard-wired），它具有更強(qiáng)的簡易性。繼電器邏輯多被用于設(shè)計電機(jī)線路和繼電器整體控制盤。繼電器邏輯被稱為梯形圖邏輯是因?yàn)榫帉懗鰜淼某绦蛳袷翘葑?，這與其他高級編程語言如c+或basic等大不相同，高級語言采用的是文字?jǐn)?shù)字式的字符。plc技術(shù)之所以盛行了30多年，特點(diǎn)包括：過程執(zhí)

38、行的實(shí)時性；讀、寫輸入輸出（i/o）值的實(shí)時性；能保證執(zhí)行和繼續(xù)操作的魯棒性和可靠性；保護(hù)控制代碼和執(zhí)行不受外來影響；功能獨(dú)立，保證控制響應(yīng)的專一性。plc處理能力的成本在下降，通信能力在增強(qiáng)，開放式的系統(tǒng)正在被廣泛接受。總共具有32點(diǎn)i/o的nanoplc，網(wǎng)絡(luò)通信能力不斷增強(qiáng)；而具有129點(diǎn)i/o的microplc，在功能上則更加完善。根據(jù)一項(xiàng)arcadvisorygroup的研究，小型plc通過網(wǎng)絡(luò)配置性能替代大型plc已成發(fā)展趨勢，其原因包括可靠性、簡易聯(lián)線以及可測量性。同樣，軟件的進(jìn)步也使用戶能夠容易地進(jìn)設(shè)定和使用，plc也可承擔(dān)更多的邏輯控制。arc報告中還提到，另一發(fā)展趨勢是精密

39、運(yùn)動和位移控制軟件以及網(wǎng)絡(luò)化（web-enabled）功能，如基于網(wǎng)絡(luò)的hmi、在線升級和遠(yuǎn)程故障判斷及排除。arc指出，盡管全球經(jīng)濟(jì)衰退，plc市場仍然興旺。用戶需要通過自動化來提高生產(chǎn)力，降低成本，增加適應(yīng)性，以滿足不斷變化的制造業(yè)要求。另外，高速的科技發(fā)展迫使廠家希望對設(shè)備進(jìn)行升級。通過開放的連接和編程平臺可降低總成本，這也刺激了用戶對更高端的自動化的要求。制造商現(xiàn)在已經(jīng)縮小了可編程控制器的尺寸大小，降低了連線要求。在有效地進(jìn)行分布控制，增加了更多的通信能力，而且增加了高速通信功能后，對plc掃描時間就不再有干擾，這就可以將繁多的計算結(jié)果卸載至pc，使用plc處理的結(jié)果。plc不斷發(fā)展，

40、雖然pc被引入控制工業(yè)，但plc并沒有因此退出控制舞臺，這是因?yàn)樗芘c新技術(shù)很快的結(jié)合，如大量網(wǎng)絡(luò)連接、處理速率、本地存儲和編程的靈活性等技術(shù)。另一個原因是，各種控制模塊的集成沒有兼容性問題，降低了啟動和系統(tǒng)確認(rèn)的成本，提供了一個經(jīng)測試的高穩(wěn)定性的良好控制環(huán)境。plc技術(shù)在溫度監(jiān)控系統(tǒng)上的應(yīng)用從整體上分析和研究了控制系統(tǒng)的硬件配置、電路圖的設(shè)計、程序設(shè)計，控制對象數(shù)學(xué)模型的建立、控制算法的選擇和參數(shù)的整定、人機(jī)界面的設(shè)計等。論文通過對德國西門子公司的s7-200系列plc控制器，溫度傳感器將檢測到的實(shí)際爐溫轉(zhuǎn)化為電壓信號，經(jīng)過模擬量輸入模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號送到plc中進(jìn)行pid調(diào)節(jié)，pid控制器

41、輸出轉(zhuǎn)化為0-10ma的電流信號輸入控制可控硅電壓調(diào)整器或觸發(fā)板改變可控硅管導(dǎo)通角的大小來調(diào)節(jié)輸出功率。基于plc的各方面優(yōu)勢，本系統(tǒng)選擇plc控制器來實(shí)現(xiàn)這一開環(huán)的高爐上料控制。3.2 plc的簡介3.2.1 plc的基本結(jié)構(gòu) 可編程邏輯控制器實(shí)質(zhì)是一種專用于工業(yè)控制的計算機(jī)，其硬件結(jié)構(gòu)基本上與微型計算機(jī)相同，基本構(gòu)成為：（1）電源可編程邏輯控制器的電源在整個系統(tǒng)中起著十分重要的作用。如果沒有一個良好的、可靠的電源系統(tǒng)是無法正常工作的，因此，可編程邏輯控制器的制造商對電源的設(shè)計和制造也十分重視。一般交流電壓波動在+10%(+15%)范圍內(nèi)，可以不采取其它措施而將plc直接連接到交流電網(wǎng)上去（

42、2）中央處理單元(cpu)中央處理單元(cpu)是可編程邏輯控制器的控制中樞。它按照可編程邏輯控制器系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、i/o以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當(dāng)可編程邏輯控制器投入運(yùn)行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入i/o映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算的結(jié)果送入i/o映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內(nèi)。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將i/o映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內(nèi)的數(shù)據(jù)傳送到相應(yīng)的輸出裝置，如此循環(huán)運(yùn)行，直到停止運(yùn)行。為了進(jìn)一步

43、提高可編程邏輯控制器的可靠性，對大型可編程邏輯控制器還采用雙cpu構(gòu)成冗余系統(tǒng)，或采用三cpu的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個cpu出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行。（3）存儲器存放系統(tǒng)軟件的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器。存放應(yīng)用軟件的存儲器稱為用戶程序存儲器。（4）輸入輸出接口電路現(xiàn)場輸入接口電路由光耦合電路和微機(jī)的輸入接口電路，作用是可編程邏輯控制器與現(xiàn)場控制的接口界面的輸入通道?，F(xiàn)場輸出接口電路由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成，作用可編程邏輯控制器通過現(xiàn)場輸出接口電路向現(xiàn)場的執(zhí)行部件輸出相應(yīng)的控制信號。（5）功能模塊如計數(shù)、定位等功能模塊。（6）通信模塊3.2.2 plc的工作原理當(dāng)可

44、編程邏輯控制器投入運(yùn)行后，其工作過程一般分為三個階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個階段。完成上述三個階段稱作一個掃描周期。在整個運(yùn)行期間，可編程邏輯控制器的cpu以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個階段。（1）輸入采樣階段在輸入采樣階段，可編程邏輯控制器以掃描方式依次地讀入所有輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并將它們存入i/o映象區(qū)中的相應(yīng)的單元內(nèi)。輸入采樣結(jié)束后，轉(zhuǎn)入用戶程序執(zhí)行和輸出刷新階段。在這兩個階段中，即使輸入狀態(tài)和數(shù)據(jù)發(fā)生變化，i/o映象區(qū)中的相應(yīng)單元的狀態(tài)和數(shù)據(jù)也不會改變。因此，如果輸入是脈沖信號，則該脈沖信號的寬度必須大于一個掃描周期，才能保證在任何情況下，該輸入均能被讀入。（2）用戶程

45、序執(zhí)行階段在用戶程序執(zhí)行階段，可編程邏輯控制器總是按由上而下的順序依次地掃描用戶程序(梯形圖)。在掃描每一條梯形圖時，又總是先掃描梯形圖左邊的由各觸點(diǎn)構(gòu)成的控制線路，并按先左后右、先上后下的順序?qū)τ捎|點(diǎn)構(gòu)成的控制線路進(jìn)行邏輯運(yùn)算，然后根據(jù)邏輯運(yùn)算的結(jié)果，刷新該邏輯線圈在系統(tǒng)ram存儲區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者刷新該輸出線圈在i/o映象區(qū)中對應(yīng)位的狀態(tài)；或者確定是否要執(zhí)行該梯形圖所規(guī)定的特殊功能指令。即，在用戶程序執(zhí)行過程中，只有輸入點(diǎn)在i/o映象區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)不會發(fā)生變化，而其他輸出點(diǎn)和軟設(shè)備在i/o映象區(qū)或系統(tǒng)ram存儲區(qū)內(nèi)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)都有可能發(fā)生變化，而且排在上面的梯形圖，其程序執(zhí)行結(jié)果會對

46、排在下面的凡是用到這些線圈或數(shù)據(jù)的梯形圖起作用；相反，排在下面的梯形圖，其被刷新的邏輯線圈的狀態(tài)或數(shù)據(jù)只能到下一個掃描周期才能對排在其上面的程序起作用。在程序執(zhí)行的過程中如果使用立即i/o指令則可以直接存取i/o點(diǎn)。即使用i/o指令的話，輸入過程影像寄存器的值不會被更新，程序直接從i/o模塊取值，輸出過程影像寄存器會被立即更新，這跟立即輸入有些區(qū)別。（3）輸出刷新階段當(dāng)掃描用戶程序結(jié)束后，可編程邏輯控制器就進(jìn)入輸出刷新階段。在此期間，cpu按照i/o映象區(qū)內(nèi)對應(yīng)的狀態(tài)和數(shù)據(jù)刷新所有的輸出鎖存電路，再經(jīng)輸出電路驅(qū)動相應(yīng)的外設(shè)。這時，才是可編程邏輯控制器的真正輸出。3.3 plc的選型3.3.1選

47、型規(guī)則在可編程邏輯控制器系統(tǒng)設(shè)計時，首先應(yīng)確定控制方案，下一步工作就是可編程邏輯控制器工程設(shè)計選型。工藝流程的特點(diǎn)和應(yīng)用要求是設(shè)計選型的主要依據(jù)?？删幊踢壿嬁刂破骷坝嘘P(guān)設(shè)備應(yīng)是集成的、標(biāo)準(zhǔn)的，按照易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則選型所選用可編程邏輯控制器應(yīng)是在相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域有投運(yùn)業(yè)績、成熟可靠的系統(tǒng)，可編程邏輯控制器的系統(tǒng)硬件、軟件配置及功能應(yīng)與裝置規(guī)模和控制要求相適應(yīng)。熟悉可編程序控制器、功能表圖及有關(guān)的編程語言有利于縮短編程時間，因此，工程設(shè)計選型和估算時，應(yīng)詳細(xì)分析工藝過程的特點(diǎn)、控制要求，明確控制任務(wù)和范圍確定所需的操作和動作，然后根據(jù)控制要求，估算輸入輸出點(diǎn)數(shù)、所需

48、存儲器容量、確定可編程邏輯控制器的功能、外部設(shè)備特性等，最后選擇有較高性能價格比的可編程邏輯控制器和設(shè)計相應(yīng)的控制系統(tǒng)。(1)輸入輸出（i/o）點(diǎn)數(shù)的估算i/o點(diǎn)數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。實(shí)際訂貨時，還需根據(jù)制造廠商可編程邏輯控制器的產(chǎn)品特點(diǎn)，對輸入輸出點(diǎn)數(shù)進(jìn)行圓整。(2)存儲器容量的估算存儲器容量是可編程序控制器本身能提供的硬件存儲單元大小，程序容量是存儲器中用戶應(yīng)用項(xiàng)目使用的存儲單元的大小，因此程序容量小于存儲器容量。設(shè)計階段，由于用戶應(yīng)用程序還未編制，因此，程序容量在設(shè)計階段是未知的，需在程序調(diào)試之后

49、才知道。為了設(shè)計選型時能對程序容量有一定估算，通常采用存儲器容量的估算來替代。存儲器內(nèi)存容量的估算沒有固定的公式，許多文獻(xiàn)資料中給出了不同公式，大體上都是按數(shù)字量i/o點(diǎn)數(shù)的1015倍，加上模擬i/o點(diǎn)數(shù)的100倍，以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字），另外再按此數(shù)的25%考慮余量。(3)控制功能的選擇該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。(4)可編程邏輯控制器的類型可編程邏輯控制器按結(jié)構(gòu)分為整體型和模塊型兩類，按應(yīng)用環(huán)境分為現(xiàn)場安裝和控制室安裝兩類；按cpu字長分為1位、4位、8位、16位、32位、64位等。從應(yīng)用角度出發(fā)，通?？砂纯刂乒δ芑蜉斎?/p>

50、輸出點(diǎn)數(shù)選型。整體型可編程邏輯控制器的i/o點(diǎn)數(shù)固定，因此用戶選擇的余地較小，用于小型控制系統(tǒng)；模塊型可編程邏輯控制器提供多種i/o卡件或插卡，因此用戶可較合理地選擇和配置控制系統(tǒng)的i/o點(diǎn)數(shù)，功能擴(kuò)展方便靈活，一般用于大中型控制系統(tǒng)。(5)plc輸入/輸出類型開關(guān)量主要指開入量和開出量，是指一個裝置所帶的輔助點(diǎn)，譬如變壓器的溫控器所帶的繼電器的輔助點(diǎn)（變壓器超溫后變位）、閥門凸輪開關(guān)所帶的輔助點(diǎn)（閥門開關(guān)后變位），接觸器所帶的輔助點(diǎn)（接觸器動作后變位）、熱繼電器（熱繼電器動作后變位），這些點(diǎn)一般都傳給plc或綜保裝置，電源一般是由plc或綜保裝置提供的，自己本身不帶電源，所以叫無源接點(diǎn)，也叫

51、plc或綜保裝置的開入量。數(shù)字量是在時間上和數(shù)量上都是離散的物理量稱為數(shù)字量。把表示數(shù)字量的信號叫數(shù)字信號。把工作在數(shù)字信號下的電子電路叫數(shù)字電路。例如：用電子電路記錄從自動生產(chǎn)線上輸出的零件數(shù)目時，每送出一個零件便給電子電路一個信號，使之記1，而平時沒有零件送出時加給電子電路的信號是0，所在為記數(shù)?？梢?，零件數(shù)目這個信號無論在時間上還是在數(shù)量上都是不連續(xù)的，因此他是一個數(shù)字信號。最小的數(shù)量單位就是1個。模擬量是在時間上或數(shù)值上都是連續(xù)的物理量稱為模擬量。把表示模擬量的信號叫模擬信號。把工作在模擬信號下的電子電路叫模擬電路。例如：熱電偶在工作時輸出的電壓信號就屬于模擬信號，因?yàn)樵谌魏吻闆r下被測

52、溫度都不可能發(fā)生突跳，所以測得的電壓信號無論在時間上還是在數(shù)量上都是連續(xù)的。而且，這個電壓信號在連續(xù)變化過程中的任何一個取值都是具體的物理意義，即表示一個相應(yīng)的溫度。(6)轉(zhuǎn)換原理數(shù)模轉(zhuǎn)換器(d/a)是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為模擬信號的系統(tǒng)，一般用低通濾波即可以實(shí)現(xiàn)。數(shù)字信號先進(jìn)行解碼，即把數(shù)字碼轉(zhuǎn)換成與之對應(yīng)的電平，形成階梯狀信號，然后進(jìn)行低通濾波。根據(jù)信號與系統(tǒng)的理論，數(shù)字階梯狀信號可以看作理想沖激采樣信號和矩形脈沖信號的卷積，那么由卷積定理，數(shù)字信號的頻譜就是沖激采樣信號的頻譜與矩形脈沖頻譜（即sa函數(shù)）的乘積。這樣，用sa函數(shù)的倒數(shù)作為頻譜特性補(bǔ)償，由數(shù)字信號便可恢復(fù)為采樣信號。由采樣定理，采

53、樣信號的頻譜經(jīng)理想低通濾波便得到原來模擬信號的頻譜。一般實(shí)現(xiàn)時，不是直接依據(jù)這些原理，因?yàn)榧怃J的采樣信號很難獲得，因此，這兩次濾波（sa函數(shù)和理想低通）可以合并（級聯(lián)），并且由于這各系統(tǒng)的濾波特性是物理不可實(shí)現(xiàn)的，所以在真實(shí)的系統(tǒng)中只能近似完成。模數(shù)轉(zhuǎn)換器(a/d)是將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的系統(tǒng)，是一個濾波、采樣保持和編碼的過程。模擬信號經(jīng)帶限濾波，采樣保持電路，變?yōu)殡A梯形狀信號，然后通過編碼器， 使得階梯狀信號中的各個電平變?yōu)槎M(jìn)制碼。3.3.2系統(tǒng)選型注意事項(xiàng)plc產(chǎn)品的種類繁多。plc的型號不同,對應(yīng)著其結(jié)構(gòu)形式、性能、容量、指令系統(tǒng)、編程方式、價格等均各不相同,適用的場合也各有側(cè)重。

54、因此,合理選用plc,對于提高plc控制系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有著重要意義。plc的選擇主要應(yīng)從plc 的機(jī)型、容量、i/o模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。plc機(jī)型選擇的基本原則是在滿足功能要求及保證可靠、維護(hù)方便的前提下,力爭最佳的性能價格比。選擇時應(yīng)主要考慮到合理的結(jié)構(gòu)型式,安裝方式的選擇,相應(yīng)的功能要求,響應(yīng)速度要求,系統(tǒng)可靠性的要求,機(jī)型盡量統(tǒng)一等因素。（1）合理的結(jié)構(gòu)型式plc主要有整體式和模塊式兩種結(jié)構(gòu)型式。整體式plc的每一個i/o點(diǎn)的平均價格比模塊式的便宜,且體積相對較小,一般用于系統(tǒng)工藝過程較為固定的小型控制系統(tǒng)中；而模塊式plc的功能擴(kuò)展靈活方便

55、,在i/o點(diǎn)數(shù)、輸入點(diǎn)數(shù)與輸出點(diǎn)數(shù)的比例、i/o模塊的種類等方面選擇余地大,且維修方便,一般于較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。（2）安裝方式的選擇plc系統(tǒng)的安裝方式分為集中式、遠(yuǎn)程i/o式以及多臺plc聯(lián)網(wǎng)的分布式。集中式不需要設(shè)置驅(qū)動遠(yuǎn)程i/o硬件,系統(tǒng)反應(yīng)快、成本低；遠(yuǎn)程i/o式適用于大型系統(tǒng),系統(tǒng)的裝置分布范圍很廣,遠(yuǎn)程i/o可以分散安裝在現(xiàn)場裝置附近,連線短,但需要增設(shè)驅(qū)動器和遠(yuǎn)程i/o電源；多臺plc聯(lián)網(wǎng)的分布式適用于多臺設(shè)備分別獨(dú)立控制,又要相互聯(lián)系的場合,可以選用小型plc,但必須要附加通訊模塊。（3）相應(yīng)的功能要求一般小型(低檔)plc具有邏輯運(yùn)算、定時、計數(shù)等功能,對于只需要開關(guān)量控制的

56、設(shè)備都可滿足。對于以開關(guān)量控制為主,帶少量模擬量控制的系統(tǒng),可選用能帶a/d和d/a轉(zhuǎn)換單元,具有加減算術(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送功能的增強(qiáng)型低檔plc。對于控制較復(fù)雜,要求實(shí)現(xiàn)pid運(yùn)算 、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等功能,可視控制規(guī)模大小及復(fù)雜程度,選用中檔或高檔plc。但是中、高檔plc價格較貴,一般用于大規(guī)模過程控制和集散控制系統(tǒng)等場合。（4）響應(yīng)速度要求plc是為工業(yè)自動化設(shè)計的通用控制器,不同檔次plc的響應(yīng)速度一般都能滿足其應(yīng)用范圍內(nèi)的需要。如果要跨范圍使用plc,或者某些功能或信號有特殊的速度要求時,則應(yīng)該慎重考慮plc的響應(yīng)速度,可選用具有高速i/o處理功能的plc,或選用具有快速響應(yīng)模塊和中

57、斷輸入模塊的plc等。（5）系統(tǒng)可靠性的要求對于一般系統(tǒng)plc的可靠性均能滿足。對可靠性要求很高的系統(tǒng),應(yīng)考慮是否采用冗余系統(tǒng)或熱備用系統(tǒng)。（6）機(jī)型盡量統(tǒng)一一個企業(yè),應(yīng)盡量做到plc的機(jī)型統(tǒng)一。主要考慮到以下三方面問題：機(jī)型統(tǒng)一,其模塊可互為備用,便于備品備件的采購和管理。機(jī)型統(tǒng)一,其功能和使用方法類似,有利于技術(shù)力量的培訓(xùn)和技術(shù)水平的提高。機(jī)型統(tǒng)一,其外部設(shè)備通用,資源可共享,易于聯(lián)網(wǎng)通信,配上位計算機(jī)后易于形成一個多級分布式控制系統(tǒng)。3.4步進(jìn)電機(jī)的選擇3.4.1步進(jìn)電機(jī)簡介步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。3.4.2步進(jìn)電機(jī)選型規(guī)則步進(jìn)電機(jī)有步距角（涉及到相數(shù)）、靜轉(zhuǎn)矩、及電流三大要素組成。一旦三大要素確定，步進(jìn)電機(jī)的型號便確定下來了。1）步距角的選擇電機(jī)的步距角取決于負(fù)載精度的要求，將負(fù)載