基于plc磚廠全自動(dòng)預(yù)加水控制系統(tǒng)研制

1、《電氣自動(dòng)化)2013年第35卷第1期—自動(dòng)控制系統(tǒng)與裝置AutomaticControlSvstems＆Equipmen基于PLC的磚廠全自動(dòng)預(yù)加水控制系統(tǒng)的研制李坤。。程振，郭金良，呂耀華，黃德強(qiáng)(1曲阜師范大學(xué)電氣信息與自動(dòng)化學(xué)院，山東曲阜273165；2兗州煤業(yè)股份有限公司鮑店煤礦，山東鄒城273500)摘要：在燒結(jié)空心磚生產(chǎn)過程中，煤矸石粉末含水率的多少直接影響其可塑性，影響了產(chǎn)品質(zhì)量。針對(duì)磚廠加水自動(dòng)化程度低，原料含水率控制

2、不精確的現(xiàn)狀，加水過程大滯后，非線性等特點(diǎn)，利用現(xiàn)代測控技術(shù)，并引入專家系統(tǒng)PID控制算法，設(shè)計(jì)了一套全自動(dòng)加水控制系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)了“料跟蹤水，水跟蹤料”的閉環(huán)控制，使原料含水率得到精確控制，取得良好的效果。關(guān)鍵詞：PLC；專家控制；PID控制DOI：IO3969／j‘issn1000—3886201301027[中圖分類號(hào)]FP272／278[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A[文章編號(hào)]1000—3886(2013)01—0074—02Developmen

3、tofBrickFieldAutomaticAddingWaterControISystemBasedOnPLC●——_LIKun，CHENGZhen，GUOJin1iangz，LUYaohua，HUANGDe—qiang(1CollegeofElectricalInformationandAutomation，QuFuNormalUniversity，QuFuShandong273165，China；2YanzhouCoalMinin

4、gCompanyLimitedBaodanCoalMine，ZouchengShandong273500，China)Abstract：Intheprocessofsinteringhollowbrickproduction，themoisturecontentofcoalganguepowderdirectlyaffectitsplasticityandthequalityofproductsForthecurrentsituatio

5、nofthelowautomationleveltoaddwaterofbrickfactory，theinaccuratecontrolofrawmaterialmoisturecontent，largetimedelayoftheprocessofaddingwaterandnonlinear，wedesignanautomaticcontrolsystemtoaddwaterThesystemisbasedonthemodeYnc

6、ontroltechnology，theexpe~systemsandPIDcontrolalgorithmItimplementstheclosed—loopcontrolofthe“materialtrackingwater，watertrackingmaterial”，SOthemoisturecontentofrawmaterialsisprecisecontroledandachievesgoodresultsKeywords

7、：PLC；expe~control；PIDcontrol0引言煤矸石燒結(jié)多孔、空心磚以煤矸石為原料，以其環(huán)保、節(jié)能、高強(qiáng)、隔熱、隔聲等多種優(yōu)良性能，在墻材領(lǐng)域占據(jù)著非常重要的地位。在制磚工藝中，煤矸石粉末含水量的多少直接影響其可塑性，只有在適當(dāng)?shù)暮糠秶?，一般?0％～20％之間，煤矸石粉末的水分均化程度提高，顆粒變得容易疏解，從而可塑性增強(qiáng)，所以預(yù)加水量的多少將嚴(yán)重影響磚坯的成型進(jìn)而影響成品磚的質(zhì)量，也影響著磚窯的產(chǎn)量。由于沒有很好

8、的系統(tǒng)來完成原料的預(yù)加水工作，在生產(chǎn)過程都是依靠現(xiàn)場操作人員通過經(jīng)驗(yàn)和眼睛觀察手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門進(jìn)行控制。這種調(diào)節(jié)方式使原料含水量變動(dòng)較大，容易造成廢坯率、設(shè)備的故障率提高，更為嚴(yán)重的是，長時(shí)間在極高粉塵的環(huán)境中工作嚴(yán)重影響了操作人員的身體健康。針對(duì)以上問題，本課題研制開發(fā)的全自動(dòng)原料預(yù)加水控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了加水量跟蹤來料量，最終提高了成品磚質(zhì)量、產(chǎn)量；降低設(shè)備的故障率；并將工人從惡劣的工作環(huán)境中解放出來，取得了良好的效果。1系統(tǒng)的組成及硬件結(jié)構(gòu)

9、本系統(tǒng)利用皮帶秤檢測來料量的多少，電磁流量計(jì)檢測加水量的多少，通過RS485總線將這兩者的數(shù)據(jù)傳送給可編程控制器收稿日期：2012—03—30基金項(xiàng)目：兗州煤業(yè)股份有限公司鮑店煤礦科技專項(xiàng)資金編號(hào)礦2011第1174ElecIricalAutomation(PLC)，PLC利用專家PID控制器在線實(shí)時(shí)給出控制信號(hào)，控制電動(dòng)蝶閥的開度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)原料含水率的精確控制。全自動(dòng)預(yù)加水控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。攪拌機(jī)圖1全自動(dòng)預(yù)加水控制系統(tǒng)結(jié)

10、構(gòu)圖本系統(tǒng)主要包括測量裝置、智能控制單元、操作平臺(tái)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)四個(gè)部分，形成一個(gè)控制回路。(1)測量裝置。測量裝置包括皮帶秤、智能流量計(jì)。皮帶秤實(shí)時(shí)獲取原料的重量，流量計(jì)實(shí)時(shí)獲取已加水量，兩者都通過RS485總線傳送到智能控制系統(tǒng)。(2)操作平臺(tái)。觸摸屏作為上位機(jī)，主要完成人機(jī)交互工作，設(shè)定系統(tǒng)參數(shù)，完成過程控制的動(dòng)畫顯示，并負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的啟動(dòng)和停止。(3)智能控制單元。西門子s7—200可編程控制器(PLC)作為控制系統(tǒng)的核心，將采集

11、到的的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，通過內(nèi)置的專家一PID控制算法進(jìn)行運(yùn)算，從而給出指令驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成閥門的開啟動(dòng)作。實(shí)際的液位與設(shè)定液位差值超過5cm時(shí)，進(jìn)行PID控制。表1I／0賦值用實(shí)例《電氣自動(dòng)化)2013年第35卷第1期圖3壓力監(jiān)控梯形圖(上接第75頁)時(shí)間，VD420存儲(chǔ)積分時(shí)間，VD424存儲(chǔ)微分時(shí)間，VD428存儲(chǔ)上一次采樣的積分項(xiàng)MX，VD432存儲(chǔ)上一次進(jìn)程變量P一。系統(tǒng)每3秒根據(jù)這3秒內(nèi)來料量和觸摸屏上設(shè)定的加水前含水率和加水后含水

12、率計(jì)算一次應(yīng)加水量，并將應(yīng)加水量賦值給v04o4(SP)，每50ms將已加水量賦值給VD400(P)。VDS00存儲(chǔ)當(dāng)前時(shí)刻偏差e，VD504存儲(chǔ)上一時(shí)刻偏差一，VD508存儲(chǔ)偏差變化Ae，VD518存儲(chǔ)eAe，VD522存儲(chǔ)最大則允許偏差e，VD526存儲(chǔ)最小允許偏差e，則e=SP一PL，e=SP一PL—l，Ae=e一e一1=VD500一VD504。這樣針對(duì)e，Ae在PLC中利用s7—200PLC中的比較指令，調(diào)用依據(jù)專家知識(shí)庫設(shè)定的

13、子程序，實(shí)現(xiàn)在線PID參數(shù)的整定。(上接第97頁)[6]趙懷林微機(jī)在數(shù)據(jù)采集和誤差處理中的應(yīng)用[J]電測與儀表，19956：28—29[7]AliAburBadDataIdentificationWhenUsingAmpereMeasurements[J]IEEETrans，1997，12(2)：831—83618IAliAburABadDataIdentificationMethodForLinearProgrammingStateE

14、stimation[J]IEEETrans，1990，5(3)：894—990[9]立人厚，張平安精通MATLAB綜合輔導(dǎo)與指南[M]西安：西安交通大學(xué)出版社，19983結(jié)束語(1)通過對(duì)油田聯(lián)合站游離水系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，用歐姆龍軟件進(jìn)行PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)游離水脫除器界面的PID調(diào)節(jié)。(2)確定控制對(duì)象，包括壓力、溫度、油水界面等，并進(jìn)行I／O賦值，根據(jù)聯(lián)合站系統(tǒng)工藝流程和歐姆龍編程軟件編寫出相應(yīng)的梯形圖。(3)程序設(shè)計(jì)運(yùn)行顯

15、示，當(dāng)壓力值超過3MPa，溫度超過80％時(shí)，給出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)實(shí)際的液位與設(shè)定液位差值超過5cm時(shí)，進(jìn)行PID控制，實(shí)現(xiàn)了溫度和壓力的監(jiān)視功能以及游離水的液位的PID控制。(4)根據(jù)程序設(shè)計(jì)的步驟首先進(jìn)行I／O賦值對(duì)所有的輸入輸出和中間各信號(hào)進(jìn)行賦值和注釋，使編寫出來的程序一目了然；程序圖對(duì)各指令進(jìn)行具體說明，表明了程序中所用到數(shù)據(jù)的來源和得出方法。參考文獻(xiàn)：[1]劉合油田聯(lián)合站集輸系統(tǒng)控制技術(shù)[M]北京：石油工業(yè)出版社，2003：27—

16、60[2]弭洪濤，畢國忠，賈景貴PLC應(yīng)用技術(shù)[M]北京：中國電力出版社，2004：3—78[3]OMRON公司SYSMACCJMI可編程控制器手冊(cè)[M]1997：1—10[4]林小峰可編程控制器原理及應(yīng)用[M]北京：高等教育出版社，1993：1—10【作者簡介】沈德贏(1985一)，黑龍江尚志市人，畢業(yè)于大慶石油學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)，學(xué)士學(xué)位，技術(shù)助理，主要從事電氣自動(dòng)化。3結(jié)束語本系統(tǒng)將專家控制與PLC相結(jié)合，利用PLC實(shí)現(xiàn)了專家PID控

17、制，完成對(duì)原料含水率的精確控制。本文設(shè)計(jì)的全自動(dòng)預(yù)加水系統(tǒng)在鮑店煤礦宏力新型建材廠得到了實(shí)際應(yīng)用，從投入至今已正常運(yùn)轉(zhuǎn)半年多，實(shí)踐證明該系統(tǒng)運(yùn)行可靠，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，具有顯著的現(xiàn)實(shí)意義。參考文獻(xiàn)：[1]劉家弟，劉風(fēng)春，丁東業(yè)，董風(fēng)芝影響煤矸石燒結(jié)磚生產(chǎn)工藝因素的探討[J]礦產(chǎn)綜合利用，2005，26(1)：2—3[2]勒聰，劉曉哲，高憲庭年產(chǎn)8000萬塊煤矸石燒結(jié)磚生產(chǎn)工藝研究[J]磚瓦世界，2011，28(2)：

18、22—24[3]王淑云，閆少雄基于專家PID的西門子PLC控制器設(shè)計(jì)[D]西安：西安工業(yè)大學(xué)，2008【作者簡介】李坤(1965一)，男，山東泗水縣人，高級(jí)工程師；主要研究方向：計(jì)算機(jī)控制與智能控制。[10]雷慧博電量變送器及其檢定裝置[M]北京：中國電力出版社1999【作者簡介】黃勇(1977一)，男，四川廣安人，工程師，從事電氣控制工作。王曉冬(1970一)，女，陜西咸陽人，工程師，從事電氣控制工作。陳小衛(wèi)(1978一)，女，四川廣