电气控制与plc技术课程设计(论文)基于罗克韦尔plc的化碱过程控制系统设计.pdf

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1、 辽 宁 工 业 大 学 电气控制与PLC技术课程设计（论文）题目：基于罗克韦尔PLC的化碱过程控制系统设计 院（系）：专业班级：学 号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：课程设计（论文）任务及评语 院（系）：电气工程学院 教研室：注：成绩：平时20%论文质量60%答辩20%以百分制计算 学 号 学生姓名 专业班级 课程设计（论文）题目 基于罗克韦尔PLC的化碱过程控制系统设计 课程设计（论文）任务 课题完成的功能、在化碱过程中，碱粉和赤泥浆输送到化碱池中混合后形成碱赤泥浆，该过程的控制系统完成以下功能：1、实现赤泥浆泵和碱粉皮带秤的启停控制；2、实现碱粉流量控制功能；3、实现赤泥浆流量控

2、制功能。设计任务及要求：1、采用 Rockwell 公司的 Control logix 系列 PLC；2、方案设计，I/O 分配表；3、硬件设计和软件开发；4、关键仪表及设备选型；5、离线运行结果分析；6、撰写课程设计说明书；技术参数：1、电动机的额定功率 22Kw，额定电压 380V，额定电流 7A，额定转速 1450rpm。2、碱粉的流量范围为 20-40t/h；赤泥浆流量范围为 60-80t/h 进度计划 1、熟悉课程设计题目，查找及收集相关书籍、资料（2 天）；2、设计系统的结构原理图（2 天）；3、仪表、控制系统等设备的选型（2 天）；4、程序开发及调试（5 天）；5、撰写课设论文（

3、2.5 天）；6、设计结果考核（0.5天）；指导教师评语及成绩 平时：论文质量：答辩：总成绩：指导教师签字：年 月 日 摘 要 化碱过程是生料浆配料过程的重要组成部分，目前生料浆的配料方式主要是依据传统人工经验进行配料，由于生料浆配料过程的复杂特性，因此采用人工配料方法难以使生料浆各项指标难以达到工艺生产要求。在化碱过程中，碱粉通过皮带秤，赤泥浆通过赤泥浆泵被输送到化碱池中，混合后形成碱赤泥浆。本设计中，通过对赤泥浆泵的启停控制和对碱粉皮带秤的启停控制，实现了对碱粉流量控制功能，和对赤泥浆的流量控制功能。与人工配料方法相比较，化碱控制系统更具有准确性，能更为精确的控制配料比，从而提高生料浆产品

4、质量。关键词：皮带秤；赤泥浆泵；控制；生料浆；精确 目 录 第 1 章 绪论.1 第 2 章 化碱过程控制系统的方案.3 2.1 概述.3 2.2 系统组成总体结构.3 2.3 碱粉回路控制.3 2.4 赤泥浆回路控制.4 第 3 章 硬件设计.6 3.1 系统的硬件模块结构.6 3.2 PLC 产品选型.7 3.3 以太网.7 3.4 流量计及变频器.8 3.5 1756I/O 模块.9 3.6 皮带秤的选定.10 3.7 组态 I/O 模块.10 第 4 章 软件设计.13 4.1 系统的软件流程图.13 4.1.1 赤泥浆控制子系统流程图.13 4.1.2 碱粉控制子系统流程图.14 4

5、.2 PID 参数设置.15 4.3 碱粉皮带秤及赤泥浆泵起停程序.17 4.4 碱粉流量及赤泥浆流量控制.17 4.5 网络配置.18 第 5 章 运行情况展示.21 5.1 赤泥浆泵运行情况.21 5.2 碱粉皮带秤运行情况.21 5.3 同时启动时运行情况.22 第 6 章 课程设计总结.23 参考文献.24 第1章 绪论 在钢铁、电力、医药、水泥、化工、冶金等许多工业流程中，都存在配料过程。配料过程主要是将各种物料按照生产要求以一定的比例进行混合，配制出各项指标符合生产需要的混合物料，满足后续生产的需求，提高最终产品的产量和质量。这些配料过程一般都具有多变量、大时滞、强非线性、强耦合等

6、控制难点，属于复杂工业过程。所以，针对于配料过程的优化控制方法的研究就变得比较复杂。针对配料过程，国内外学者主要做了一下几方面的研究：一是对复杂工业过程，怎样建立更加精确的数学模型；二是采用什么优化控制算法，能有效的解决配料过程中存在的多变量、强非线性、强耦合等控制难题。化碱过程是一种典型的复杂工业过程，目前化碱的配料方式主要是依据传统人工经验进行配料，由于生料浆配料过程的复杂特性，因此采用人工配料方法难以使生料浆各项指标难以达到工艺生产要求，导致了生料浆产品质量不稳定，碱比和水分等指标的合格率低。PLC 控制系统可编程逻辑控制器，是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采

7、用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，是工业控制的核心部分。自二十世纪六十年代美国推出可编程逻辑控制器取代传统继电器控制装置以来，PLC 得到了快速发展，在世界各地得到了广泛应用。同时，PLC 的功能也不断完善。随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC 在开关量处理的基础上增加了模拟量处理和运动控制等功能。今天的 PLC 不再局限于逻辑控制，在运动控制、过程控制等领域也发挥着十分重要的作用。PLC 控制器是由模仿原继电器控制原理

8、发展起来的，二十世纪七十年代的PLC 控制器只有开关量逻辑控制，首先应用的是汽车制造行业。它以存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和运算等操作的指令；并通过数字输入和输出操作，来控制各类机械或生产过程。用户编制的控制程序表达了生产过程的工艺要求，并事先存入 PLC 控制器的用户程序存储器中。运行时按存储程序的内容逐条执行，以完成工艺流程要求的操作。本设计正是基于罗克韦尔 PLC 的化碱过程控制系统设计，与西门子 PLC 相比罗克韦尔 PLC 具有通讯功能更强大，简单易用，配备软件也相对容易的特点。罗克韦尔 PLC 在模拟量转化中不需要转化，只要把 MAX MIN 和对应你传感器的输出特性链接

9、即可，另外，罗克韦尔 PLC 无需插入硬件，链接好 PLC 后可以直接读到其他变量。5000 软件都是块编程，对于初级编程者更实用。第2章 化碱过程控制系统的方案 2.1 概述 由于生料浆的物料像碱粉、赤泥浆、混矿和石灰石的成分一般是不去人为改变的，生料浆各项指标的好坏主要取决于物料的配比，好的配比可以获得各项指标符合生产要求的生料浆，坏的配比会误导生产，造成生料浆各项指标不达标和频繁波动。本设计中碱粉的流量范围为20-40t/h；赤泥浆流量范围为 60-80t/h。2.2 系统组成总体结构 如图 2.1 为化碱系统的总体结构图。皮带启动按钮赤泥浆启动按钮赤泥浆流量计碱粉流量计ControLo

10、gix赤泥浆泵变频器（皮带秤）图 2.1 化碱系统的总体结构图 在碱粉和赤泥浆的控制系统中，通过流量计检测碱粉和赤泥浆流量反馈给PLC，PLC 控制皮带秤和赤泥浆泵的启动，经过 PID 调节，保证碱粉流量范围为2040t/h，赤泥浆流量范围为 6080t/h。2.3 碱粉回路控制 控制系统采用的是闭环控制方法，当自动调节出现故障时，可以通过选择按钮，手动设定与自动调节之间是没有静差的。碱粉回路控制图如图2.2 所示。PI控制器变频器频率手动给出碱粉皮带流量检测手动自动选择按钮+-碱粉流量设定值变频机构 图 2.2 碱粉回路控制图 对碱粉流量实现自动控制的目的是：通过自动调整下料皮带电机的转速，

11、使碱粉流量稳定在 20-40t/h 的范围内，先给定碱粉流量设定值，通过 PI 控制器和变频机构，对碱粉皮带的转速进行调节，以满足生料浆指标中的碱比。在处于自动控制的过程中，为避免电动机的转速频繁被调节，当转速在流量设定值死区范围时，不调整电机的转速。2.4 赤泥浆回路控制 控制系统采用的是闭环控制方法，当自动调节出现故障时，可以通过选择按钮，改变控制量的调节方式，用手动设定取代自动调节，并且手动设定与自动调节之间是没有静差的。赤泥浆回路控制图如图2.3 所示。PI控制器变频器频率手动给出液泵流量检测手动自动选择按钮+-赤泥浆流量设定值变频机构 图 2.3 赤泥浆回路控制 对赤泥浆流量实现自动

12、控制的目的是：通过自动调整下料皮带电机的转速，使赤泥浆流量稳定在要求范围内，先给定赤泥浆流量设定值，通过 PI 控制器和变频机构，对碱粉皮带的转速进行调节，以满足生料浆指标中的碱比。在处于自动控制的过程中，变频器输出被限制在 20%-80%范围内调整，为避免电动机的转速频繁被调节，当转速在流量设定值死区范围时，不调整电机的转速。第3章 硬件设计 3.1 系统的硬件模块结构 Controllogix 是罗克韦尔自动化 Logix 控制引擎系列中最具代表性的产品。从外表看起来像一个可编程控制器系统，但是实际上他却远远超越了传统意义上的PLC 系统。Controllogix 体系结构是最新科技的多控

13、制律集成控制平台，是先进的混成控制，可以完成顺序控制、运动控制、传统控制、和过程控制。无论是高速离散控制、复杂过程控制，伺服控制，还是高速传动控制等各种应用，借助单一的 Controllogix 平台，用户只需掌握一直编程软件，就能根据应用要求不同，选择标准模块，选择标准工业网络/总线得到所需的控制系统。如图 3.1 系统硬件图。图 3.1 系统硬件图 Controllogix 系统能够与现有基于 PLC 系统完美结合，与现有网络用户完美结合并可以实现信息的透明呼唤，与其他网络上的程序处理器完美结合。Controllogix 系统的模块化 I/O、内存及通信接口为用户提供了一种即可组态又便于扩

14、展的系统。用户可以根据需要灵活配置所需的 I/O 数量，内存容量以及通信网络。以后当用户需要进一步扩展系统时，可随时添加 I/O，内存及通信接口。Controllogix 允许用户带电插拔系统中的任何模块，而不会对模块造成损坏。这样用户就可以在继续维持系统运行的同时更换故障模块。Controllogix 可以在网络之间、网络的链路之间以及通过背板的模块之间实现信息的高速传送。可以通过 Ethernet、ControlNet 和 DeviceNet 网络将处理器连接起来，可以实现分布式处理。也可以通过 ControlNet、DeviceNet 和普通 RemoteI/O链路可将远程处理器的分布式

15、 I/O 连接起来。Controllogix 采用特殊设计的高强度工业硬件平台，而可耐受震动、高温以及各种工业环境下的电气干扰。硬件采取小型化设计适用于有限的配电盘空间。Controllogix 操作系统提供了真正具有优先级的多任务环境，从而允许用户通过单独排定软件组件来满足自己的应用要求。这就大幅度提高了处理器的效率，而且降低了成本，因为它可以减少整个控制系统的处理器数量。3.2 PLC 产品选型 在选择 PLC 产品型号时，应确定系统用 PLC 单机控制，还是用 PLC 形成网络，由此得到 PLC 所需的输入、输出点数，对控制点数有一个准确的统计，这往往是选择 PLC 的首要条件，一般选择

16、比控制点数多 10%30%的 PLC。PLC 系统所用的存储器基本上由 PROM、EPROM 及 PAM 三种类型组成，存储容量则随机器的大小变化，一般小型机的最大存储能力低于 6KB，中型机的最大存储能力可达 64KB，大型机的最大存储能力可上兆字节。使用时可以根据程序及数据的存储需要来选用合适的机型，必要时也可专门进行存储器的扩充设计。1756-L61 的通讯功能更强大，简单易用，配备软件也相对容易，因此选择1756-L61 作为本设计的 CPU。3.3 以太网 以太网技术的最初进展来自于施乐帕洛阿尔托研究中心的许多先锋技术项目中的一个。该标准定义了在局域网中采用的电缆类型和信号处理方法。

17、以太网在互联设备之间以 10100Mbps 的速率传送信息包，双绞线电缆 10 Base T 以太网由于其低成本、高可靠性以及 10Mbps 的速率而成为应用最为广泛的以太网。直扩的无线以太网可达 11Mbps，许多制造供应商提供的产品都能采用通用的软件协议进行通信，开放性最好。以太网可以采用多种连接介质，包括同轴缆、双绞线和光纤等。其中双绞线多用于从主机到集线器或交换机的连接，而光纤则主要用于交换机间的级联和交换机到路由器间的点到点链路上。同轴缆作为早期的主要连接介质已经逐渐趋于淘汰。以太网卡可以工作在两种模式下：半双工和全双工。半双工：半双工传输模式实现以太网载波监听多路访问冲突检测。传统

18、的共享 LAN 是在半双工下工作的，在同一时间只能传输单一方向的数据。当两个方向的数据同时传输时，就会产生冲突，这会降低以太网的效率。全双工：全双工传输是采用点对点连接，这种安排没有冲突，因为它们使用双绞线中两个独立的线路，这等于没有安装新的介质就提高了带宽。例如在上例的车站间又加了一条并行的铁轨，同时可有两列火车双向通行。在全双工模式下，冲突检测电路不可用，因此每个全双工连接只用一个端口，用于点对点连接。标准以太网的传输效率可达到 50%60%的带宽，全双工在两个方向上都提供 100%的效率。以太网的工作过程如下：当以太网中的一台主机要传输数据时，它将按如下步骤进行：1、监听信道上是否有信号

19、在传输。如果有的话，表明信道处于忙状态，就继续监听，直到信道空闲为止。2、若没有监听到任何信号，就传输数据 3、传输的时候继续监听，如发现冲突则执行退避算法，随机等待一段时间后，重新执行步骤 1（当冲突发生时，涉及冲突的计算机会发送会返回到监听信道状态。注意：每台计算机一次只允许发送一个包，一个拥塞序列，以警告所有的节点）4、若未发现冲突则发送成功，所有计算机在试图再一次发送数据之前，必须在最近一次发送后等待 9.6 微秒（以 10Mbps 运行）。3.4 流量计及变频器 选择 2 个流量计分别检测碱粉流量和赤泥浆流量，反馈给PLC，变频器选择ABPowerflex70系列。实际上 Power

20、flex70 的通信端口为串口，他将串口通信分为 5 个通道，以用于外部通信，每个通道都对应不同的通信设备，因此具有丰富的通信方法，从而做到了对不同场合不同用途下的通用型与适应性。Powerflex70 的 DeviceNet 通信需要通过两个部分的组态来完成，一个是适配器的组态，另一个是网络扫描器的组态。变频器将网络传输的数据通过20 个字与适配器进行通信，适配器再将数据通过I/O 映像的方式将数据保存在网络扫描器中。而扫描中的数据可以在程序中直接进行监控，这样就实现了通过 DeviceNet网络与变频器进行通信的目的。3.5 1756I/O 模块 1756I/O 产品系列可提供大量的数字量

21、和模拟量 I/O 模块以满足用户在模块化组件中的应用需求，包括诊断数字量 I/O 模块和运动控制模块。模拟量 I/O 模块可执行所要求的 A/D 和 D/A 转换，实现模拟量信号与处理器数据的直接接口，分辨率最高为 16 位。模拟量 I/O 可由用户组态，这样当 I/O 通信被中断时可以进入所希望的故障响应状态。该特点提供了故障情况下的一种安全响应。数字量 I/O 模块具有数字量 I/O 电路，可用于和 ON/OFF 传感器，如按钮、限位开关的连接；也可用于和 ON/OFF 启动器如电动机启动器、指示灯和报警器的连接。数字量 I/O 模块的输出直接由响应的处理器数据位的状态来控制，输入则直接控

22、制相应的处理器的数据位的状态。数字量 I/O 诊断模块可提供其他数字量 I/O 模块所不具备的一些附加功能。除了可以将输出值写入模块以及从模块读取输入值外，用户还可读取有关模块及 I/O 电路的诊断状态。1756I/O 模块的特点如下：（1）所有通过背板进行通信的模块均是基于生产者/客户的模式。（2）每个模块都需占用一个单位的槽位，并且模块可以插在 1756 框架的任意槽中。（3）更换模块时无需断开接线；用户配线时将连接线接到可拆卸的端子排上，并将端子排插入模块的前面。（4）用户可以采用不同 I/O 点数的模块，这样就极大的增加了其灵活性并节约了用户成本。（5）隔离的输入和输出可用于这样一些场

23、合。例如，使用单独电压源的电动机控制中心。（6）光电隔离和数字滤波可减少信号干扰.（7）作为一种故障诊断帮助，在模块的前面还设有状态指示器，用于指示器输入或输出以及故障状态。（8）将 I/O 模块故障报告给处理器。（9）固态数字量 I/O 模块覆盖了从 10265V（AC）以及 10146V（DC）的范围；提供的继电器触点输出模块的范围从 10265V（AC）以及 5150V（DC）。（10）模拟量信号的电压范围包括标准的模拟量输入和输出，以及直接的热电偶及 RTD 温度输入。（11）模拟量模块软件的可选特性包括干扰电源及干扰环境下的数字滤波，以及每个 I/O 通道的量程选择，以增加用户的灵活

24、性。（12）I/O 接线开路检测（1756-IABD、-IB16D、OA8D、-OB16D）。（13）现场掉电检测（1756-IABD、-OABD、-OABE）。（14）输出回路状态的确认（1756-OA 8D、OB16D）。（15）输出回路功能能力的确认（1756-OA 8D、OB16D）。（16）每个单独的输出回路均装有电子式熔断器（1756-OAB、-OABE、-OB8E1、-OB16D、-OB16E）。（17）诊断状态的锁存可用于检测瞬时故障（1756-IA8D、IB16D、-OA8D、-OB16D）。1756 数字量 I/O 类型有诊断型、电子熔断型、单独隔断型三种，1756 数字

25、I/O模块支持：（1）不同范围的电压接口；（2）隔离和非隔离的模块类型；（3）点级输出故障状态；（4）可选的直接连接或优化机架；（5）选择模块中的现场接线故障诊断。1756 模拟量 I/O 模块是接口模块，他们能够将模拟量信号转换成数字量输入，也能将数字量转化成模拟量信号输出。在使用生产者/消费者网络模式时，它们能够在需要时提供附加系统必要的信息。3.6 皮带秤的选定 采用电子皮带秤，电子皮带秤是对包括 ICS 电子皮带秤、定量给料机、DGP吊挂式皮带秤等在内的所有皮带秤的一个总称。它只有称重架、传感器和仪表组成，没有驱动电机等级动力装置，它只对输送皮带上通过的物料作称重累计作用，不控制物料流

26、量的大小。它的优点是造价低、安装简单不需要对原有设备做太大改动，不足之处是受输送皮带影响大计量精度不高。定量给料机是有环形皮带、秤架、电机、称重和测速传感器等组成的一个整体，它是集称重计量与流量控制于一体的连续称重设备，也叫调速秤。DGP 吊挂秤是指用称重传感器把整个(包括环形皮带、秤架、电机、传感器等)秤体吊挂起来的一种连续称量装置，它的特点是整个称体吊挂不受其它因素影响，所以计量精度高，还可根据流量控制给料装置的给料速度以达到定量给料的目的。3.7 组态 I/O 模块 从 Controller Organizer 用鼠标右键点击 I/O Configuration 图标，选择 New Mo

27、dule。显示 Select Module 对话框，如图 3.4 所示。图中附有可选模块的清单，可以首先在对话框下部选择模块类型，比如 Digital 表示数字量模块，然后在下拉列表中找到所需的模块型号即可，例如 16 点数字量输入模块 1756-IB16。用鼠标双击所选的模块，将显示模块属性对话框，如图 3.5 所示，输入参数再点击 Finish 按钮。RSLogix 5000 软件将完成模块的组态。主要参数说明如下：Slot：注意选择的槽位号码必须与所选模块所处的实际物理位置的槽位号码一致。由于数字量输入模块 1756-IB16 安装在 1756-A4 机架的实际槽位是 2，因此要在 Sl

28、ot 中选择数字 2 进行匹配。图 3.4 模块选择对话框 图 3.5 模块属性配置对话框 Electronic Keying：这个特性主要是防止将模块插到错误的槽中时，RSLogix 5000 会将新插入硬件的信息与用户在项目中为该槽组态的信息加以比较。用户在最初模块组态时，可以选择下列模块。Exact Match：上面描述的所有参数必须匹配，否则插入的模块将拒绝连接。Compatible Module：必须符合下列标准，否则插入的模块将拒绝连接，并导致处理器上的 I/O 灯闪烁：Module Types，Catalog Number，and Major Revision必须匹配，而物理模块

29、的 Minor Revision 必须等于或大于软件中指定的。Disable Keying：电子锁不起作用。系统的 I/O 分配见表 3.1 表 3.1 系统的 I/O 分配 功能 I/O 分配 类型 碱粉皮带秤启动按钮 Local:1:I.Data.1 数字量输入 碱粉皮带秤停止按钮 Local:1:I.Data.17 数字量输入 赤泥浆泵启动按钮 Local:1:I.Data.10 数字量输入 赤泥浆泵停止按钮 Local:1:I.Data.2 数字量输入 碱粉皮带秤 Local:4:O.Data.0 数字量输出 赤泥浆泵 Local:4:O.Data.6 数字量输出 绿灯（检测皮带秤）L

30、ocal:3:O.Data.6 数字量输出 红灯（检测赤泥浆泵）Local:3:O.Data.2 数字量输出 碱粉流量计 Local:5:I.Data0 模拟量输入 赤泥浆流量计 Local:5:I.Data1 模拟量输入 碱粉流量输出 Local:6:O.Data0 模拟量输出 赤泥浆流量输出 Local:6:O.Data1 模拟量输出 第4章 软件设计 4.1 系统的软件流程图 设备的启停要遵循先后顺序，比如说设备的启停控制，碱粉是固体原料，在没有液体赤泥浆的情况下，碱粉在化碱池中干磨会损坏化碱池。在把赤泥浆和碱粉送入化碱池的之前，要先启动一定时间的赤泥浆泵，然后再启动碱粉皮带秤。同样的设

31、备的停止也是有先后顺序的。各设备的启停顺序为：控制系统启动时，先启动赤泥浆泵，然后启动碱粉皮带秤；控制系统停止时，先停止碱粉皮带秤，然后停止赤泥浆泵。4.1.1 赤泥浆控制子系统流程图 启动赤泥浆泵时，要检查变频器是否能够正常工作，条件满足时，赤泥浆泵能够正常启动。赤泥浆泵启动流程图如图 4.1 所示。确定启动变频器可运行变频器无错误启动结束开始YYYNNN 图 4.1 赤泥浆泵启动流程图 当需要停止赤泥浆泵时，或者化碱池的液位达到下限时，则可以使赤泥浆泵停止工作，赤泥浆泵停止流程图如图 4.2 所示。开始确定停止碱粉皮带秤停止化碱池液位下限停止结束NNNYYY 图 4.2 赤泥浆泵停止流程图

32、 4.1.2 碱粉控制子系统流程图 碱粉皮带秤逻辑控制，当变频器处于可运行状态且变频器没有故障且赤泥浆泵启动时，可以启动碱粉皮带秤。如图 4.3 所示。确定启动变频器可运行变频器无错误赤泥浆泵启动启动结束开始YYYNNNN 图 4.3 碱粉皮带秤启动流程图 当赤泥浆泵停止时碱粉皮带秤停止。碱粉皮带秤停止程序流程如图 4.4 所示。开始确定停止赤泥浆泵停止碱粉皮带秤停止停止结束NYNNYY 图 4.4 碱粉皮带秤停止程序流程图 4.2 PID 参数设置 PID 控制技术是工业过程控制中应用最广泛的控制算法。当难以获得被控对象精确的数学模型时，控制理论中其他技术难以控制时，PID 控制技术最为合适

33、。被控对象的 PID 控制实质上为对偏差的比例 Proportional）、积分（Integral）、微分（Derivative）控制，也称为 PID 调节。PID 控制回路框图如图 4.5 所示。比例积分微分被控对象r(t)c(t)e(t)+-图 4.5 PID 控制回路框图 编辑 Tuning 配置页面如图 4.6所示。其中 Tuning Constants 参数 Kp（比例）=1.9,Ki（积分）=0.1，Kd（微分）=0.0。图 4.6 Tuning 配置页面 单击 Configuration 配置页面，编辑如图 4.7所示。其中 Loop Update Time参数设置与其所在的周期

34、任务 PID_Control 的周期参数一致为 0.01 秒，并且CV Hight Limit=100%。图 4.7 Configuration 配置页面 点击Scaling配置页面，编辑如图4.8所示。其中PV参数的Unscaled Max=100，Engineer Unit Max=100，CV 参数的 Max=100。点击应用。确定 PID 参数配置完成。图 4.8 Scaling 配置页面 4.3 碱粉皮带秤及赤泥浆泵起停程序 碱粉皮带秤及赤泥浆泵起停梯形图如图4.9 所示。图 4.9 碱粉皮带秤及赤泥浆泵起停梯形图 4.4 碱粉流量及赤泥浆流量控制 碱粉流量及赤泥浆流量控制的梯形图，

35、如图4.10 所示。图 4.10 碱粉流量及赤泥浆流量控制的梯形图 碱粉流量及赤泥浆流量控制 PID 部分梯形图，如图 4.11 所示。图 4.11 碱粉流量及赤泥浆流量控制 PID 部分梯形图 4.5 网络配置 RSLogix 系列梯形图编程软件包可以最大限度地发挥可编程控制器的性能、节省工程项目开发时间并提高生产率。使用 RSLogix5000 编程软件一般步骤如下：（1）创建一个新工程。（2）控制器属性设置（3）配置 I/O 模块（数字量/模拟量）。（4）组织数据。（5）任务管理。（6）编辑梯形图逻辑。（7）组态通信。（8）上传、下载工程。（9）在线修改程序。（10）在线强制 I/O。（

36、11）控制器故障处理。在安装有 RSLogix 5000 软件的计算机上，依次用鼠标点击开始所有程序RockwellRSLogix 5000 Enterprise SeriesRSLogix 5000或双击桌面上 RSLogix 5000 的图标，打开 RSLogix 5000 软件。（1）从 File 菜单选择 New，显示 New Controller 对话框。（2）从 Type 的下拉菜单中选择 1756-L61ControlLogix 5565 Controller。（3）在 Revision 的下拉菜单中选择 17。（4）在 Name 栏中键入字母和数字组合作为处理器名字，如 lid

37、engxu。（5）从 Chassis Type 下拉菜单中选择 1756-A10 10-Slot ControlLogix Chassis。（6）在 Slot Number 栏内选择 0，与机架中的控制器模块的位置匹配。在 Create In 栏内键入文件保存路径。如图 4.12 所示。图 4.12 New Controller 对话框（8）点击 ok 按钮。由此创建一个控制器文件，其界面如图 4.13 所示。图 4.13 RSLogix 5000 主界面 第5章 运行情况展示 5.1 赤泥浆泵运行情况 红灯亮起时，代表赤泥浆泵正常启动，图5.1 为赤泥浆泵启动实景。图 5.1 赤泥浆泵启动实

38、景 5.2 碱粉皮带秤运行情况 绿灯亮起时，代表碱粉皮带秤正常启动，图5.2 为碱粉皮带秤启动实景。图 5.2 碱粉皮带秤启动实景 5.3 同时启动时运行情况 赤泥浆泵和碱粉皮带秤都启动后，系统正常运行。图 5.3 为系统正常运行实景图。图 5.3 系统正常运行实景 第6章 课程设计总结 本文对基于罗克韦尔 PLC 的化碱过程控制系统设计进行了研究。包括控制系统的硬件设计和软件设计。硬件设计主要是 PLC 控制器的设计，皮带秤的选择，输入、输出的分配。软件设计包括 PLC 控制系统的流程、PID 参数的设置、碱粉皮带秤和赤泥浆泵的启停程序、网络配置。本设计中在把赤泥浆和碱粉送入化碱池的之前，要

39、先启动一定时间的赤泥浆泵，然后再启动碱粉皮带秤。这么设计避免了碱粉先进入化碱池中干磨会损坏化碱池，并确定了赤泥浆泵和皮带秤启动顺序。通过本次课程设计，对罗克韦尔 PLC 有了更进一步的了解，熟练了组态过程，对化碱过程控制理解的更加深刻。参考文献 1 沈荣娟,谈英姿,魏海坤.基于罗克韦尔 PLC 的实验室监控系统设计J.工业控制计算机,2014,01:25-28.2 白锐,任群英,崔明利.基于罗克韦尔 PLC 的生料浆配料过程自动控制系统J.辽宁工业大学学报(自然科学版),2013,05:281-285.3 罗克韦尔自动化公司成为杜邦公司 PLC 及过程控制系统的全球合作伙伴J.中国塑料,200

40、6,12:89.4 任群英.生料浆配料过程优化控制方法与半实物仿真实验平台的研究D.辽宁工业大学,2014.5 李金鹏.基于 PLC 控制的风电机组物理实验平台研究与设计D.华北电力大学,2013.6 赵远.PLC 程序模块化的设计方法D.太原科技大学,2013 7 白锐,柴天佑.碱赤泥浆流量的非线性智能 PID 控制J.控制理论与应用,2008,25(4):783-786.8 白锐,柴天佑.基于 PSO 算法的生料浆配料过程的优化控制J.控制工程,2009,16(1):76-79.9 刘远忠.生料浆配料过程不确定优化方法研究及应用.东北大学博士学位论文,2010.10 张兴国.可编程序控制器技术及应用M.北京:中国电力出版社,2015.11 薛文忠,杨权平,罗国平.烧结法生产氧化铝自动配料技术探讨J.轻金属,2010,3(10):24-26.12 钱晓龙.ControlLogix 在水泥行业中的应用M.北京:机械工业出版社,2010.13 刘丽孺.氧化铝生产的能耗分析及环境负荷评价.东北大学博士学位论文,2003.14 孔玲爽.氧化铝生料浆配料过程不确定优化方法研究及应用.中南大学博士学位论文,2010.15 贾娟鱼,白晨光,赖宏.烧结矿和入炉矿配料的优化及实现.重庆大学学报(自然科学版),2002.25(10):68-71.