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本科毕业论文---基于三菱plc的水泥厂窑头喂煤系统设计.doc
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本科毕业论文---基于三菱plc的水泥厂窑头喂煤系统设计.doc
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洛阳理工学院毕业设计(论文)
I
基于三菱 PLC 的水泥厂窑头喂煤系统设计
摘 要
随着建筑行业的不断发展,其对水泥产量和质量的要求也越来越高。水泥煅
烧是水泥生产过程中及其重要的部分,喂煤系统中煤粉的连续、均匀喂料是煅烧
工作的基础。
由于国外喂煤系统控制的核心、编程语言及许多元器件国内没有替代品,日
常难以维护,因此本设计将采用国内的高性价比元器件和通用的三菱 PLC 代替国
外喂煤系统中的部分。
本喂煤系统控制目标是能够向窑头连续、均匀的喂煤,并实现 5‰的喂煤精度。
本设计以三菱 PLC 为控制核心,转子秤通过称重传感器测出其中煤粉的重量,同
时转子盘的旋转速度也通过变频器得出,PLC 通过高速脉冲测量单元和 A/D 转换
单元将煤粉的重量和速度的转化为数字量,经系统运算处理后得出煤粉瞬时流量,
并与给定量进行比较,再经 PID 算法,最终达到瞬时流量跟踪给定流量的最佳控
制效果。
关键词:转子秤,PLC,PID,喂煤系统,A/D 转换
洛阳理工学院毕业设计(论文)
II
The cement kiln head feeding coal system based on mitsubishi
PLC design
ABSTRACT
With the continuous development of construction industry, the requirement for the
production and quality of cement is becoming more and higher. And cement calcination
is crucial steps in the process of cement production; coal feeding system of the
continuous, uniform feeding is the basis of calcination work.
Because there is no domestic substitute for foreign coal feeding system control
core, program languages, and many devices .It is difficult to maintain daily, so this
design will use domestic cost-effective components and universal parts of the
Mitsubishi PLC instead of feeding coal system abroad.
The kiln head control goal of the coal feeding system is to be able to continuous
and uniform feeding coal, and implement 5 ‰ precision of feed coal. This design use
Mitsubishi PLC as the control core, the trochanter through weighing sensor to measure
the weight of the rotor in the pulverized coal, at the same time, the rotating speed of
rotor drum through transducer, PLC use high-speed pulse measurement unit and A/D
conversion unit converted weight and speed to digital quantity, and after the system
processing coal instantaneous flow, and comparing with quantitative, then through PID
algorithm, and finally achieve the optimal control of a effect that transient flow tract
given flow.
KEY WORDS: Rotor balance,PLC,PID,Coal feeding system,A/D conversion
洛阳理工学院毕业设计(论文)
III
目 录
前 言 ..............................................................................................1
第 1 章 概述.....................................................................................2
1.1 研究的现状 ..........................................................................2
1.1.1 水泥产业发展现状 ....................................................2
1.1.2 水泥生产喂煤装置简介 .............................................2
1.2 研究的意义 ..........................................................................3
1.2.1 传统水泥生产喂煤装置 .............................................3
1.2.2 新型水泥生产喂煤装置的研发意义 ..........................4
1.3 设计方案 ..............................................................................4
1.4 论文的主要工作及章节安排................................................5
第 2 章 控制原理与总体设计 ..........................................................6
2.1 控制流程与工作原理分析 .........................................................6
2.2 控制要求与控制目标.................................................................7
2.2.1 控制要求 ...................................................................7
2.2.2 控制目标 ...................................................................7
2.3 设备选型 ....................................................................................8
2.3.1 转子秤 .......................................................................8
2.3.2 PLC 选型 ....................................................................8
2.3.3 荷重传感器 ................................................................9
2.3.4 速度传感器 ................................................................9
2.3.5 变频器 .......................................................................9
2.3.6 罗茨风机..................................................................10
2.3.7 开关电源..................................................................10
2.3.8 模拟量扩展模块 ......................................................10
2.3.9 人机界面...................................................................11
2.4 总体设计方案 ..........................................................................11
第 3 章 系统硬件设计....................................................................13
3.1 系统电路分析设计 ............................................................13
洛阳理工学院毕业设计(论文)
IV
3.2 系统供电电路分析设计 ....................................................16
3.3 PLC 外围接线分析设计 .....................................................16
3.4 控制柜布局分析设计 ........................................................18
第 4 章 软件设计 ...........................................................................20
4.1 程序流程图 .......................................................................20
4.1.1 主程序流程图 ..........................................................20
4.1.2 PID 调制程序流程图 ................................................21
4.2 系统程序梯形图................................................................22
4.2.1 电机启停梯形图 ......................................................22
4.2.2 PID 参数设定梯形图 ................................................24
4.2.3 PID 调制梯形图 ........................................................26
4.3 梯形图逻辑测试................................................................27
第 5 章 系统组态设计....................................................................30
5.1 组态软件介绍 ..........................................................................30
5.2 系统组态设计制作 ............................................................30
5.2.1 系统组态制作 ........................................................30
5.2.2 系统组态画面 ........................................................33
5.3 系统组态运行 ...................................................................33
结 论 ............................................................................................36
谢 辞 ..............................................................................................37
参考文献 ........................................................................................38
附 录 ............................................................................................39
洛阳理工学院毕业设计(论文)
1
前 言
在中国乃至世界上的建筑行业中,水泥都是有史以来就是最不可或缺的
建筑材料。水泥产业的发展在我国的基础设施建设及经济发展中不可或缺,
也成为了衡量一个国家发展水平及综合实力的重要指标之一。
在水泥的煅烧过程中,在稳定水泥热工制度中尤为重要的是燃烧器的煤
粉计量喂料装置,煤粉是否能够充分燃烧取决于转子秤供给煤粉量的均匀稳
定,因此煤粉计量在喂料过程中对水泥生产来说至关重要。水泥厂窑头喂煤
的煤粉称量和适当控制对窑头的稳定以及水泥熟料的产量及质量的提升,水
泥生产的过程自动化的加强都起到积极的影响。
本设计方案中,转子秤煤粉计量控制系统主要包括粉煤仓、称重传感器、
煤粉喂料机、转子秤和电气控制器件等。煤粉由螺旋喂料机从粉煤仓中均匀
稳定地喂入转子称,转子称内的转子盘带着煤粉转动,转子盘上煤粉的重量
通过转子秤内称重传感器精准测出,然后经过放大、A/D 转换输送到 PLC 的
模拟量输入端口,进入数据处理中心进行数据处理,同时转子秤的转速也由
变频器的实时数据值传输到 PLC 的高速脉冲测量单元经过一定的数据处理。
PLC 通过高速脉冲测量单元和 A/D 转换单元将速度和重量转化为数字量,经
过运算处理后得出煤粉瞬时流量,并与用户已设定的台式流量所需要的给定
量进行比较,再经 PID 运算得出电机调节数据,调整转速数据值经 D/A 转换
单元 转换 成标准 电流信号经 过变频器去 控制喂料机 电机和 转子 称电机 的转
速,最终达到煤粉瞬时流量与由台时流量所设定的给定流量的误差小于控制
精度的最佳控制效果。现代高科技技术含量的三菱 PLC 测控控制系统在被用
于窑头喂煤控制系统时,负责完成各种实时任务,实现整个窑头喂煤控制系
统的连续称量和定量喂煤,实现水泥厂窑头喂煤控制系统的连续化、均匀化,
并实现 5‰的喂煤精度。
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