pLc控制电子调节阀关闭压力,只能关,不能开

PLC如何控制阀门开度_百度知道
PLC如何控制阀门开度
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首先系统通过温度传感器将塔顶温度采样到PLC系统中,系统将这个温度值和你设定的温度值进行比较,得出一个偏差值,这个偏差PID运算0-100的值,这个值我们通常叫做PO值也就是需要调节介质的阀门开度,常在系统画面上显示,这个PO值经常AO模块转换,将0-100的值转换成4-20mA输出,来调节调节阀的。通常PO值是跟偏差值的大小的塔顶温度的反映快慢和PID计算有关,不是一个定值,偏差越大,阀门开度就越大(反作用调节)。
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模拟量输出控制阀门
输出的0-10V 对应阀门的关闭和最大开度
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那你要用比例阀了哦。还要有模拟量输出
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基于PLC的电子钟控制系统_机电一体化毕业设计.doc 57页
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毕 业 设 计
设计题目名称: 基于PLC的电子钟控制系统
时间是人类生活必不可少的重要元素,如果没有时间的概念,社会将不会有所发展和进步。从古代的水漏、十二天干地支,到后来的机械钟表以及当今的石英钟,都充分显现出了时间的重要,同时也代表着科技的进步。到了近、现代,由于数字集成电路技术的发展和采用了先进的石英技术,电子技术获得了飞速的发展。在其推动下,电子钟的性能也得到了极大的改善,具有走时准确性能稳定、携带方便等优点。因此,它广泛应用于计时、自动报时及自动控制等各个领域,有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高,同时也使现代电子产品性能进一步提高,产品更新换代的节奏也越来种定时电气的自动启用等。因此,研究电子钟及扩大其应用范围,有着非常现实的意义。
本系统由七段LED数码管来显示可编程控制器(PLC)所输出的信号。由于本系统采用的处理器是西门子CPU224,输出端的数量少于需求的数量,因此需要外接一个扩展模块--西门子EM222。所以,总体设计方案由主体模块和扩展模块两大部分组成。其中主体模块完成电子钟的显示时位功能,扩展模块完成电子钟的显示分位功能。
关键词:可编程控制器(PLC),LED数码管,西门子CPU224,西门子EM222。
第1章 可编程控制器(PLC)的基础知识 1
1.1 PLC的产生、定义及分类 1
1.1.1 PLC的产生 1
1.1.2 PLC的定义 2
1.1.3 PLC的分类 3
1.2 PLC的构成与性能指标 6
1.2.1 PLC的硬件结构 6
1.2.2 PLC的性能指标 10
1.3 PLC的工作原理 12
1.3.1 PLC内外部电路 12
1.3.2 PLC的控制系统 14
1.3.3 PLC的工作过程 16
1.3.4 用户程序循环扫描 17
第2章 基于PLC的电子钟控制系统的硬件分析 19
2.1 S7-200PLC的概述 19
2.1.1 S7-200的系统基本构成 19
2.1.2 S7-200PLC的结构 20
2.1.3 S7-200PLC的工作方式及扫描周期 21
2.1.4 S7-200PLC的编程语言 22
2.1.5 S7-200PLC的程序结构 26
2.2 CPU224的技术参数 28
2.2.1 CPU224的相关参数 28
2.2.2 CPU224的接线 28
2.3 LED数码管的技术参数 30
2.3.1 数码管的分类 30
2.3.2 LED数码管的结构 30
2.4 西门子EM222的技术参数 31
2.5 基于PLC电子钟控制系统的硬件接线图 37
第3章 数字电子钟梯形图程序 39
第4章 总结 51
参考文献 52
第1章 可编程控制器(PLC)的基础知识
可编程序控制器(Programmable Logic Controlle,简称PLC),它是以微处理器为核心的通用工业控制装置,是在继电器—接触器控制基础上发展起来的。随着现代社会生产的发展和技术进步,现代工业生产自动化水平的日益提高及微电子技术的迅猛发展,当今的PLC已将3C(Computer、Control、Communication)技术,即微型计算机技术、控制技术及通信技术融为一体,在控制系统中又能起到“3电”控制作用,即电控、电仪、电信这三个不同作用的一种可靠性控制器,是当代工业生产自动化的重要支柱。
1.1 PLC的产生、定义及分类
1.1.1 PLC的产生
PLC产生以前,以各种继电器为主要元件的电气控制线路承担着生产过程自动控制的艰巨任务。这些器件组成的控制系统需要大量的导线,大量的控制柜,占据大量的空间。当这些继电器运行时又产生大量的噪声,消耗大量的电能。为保证控制系统正常运行,需要安排大量的电气技术人员进行维护,有时某个继电器的损坏,甚至某继电器的触点接触不良都会影响整个系统的正常运行。检查和排除故障又是非常困难的,现场电气技术人员的技术水平也直接影响设备恢复运行的速度。尤其是在生产工艺发生变化时,可能需要增加很多继电器或继电气控制柜,重新接线或改线的工作量极大,甚至可能需要重新设计控制系统。面对这种局面,人们迫切需要一种新的工业控制装置来取代传统的继电气控制系统,使电气控制系统工作更可靠、更容易维修、更能适应经常变化的生产工艺的要求。
20世纪60年代末期,美国的汽车制造业竞争激烈。各生产厂家的汽车型号不断更新,它必然要求生产线的控制亦随之改变,以及对整个控制系统重新配置。为此要寻求一种比继电器更可靠、响应速度更快、功能更强大的通用工业控制器。GM公司提出了著名的10条技术指标在社会上招标,要求控制设备制造商为其生产线提供一种新型的通用工业控制器,它应具有以下特点:
编程简单,可在现场修改程序;
维修方便,采用
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PLC的调节阀控制器研究
调节阀主要用于电站系统调节自动化过程控制领域中的介质流量、压力、温度、液位等工艺参数,通过应用PLC来实现调节阀的自动控制,进而实现维护电站系统的正常运行。
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调节阀主要用于电站系统调节自动化过程控制领域中的介质流量、压力、温度、液位等工艺参数,通过应用PLC来实现调节阀的自动控制,进而实现维护电站系统的正常运行。
2调节阀简介
2.1调节阀的概述及构成
调节阀又称控制阀(ControlValve),它是过程控制系统顶用动力操纵去改变流体流量的装置。根据自动化系统中的控制信号,自动调节阀门的开度,从而实现介质流量、压力、温度和液位的调节。
调节阀由执行机构和阀组成见图1。执行机构起推动的作用,阀起调节流量的作用。
图1:电动调节阀
2.2调节阀的工作原理
根据流体力学可知,调节阀是一个局部阻力可以变化的节流元件。对不可压缩流体,调节阀的流量
式中,Q-流量;Kv-流量系数;△P-阀门前后压差;V-阀门介质比容;α-流量裕度系数。
此公式用于在节流部位的雷诺数Re>105,并且无闪蒸和阀门无过渡管接头的情况,其中流量系数Kv值与阀门的流通能力和节流面积有关,不同的阀门对应不同的Kv值。调节器输出信号控制阀门的开或关,可以改变阀门的Kv值,从而改变被调介质的流量。
2.3调节阀的流量特性
调节阀的流量特性是指被调介质流过调节阀的相对流量与调节阀的相对开度之间的关系。
调节阀流量特性包括理想流量特性和工作流量特性。理想流量特性是指在调节阀前后压差固定不变情况下的流量特性有直线、等百分比、抛物线及快开4种特性。
在实际系统中,阀门两侧的压力降并不是恒定的,使其发生变化的原因主要有两个方面:①由于泵的特性,当系统流量减少时由泵产生的系统压力增加;②当流量减少时,盘管上的阻力也减少,导致阀门压力较大。因此调节阀前后的压差通常是变化的,在这种情况下,调节阀相对流量与相对开度之间的关系,称为工作流量特性。
3基于PLC的调节阀控制
3.1 PLC的编程语言STEP7是S7-300PLC的编程软件
梯形图、语句表和功能图是标准的STEP7软件包配备的3种基本编程语言,这3种编程语言可以在STEP7中相互转换。
3.2模拟量闭环控制系统的组成
典型的PLC模拟量单闭环控制系统原理如图2所示。
图2:PLC模拟量单闭环控制系统原理
在模拟量闭环控制系统中,被控量c(t)(例如压力、温度、流量、转速等)是连续变化的模拟量,大多数执行机构(例如晶闸管调速装置、电动调节阀和变频器等)要求PLC输出模拟信号mv(t),而PLC的CPU只能处理数字量。c(t)首先被丈量元件(传感器)和变送器转换为尺度的直流电流信号或直流电压信号pv(t),例如4~20mA,1~5V,PLC用A/D转换器将它们转换为数字量pv(t)。
模拟量与数字量之间的相互转换和PID程序的执行都是周期性的操纵,其距离时间称为采样周期Ts。各数字量括号中的n表示该变量是第n次采样时的数字量。
图中的sp(n)是给定值,pv(n)为A/D转换后的反馈量,误差ev(n)=sp(n)-pv(n)。
D/A转换器将PID控制器输出的数字量mv(n)转换为模拟量(直流电压或直流电流)mv(t),再去控制执行机构。
3.3控制系统设计思惟
首先对调节阀控制系统进行分析,电容式压力传感器实时传输压力信号送入PLC,PLC先经由硬件组态再进行编程,将程序载入PLC,程序的执行将传感器传来的信号转换成为对调节阀阀位开度的控制指令,终极实现对管道内部压力的控制。
如图3所示,系统划定压力设定值为8kPa,在实际工厂的环境中,管道内部压力答应在一定范围内变化,所以以设定值为中央加入一个范围,令阈值为1kPa,确定管道正常的压力范围,即7~9kPa。当丈量元件测出管道压力大于9kPa时,信号经PLC后输出一个使调节阀电动执行机构阀门开度减小的指令;反之,当测出压力小于7kPa时,PLC输出一个使调节阀电动执行机构开度开大的指令;而管道压力处于7~9kPa时,调节阀电念头构处于静止状态。
图3:调节阀控制系统原理
3.4 PLC控制系统的一般步骤
可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤如下:深入了解和分析被控对象的工艺前提和控制要求;确定I/O设备;选择合适的PLC类型;分配I/O点;设计应用系统梯形图程序;将程序输入PLC;进行软件测试;应用系统整体调试。
3.5 PLC的硬件组态
硬件组态,就是使用STEP7对SIMATIC工作站进行硬件配置和参数分配。所配置的数据以后可以通过“下载”传送到PLC。硬件组态的前提是必需创建一个带有SIMATIC工作站的项目。
3.6连接电路
连接外接电路时,两个继电器分别与调节阀点动执行机构的接点“开阀”“、关阀”相连接,为使实现互锁功能,需要将两个继电器互连:如图4电路图,两个继电器中的触点13均与另一个继电器的触点9相连,再经由触点1接出。
互锁功能的实现:
(1)当继电器1接通时,继电器1的触点14、13与继电器2的触点9、1形成回路,此时继电器1正常工作,触点9、1断开,继电器2的触点13、14所在回路无法接通,导致继电器2无法接通。
(2)同理,当继电器2接通时,此时继电器1无法接通。
在设置了软、硬件互锁之后,“开阀”与“关阀”不会同时泛起,有效的为电动执行机构提供了安全保护。
3.7系统调试
在完成程序编程和连接外部电路之后,需要对系统进行调试,在SIMATICManage界面中,将BLOCKS中所有的块及Systemdata点击下载将其一起下载到PLC中,然后接通电路,调节电阻箱模拟传感器向PLC输入信号,通过变量监督窗口可以观察到,在压力的各个范围内相应的开阀、关阀和点动指令的执行。调试完毕后,经检修程序逻辑准确,运行正常,实现了对调节阀的自动控制,达到了预期的目的。
基于PLC的调节阀控制系统设计,通过对调节阀控制系统进行分析,依据与S7-300PLC相连的压力传感器传回的参数信号,采集控制系统中所需要的数据量,通过PLC的编程实现对系统中压力实时的监控,并调节参数的波动范围在答应的范围之内,维护电厂的正常运行。
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关于PLC控制阀门的问题
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1.第一个问题,很简单:PLC控制一个电动阀开闭,阀门的正反接触器状态需不需要进机?我看有的人设计进机了,表示为阀门打开中,关闭中;但是有的人设计没进机,仅仅行程开关进机,表示是否开关到位。我个人同意第二种看法,我觉得阀门接触器的点编程好像用不到,因为阀门接触器闭合时间都太短了,不像电机接触器是长期闭合,因此根本用不上阀门关闭中,开启中这些状态显示,互锁的话也可以直接硬连锁。2.阀门控制需不需要设置“停阀”这个按钮?我个人觉得只设置“开阀”“关阀”按钮就行了。但是看到有些人设置“停阀”这个按钮,不知有必要否。以上问题一直困扰我,希望仪表控制达人解惑,不胜感激!
问题补充: 以上所指阀门均为开关阀,第一点问题希望能解释清楚好吗?阀门正反转接触器接点进PLC有什么用,仅仅用来显示阀门正在开启或者关闭么?动作时间只30s的话真的有必要么?谢谢!!
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第一个问题:开关阀一般有两个行程开关做阀门反馈信号进到PLC系统,表示开到位和关到位,一般情况下可以设置为开状态、关状态、又开又关表示故障、既不开也不关表示正在行程**四种状态,开在画面中做不同的颜色。第二个问题:看阀门选的什么样子的,如果是双气缸的可以设置停阀按钮,用来关掉控制总气源的电磁阀,阀门就停在当前位置,如果是一边气源一边弹簧动的开关阀,就没法设置停阀,因为要么全开要么全关没法停在当前位置。
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根据1楼所述,这样理解是否正确:1、阀门的正反接触器是阀门控制继电器;2、电机接触器是电机正反转接触器;3、阀门状态信号从阀门控制继电器上取来的。& &&&如果是,阀门状态信号应该从阀门控制继电器上取,这样简洁方便。& & 第二个问题,如果电动阀需要停在中间位置,设置停止按钮是必要的。
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wangyongan
& & 你从控制继电器上取,只是说你已经送出去开或关的控制信号了,但是实际阀门走的到底到不到位你根本不知道,阀门反馈是不能从控制输出继电器上取得,那样没有意义,只能在现场安装实际的行程开关,必须分开独立,否则没有意义。
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描述错误了,这样描述:阀门状态信号应该从电机接触器上取,这样简洁方便
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既然为开关阀,只要有行程开关到PLC就行了,加停止按钮是以防万一,有时行程开关坏了的话可以用来紧停
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&&&&&&&&&&> 电子产品世界投稿西门子PLC在高炉上料自动控制系统中的应用
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电子产品世界投稿西门子PLC在高炉上料自动控制系统中的应用
来源: 作者:小婷 点击:
  PLC是可编程逻辑控制器,是一种采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。本文是一篇电子产品世界投稿的论文范文,主要论述了西门子PLC在高炉上料自动控制系统中的应用。
  摘要:文章介绍了西门子PLC在高炉上料自动控制系统中的应用,主要阐述了整个控制系统的软硬件配置,并概述了高炉上料工艺。该控制系统配置灵活、控制可靠、维护方便,确保了高炉稳定运行,具有良好的实施效果。
  关键词:西门子PLC,高炉上料,自动控制系统,软硬件配置,炼铁生产
  高炉上料是炼铁生产的重要环节,将原料系统配好的物料按预先设定的上料程序装入炉内,以保证高炉的连续生产。重钢新建2500m3高炉的上料系统采用SIMATIC S7-400 PLC控制系统以及IM460/IM461近程扩展,PROFIBUS过程现场总线技术的分散型I/O子系统,上位机操作监控,完成了对上料系统工艺设备的控制及各工艺参数的检测、调节。
  1 工艺简介
  高炉上料系统由炉顶装料设备、料罐均压设施、炉顶液压站及润滑站、炉顶水冷站、炉顶探尺、炉顶喷雾设备、检修设施和炉顶框架所组成。其中装料设备采用了串罐无料钟设备,主要由固定料罐、称量料罐、阀箱、传动齿轮箱及布料溜槽等组成,如图1所示:
  整个上料系统采用的胶带机上料,其上料控制流程为胶带机运输原料到固定料罐,对称量料罐进行排压,使其内部压力等同于大气压力,再打开上料闸门、上密封阀由固定料罐装料到称量料罐,然后关闭上密封阀、上料闸门对称量料罐进行两次均压使其内部压力等同于高炉内部压力,最后打开下密封阀及下料闸、料流阀通过布料溜槽对高炉进行布料。
  2 系统设计
  由于上料系统在高压高温环境下对信号的可靠性、准确性要求很高,如果信号不准确将直接导致高炉慢风或休风,给生产造成巨大损失。同时上料系统是通过布料溜槽的旋转、倾动和料流调节阀的控制,可实现炉喉料面上的多种布料方式,适应各种炉况的上部调节要求,使得对控制的精度要求也很高,因此重钢新区2500m3高炉上料系统选用了SIMATIC S7-400 PLC。
  2.1 硬件配置
  本系统选用CPU414,电源模板PS407,DI模板SM421,DO模板SM422,AI模板SM431,AO模板SM432,计数模板FM450,通讯模板CP443以及接口模板IM460/461。通过继电器和隔离器连接现场机械设备和仪器仪表,并通过西门子OSM交换机连接上位机操作监控系统。
  2.2 软件设计
  整个软件设计使用西门子STEP7编程工具来完成对硬件的组态、控制程序的编写、信号的处理以及文档报表的处理。由3个OB组织块、49个FC功能、1个FB功能块、28个DB数据块组成。通过CPU循环扫描OB组织块来完成对FC、FB块中子程序的逻辑控制及信号处理。
  2.3 操作监控系统
  上位机操作监控系统通过西门子WINCC对上料系统进行过程控制及参数设定,并给操作人员提供多幅显示和操作画面。该系统既包括了所有主要工艺流程、检测参数、设备状态的显示,也集中了监控系统的所有主要操作、参数设定,主要含有装料设备操作监视画面、探尺操作及炉喉料面跟踪画面、齿轮箱冷却系统操作监视画面、液压站及润滑站系统操作监视画面、料线选择及布料参数设定画面、布料模式预约画面、装料制度预约及装入周期修改画面、空焦装入操作设定画面、炉顶主控制选择画面、转入系统运转程序实行画面、装入数据跟踪画面等。操作人员可以及时准确地了解系统的当前状态,并方便、迅速、可靠地对设备做出相应的调整,既简化了操作人员的工作,又使系统随时处于监控状态,在一定程度上保证了系统的安全性和可靠性。
  3 实现功能
  3.1 主要功能
  第一,炉顶系统设备的运转控制包括无料钟炉顶上料设备,一、二次均排压设备,探尺,炉顶安装起重机,炉顶液压站,集中润滑站及冷却系统设备等。
  第二,上料系统设备的时序控制。
  第三,炉顶布料方式控制,包括布料模式设定、排料控制方式等。
  第四,炉顶料罐的均压、称量及压力补偿控制。
  第五,炉顶料罐压力、装料设备温度、冷却系统温度、流量、水位的监测及控制。
  第六,炉顶探尺对炉内物料的跟踪、记录与监视。
  第七,上料系统装料制度、料线设定、装料循环周期的处理。
  第八,空焦装入方式及运转控制。
  第九,上料操作参数的设定、实际装入操作的数据收集、处理。
  第十,上料系统设备的操作与监视。
  3.2 基本控制功能
  第一,炉顶压力选择:设有高压操作和常压操作选择。
  第二,控制选择:全自动&1批料(Charge)自动&1小批料(Dump)自动&手动&停止&现场。
  第三,布料溜槽旋转方向选择:布料溜槽设有正转与反转方向选择。
  第四,炉顶装料制度及装入时序控制:炉顶装入操作设有两种基本操作制度:C&O&和C&OL&OS&,其中C&OL&OS&为预留装料制度。炉顶装料设备和装入操作,应根据装料制度的时序图,由时间计数器进行控制。装料循环周期为14个,可预先设置14批料的装入方式(最多)。
  第五,料罐的称量与压力补偿:称量系统由三个荷重传感器和一个电子装置组成,并和炉顶PLC进行数据传输。应具备如下功能:称量皮重,校核料重,超载校验,称量值的压力补偿,消除压力波动对称量值的影响,进行排料控制及发出料空料满信号。   第六,料流调节阀的开度控制及自学习:料流调节阀的开度由PLC通过液压比例阀进行控制,PLC根据料批重量、布料时间及料流调节阀的排料特性曲线给出开度指令。对于焦炭和矿石,有两组与之相对应的排料特性曲线系数。
  第七,布料方式选择及布料控制方式选择:布料方式分别为多环布料(自动控制)、单环布料(自动控制)、扇形布料(手动控制)、点布料(手动控制);布料控制分为时间控制方式――以控制布料溜槽在每一环上的停留时间来控制每一环上的布料量、重量控制方式――根据每一环上的实际布料重量来控制溜槽的倾动。
  第八,上料主胶带机向炉顶固定料罐装料:当上料主胶带机上来料的料头到达炉顶设备准备点检OK点时,如果固定料罐料空且上料闸关闭,则具备受料条件主胶带机继续运行,否则主胶带机应停止运行。固定料罐中设有两个料位计,当到达最高料位时,则发出报警,此时如主胶带机上的物料料尾仍未过OK点,则主胶带机停止运转。
  第九,固定料罐向称量料罐排料:当确认物料已装入固定料罐后,则发出允许排料的信号。当称量料罐也已准备好受料时,则发出开启上料闸的指令,开始排料。完成排料并得到料空信号后延时,发出关上料闸、关上密封阀的指令,料罐准备均压。
  第十,上密封阀开启条件:称量料罐已排料结束,下密封阀关,放散阀开。上密封阀应在上料闸关闭后才能关闭。
  第十一,上料闸的运转:开启条件为上密封阀开到位,料流调节阀关,称量料罐内料空。开启后,应在得到固定料罐料空信号后延时3s再关闭。固定料罐料空信号由&射线料位仪来发出。
  第十二,一次均压阀的运转:开启条件为选择高压操作,排压阀已闭并且上密封阀关到位,二次均压阀闭。关闭条件为关闭指令及一次均压完信号。
  第十三,二次均压阀的运转:设有二次均压选择开关。当选择二次均压时,二次均压设备才投入运行。其开启条件为选择高压及二次均压操作,放散阀已闭,一次均压完毕且一次均压阀已关。关闭条件为称量料罐内压力达到设定值。
  第十四,布料溜槽的运转:启动条件为探尺全部提升到位,布料溜槽到达开始布料倾角位置,无溜槽更换选择。多环与单环布料以高速方式旋转,扇形和点布料时以低速方式旋转。旋转设有6个起始位置,间隔60&。倾动上升应在无负荷状态下进行,即上倾的条件为料流调节阀关。下倾动作应根据布料模式的设定进行控制,倾动由VVVF调速电机驱动,倾动速度应根据与目标角度的距离来进行调节。溜槽倾动停止后,当设定角度与实际角度的差值&0.2&或&-0.2&时,溜槽将据此判断相应地自动增加或减小倾动角度。布料溜槽停止位置设有11个,其角度应预先设置,并可通过操作画面进行修改。
  第十五,探尺的运转:炉顶共设3台探尺,正常情况下同时工作;特殊情况下,可任意停止1或2台探尺工作。当探尺均到达料线后,解除装入,待发出中间漏斗闸门可开启的指令,探尺提升全部到位后,启动布料溜槽准备布料。探尺提升应快速,下降则应慢速。布料完毕,布料溜槽停止旋转,探尺即可下降至料面。探尺可以连续测定料面,也可以点测料面。在正常情况下采用连续测定料面,并显示料面位置;需点测料面时采用手动操作,接触料面时立即提起探尺,也应显示料面位置。
  4 结语
  高炉上料自动控制系统自生产以来,其控制精度高、布料效果好,监控系统直观明了、数据准确、操作简单方便,丰富了高炉上部的调节手段,改变了煤气的分布,从而有效地提高了高炉煤气利用率,降低了焦比,减少了焦炭消耗,既节约了资源,又减少了对环境的污染,同时入炉焦比下降,提高了高炉利用系数,实现了高炉稳定、顺行、高产、低耗,有利于提高企业经济效益。
  参考文献
  [1] 廖常初.可编程序控制器的编程方法与工程应用[M].重庆:重庆大学出版社,2001.
  [2] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2008.
  [3] 漆汉宏.PLC电气控制技术[M].北京:机械工业出版社,2006.
  [4] 西门子公司.S7-300/400 PLC编程手册[S].1998.
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