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1、西门子S7-200系列PLC 在高炉上料上的应用,答辩人： 专业：,内容摘要,高炉是炼铁或者炼钢生产的核心设备，是一种规模大、要素多、要求严格的冶炼过程，其良好的运行能为后续的生产过程提供充足而优质的原量保证，本文对西门子S7-200系列可编程序控制器应用于高炉上料电气控制系统的设计思想作了介绍，对系统的硬件组成和软件设计作了较为详细的阐述， 设计出的可编程程序控制装置基本上完成了120m小型高炉供料电气控制系统的硬件设计。实现了布料（槽上）和槽下卷扬的实时控制和生产过程自动化的目的。,目 录,高炉简介 高炉上料的控制方式 系统控制要求 控制方案的选择 PLC控制器选型 料车上料系统 高炉料钟
2、装料系统 探尺系统 高炉上料系统顺序控制动作流程 自动监控系统的程序梯形图 程序功能说明 程序设计仿真,高炉简介,高炉：用于冶炼液态铁水的主要设备，其横断面一般为圆形的炼铁竖炉，用钢铁作炉壳，里面砌耐火砖内衬。高炉本体自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸五部分，护喉之上设置装料设备,高炉简介,高炉上料系统示意图 注： 1 中间仓 2 料车 3 小钟 4 大钟 5 布料器 6 均压阀 7 左右探尺,高炉上料的控制方式,(1)点动操作 点动操作方式下，操作人员必须长按按钮，系统才会进行相应动作，这种方式主要是由于设备的调试。 (2)手动操作 手动操作方式下，操作人员每一次操作按钮，系统就会产生
3、相应的动作，这种力式可以用于设备的调试，最主要的还是用于排除故障时的操作。当设备出现故障或物流不畅时，上料系统转入手动生产，直到排除故障，再切换到自动生产。 (3)半自动操作 通过按钮实现上料、卸料的单步自动控制。 (4)全自动操作（本文主要研究课题） 当检测到炉内缺料时，操作台通过按钮实现上料、开门、小车上下行的全部自动控制。通过计算机可实现生产过程的按步顺序的自动控制过程，是主要生产方式。,高炉上料的控制方式,1. 在手动控制方式下，按下相应的控制按钮，可以实现配料小车上行、小车下行控制； 2. 在自动控制方式下，动作顺序是：小钟内无料时，小车在下限位置，开启中间仓闸门，中间仓放料至料车料
4、满时，关闭中间仓闸门，卷扬机开动，小车上行；料车到炉顶后延时5秒显示料车料空，并下行。 3. 在自动控制方式下，炉内缺料时，开均压阀、大钟，布料槽布料，延时10秒炉料布完，关均压阀、大钟。 4. 在自动控制方式下，大钟内无料时，开小钟，延时10秒，大钟内料满，关小钟。,系统控制要求,系统控制要求,控制方案的选择,随着微电子技术尤其是个人计算机技术的飞速发展，PLC和DCS的性能都有了较大的改进，PLC大大提高了数据处理能力和监控功能，DCS系统向开放性发展，操作站采用工控机，操作系统采用通用的Windows NT或Windows2000操作平台，PC机丰富的软件资源得以应用，因而大大降低了系统
5、的繁琐程度和价格，提高了系统的性价比。在一些小型化工项目中，特别是一些中小型改造项目，投资较少，规模较小的仪控系统应优先选择价格相对低廉、性价比较高的PLC系统。,控制方案的选择,PLC控制器选型,高炉是炼铁的大型装备，一般地处偏僻地区电网电压不稳定，电压波动达15%，灰尘多，工业环境差;系统工艺复杂，输入输出点数多，安全性、可靠性要求特别高; 控制器应具有顺序控制、定时、延时、逻辑判断、算术运算等功能 考虑到工业环境差，灰尘多，为确保I/O接点的可靠接通，室内设备采用电压类型为DC24V的I/O接点，室外设备采用AC22OV的I/O接点。根据控制要求，以及电压类型，必须选用性能卓越，高可靠性
6、，配置灵活的PLC控制器，考虑供货和备件情况，选用德国西门子公司的S7-200系列中CPU224型PLC，其本机I/O点数为14入/10出，可扩展7个模块数量。再扩展一个EM223（8入/8出），可满足系统要求。,PLC控制器选型,料车上料系统,高炉料车上料系统是料车按生产要求将槽下各种物料，由料车卷扬机提升到炉顶。高炉上料主要有上料小车和上料皮带两种方式;小车的上料能力有限，但成本低，所以大型高炉一般使用上料皮带的方式上料。本设计主要考虑的是小型高炉的自动上料系统，为节约成本，采用上料小车的上料方式。,料车上料系统,高炉料钟装料系统,炉顶装料系统，它由旋转布料器、小钟、大钟以及探尺组成。原料
7、由料车送上炉顶后，先装入小钟。小钟下降时，原料装入大钟内，大钟每下降一次，布料器即旋转一次，布料器旋转一定角度(一般采用六点布料，间隔六十度)，这样可使进入炉内的料分布均匀。小料钟经过几次下降一批料装入大料斗后，关闭小钟，然后打开大钟，经布料器原料便装入炉内，采用双钟的目的在于装料时交替关闭，以防煤气逸出。,高炉料钟装料系统,探尺系统,高炉在冶炼的过程中，利用探尺探明炉内料面高低的情况。探尺是一个铸钢圆柱体重锤，由卷扬机通过钢绳牵引经滑轮和链条将探尺伸入高炉炉膛内。 值班室根据炉内冶炼要求，例如定出料线2.0米，即料长下降到2.0米时就要往炉内装料。假如由于装料机械故障或者其它环节出毛病没有及
8、时装料而实际料面继续下降，出现“亏料”现象，当实际料亏低于选择的料线0.5米时发出亏料警告信号，同时发出闪光信号。,探尺系统,高炉上料系统顺序控制动作流程,高炉上料系统顺序控制动作流程,自动监控系统的程序梯形图,自动监控系统的程序梯形图,程序功能说明,该文程序均采用普通的PLC简单指令，采用定时计数器作为定延时模块。程序指令简便易懂。 程序主要针对高炉上料进行自动控制，程序中开关控制量均采用限位开关和探尺传感器输入信号，输出部分控制相应部件工作 程序的基本动作顺序是：卷扬机将料车送到炉顶，配料倒入小钟斗。大、小钟严格互锁，不能同时打开，当大钟斗一批料未满，小钟开启，料投入大钟斗，一批料满且线料信号到，大钟开启，经布料器后，配料均匀倒入炉内。开大钟时同时打开均压阀，是大钟斗和炉压均压。左右探尺用于探测炉内料位。,程序功能说明,程序设计仿真,）,程序中各限位开关信号及探尺信号由仿真软件中的按钮控制，上图为自动控制方式，炉内缺料时的运行状态，炉内缺料时图中Q0.1（表示布料器），Q0.2（表示均压阀），（Q0.4和Q2.2表示大钟和大钟开启指示），Q0.6和Q1.0（表示小车上行和小车上行指示），Q2.7（表示缺料指示）均按照控制要求运行。,程序设计仿真,致 谢,非常感谢各位老师在百忙之余参与我的答辩，设计中的不足和纰漏还请各位老师批评指正。,