西门子广安PLC模块代理商

：高炉喷煤是个节能降耗项目，一套可靠的自动控制对于连续、稳定的喷吹起着重要的作用。在高炉喷煤系统的设计过程中, 通过采用可编程控制器S72300 , 使储煤场、制粉系统、喷吹系统等过程实现了PLC 自动控制, 并实现了以中速磨为核心的连锁控制, 同时也实现了对下煤量、烟温、喷煤量、喷吹罐自动充压及稳压系统的自动调节。PLC 及其网络在工业自动化控制领域越来越受到重视和普及应用，它的应用提高了高炉喷吹煤粉系统的自动化水平、可靠性，实现了喷吹系统的实时监控和灵活方便的工艺配方

　　1.喷煤系统的组成

　　高炉喷煤系统主要由原煤贮运、煤粉制备、煤粉输送、煤粉喷吹、热烟气及供气等部分组成。其工艺流程入图所示：

　　2.计量

　　喷煤装置计量的参数主要有：气固相流体的流量、相关部分的压力、各部分的温度、氧含量、CO 浓度、煤粉的重量等。对重要参数，可用电子电位差计或其他仪器显示并记录，便于对生产过程全面系统分析，或设计成自动调节系统，确保各种参数符合工艺要求。有的配有参数越限报警，用声、光来引起操作人员的注意，有的仪器还和电器操作相连锁。

　　2.1 喷煤系统的温度检测

　　温度检测靠测温元件及相关仪表完成。测温元件主要有热点偶、热电阻、半导体热敏器件等。

　　磨煤机出口处的干燥气体温度和煤粉温度都有规定的上限值，要求温度不得高于上限且无升温趋势，否则，一旦煤粉温度高于上限值， 同时氧含量及煤粉浓度又满足爆炸条件就会发生爆炸。

　　2.2 喷煤系统的压力检测

　　压力检测对保证系统的安全非常重要。完善的喷煤系统在其各相关部位几乎都有压力测控装置。喷吹罐的压力对喷煤量来说是一个重要参数。罐压应随罐内粉位的变化而改变，以保证喷煤量稳定。罐内压力控制是补压管充入补充气完成的。

　　2.3 喷吹罐煤粉的计量和调节喷粉量

　　煤粉计量是高炉操作人员掌握和了解喷吹效果， 并根据炉矿变化实施调节的主要依据。目前煤粉计量有两大类即喷吹罐计量和单支管计量。喷吹罐计量是高炉实现喷煤自动化的前提。单支管计量技术是实现风口均匀喷吹或各怒炉况变化实施自动调节的重要保证。

　　调节喷煤量是通过对喷吹罐压力、混合器喷嘴压力、喷吹支管压力、热风压力的关系的掌握，并用喷吹罐压力与热风压力差的自动调节系统来完成的。也可以是总喷吹量的控制系统，采用各风口均匀分配煤粉的方式，以高炉总喷煤量为设定值进行工作;或单个风口喷煤量控制，即分别设定每个风口的煤量，喷吹总量为各个风口喷煤量的总和。

　　3.系统控制自动化

　　3.1 电气控制系统

　　制粉设施电气控制系统主要是通过对各台大小电机以及电磁阀的操作、联锁以及顺序控制以实现安全有效地磨煤制粉生产。在中控室操作台上设有运转选择开关。可通过它选择为现场、中控室集中和休止的操作方式。

　　中控室集中操作是在中控室通过CRT 画面对各台电动设备的操作。两台磨煤制粉系列各自单独操作运转。每一系列分为手动、半自动和全自动三种操作方式。“手动”即是在CRT 画面上通过触摸屏对各电动设备单独进行的操作控制。“半自动”操作是以机组为单元进行局部系统的操作控制。“全自动”操作是对整个磨煤制粉系列按正常启动和停机的要求所进行的自动操作控制。“休止”操作即是为了对各台设备进行检修和维护时，把选择开关置于休止位置。

　　3.2 仪表控制系统

　　制粉和喷吹系统共用1 套现场控制站。主要控制项目有原煤仓料位控制;磨煤机负荷控制;磨煤机入口负压控制;磨煤机出口温度控制;磨煤机压差控制。制粉系统的仪表检测内容有温度、压力、流量、料位、氧含量和一氧化碳含量。所有这些被检测的参数都在CRT 画面上进行监视和控制或报警。

　　3.3 输入/ 输出( I/ O) 点数的估算

　　3.3.1 开关量输入点数

　　开关量输入点数可按下式进行估算:

　　DI=K〔Σ(ali+a2i)+a3〕

　　式中DI———开关量输入总点数K———备用量系数, 一般取K = 111～112

　　a1 i———单个系统类型参数; 单速可逆系统: a1 i = 3 ×操作点数; 单速不可逆系统: a1 i = 2 ×操作点数;多速(有级) 可逆系统: a1 i = 3×操作点数+ 速度档数; 多速(有级) 不可逆系统:a1 i = 2 ×操作点数+ 速度档数

　　a2 i———单个系统检测点数, 如: 接触器辅助接点数XC、热继电器RJ 、自动开关辅助接点ZK、限位开关XW、选择开关XK 以及故障信号、联动信号等

　　a3———其它点数, 如: 系统自动/ 半自动/ 手动选择开关、系统集中/ 机旁选择开关、生产线上的检测元件,以及其它控制设备的硬件连锁信号等

N———单个系统的总数

　　3.3.2 开关量输出点数

　　开关量输出点数可按下式进行估算:DO =K〔Σ(b1i+b2i)+b3〕

　　式中DO—————开关量输出总点数

　　K—————备用量系数, 一般取K = 111 ～112

　　b1 i—————单个系统类型参数, 单速可逆系统: b1 i = 2 ;单速不可逆系统:b1 i = 1 ; 多速(有级) 系统: b1 i= 速度档数

　　b2 i—————单个系统显示设备及连锁所需的点数

　　b3—————其它点数, 如: 系统的显示点数,以及与其它控制设备硬件的连锁信号等

　　N—————单个系统的总数

　0 引言

　　随着计算机技术的成熟和发展，微机控制系统产生了PLC 控制和单片机控制两大分支。PLC 以其高可靠性，使用简便等优点，以高价格占据了工业微控市场;单片机又以其体积小，重量轻，价格便宜等优势广泛应用于家电产品。本文主要阐述了应用MCS-51 单片机仿真三菱FX2N-16MR-001 型号PLC 控制的原理。

　　1 单片机与PLC 的联系与区别

　　1.1 基本结构

　　单片机是将计算机的基本环节：如CPU，存储器，总线，输入输出接口等，采用集成电路技术集成在一块硅基片上。因此，从控制的观点，我们也常称它为单片控制器。PLC 的硬件系统主要由五部分组成：CPU、存储器模块、输入输出模块、编程器、电源。

　　CPU 是两者的控制中枢，起运算和控制的作用。存储器主要功能是存储程序和数据。单片机一般都是将已设计好的程序固化在存储器中。PLC 对于不同控制系统的程序可将存储器中的程序清除重新编写。它是使用编程器进行编程，现在一般都使用个人电脑进行编程，将编写好的程序通过编程电缆下载到PLC 的用户存储器中。单片机的工作电源是直流5V，PLC 内部有一个专用的开关式稳压电源，将交/ 直流供电电源转换为PLC 内部电路需要的工作电源(5V 直流)。

　　PLC 目前大量的应用单片机制成，PLC 是单片机在继电器控制系统中的应用。

　　1.2 工作原理

　　单片机和PLC 的基本工作原理是一样的，即：

　　1)从输入接口接收来自外界的信息存入存储器。这些信息主要包括两部分的来源一部分是来自于诸如温度、压力等传感器的信息;另一部分是来自人工干预的一些手动信息，如开关、按钮等;

　　2)CPU 根据存储器中的程序对输入的数据进行高速运算处理;

　　3)将运算处理的结果通过输出接口送去控制执行机构，如继电器，电机，灯泡等。上面3 步不断重复，即系统中的微电脑不断监视着各种信息，并及时做出不同的处理使系统正常运行。

　　1.3 应用场合

　　由于单片机体积小，功能强，因而广泛用于电子设备中做控制器之用。目前，大到导弹火箭国防武器，小至电视机微波炉等现代家用电器，都运用单片机作为控制器。PLC 一般用于工业控制领域。

　　2 单片机仿真PLC 的原理

　　硬件仿真的原理：

　　1)输入输出模块

　　单片机具有简单的输入输出结构，PLC 的输入/ 输出接口部分采取了光电隔离、滤波等抗干扰技术措施，具有很高的可靠性。

　　所以单片机仿真PLC 时，单片机的作为输入的接口应按照实际应用需要接有光电耦合器隔离、消除抖动及噪声的RC 滤波器、电平转换等部分。PLC 的输出模块可以有晶体管输出型、继电器输出型、晶闸管输出型等，如仿真继电器输出型PLC 时，作为单片机输出口的部分也可接上光电耦合电路和驱动电路，控制继电器。

　　2)接口电路

　　PLC 是可通过计算机直接编程下载的。单片机仿真PLC 时，由于单片机内部是TTL 电平，计算机采用的是232 电平。为了能与计算机直接进行通信，系统可扩展RS-232C 接口电路。单片机的RXD 和TXD 信号经RS-232C 电平变换后接至9 芯插座。由此可与计算机机进行串行通信。一方面，在编程状态时，可接收PC机上梯形图汇编程序编译结果的指令代码，并存入程序存储器;另一方面，在运行状态时，可将I/O 口的状态和处理结果实时地发送给上位机。

　　3 软件仿真的原理

　　由于单片机具有布尔代数指令，特别是其中的位操作的逻辑指令，可以用这些位操作逻辑指令来替换PLC 梯形图中的对应的基本逻辑指令。例如：可以用MCS-52 的位与指令来替换PLC 的接点串联指令，可以用MCS-52 的位或指令来替换PLC 的接点并联指令。下面以MCS-52 单片机仿真日本三菱FX2N 系列PLC 为例，将在仿真过程中经常用到的可以替换的指令用表列出。

　　4 实现仿真的意义

    PLC 由于可靠性高、使用方便等优点，价格较为昂贵。单片机价格低廉，应此我们在教学过程中可以用单片机仿真PLC，一方面可以为学校节约资金，另一方面这样不仅使学生分别掌握PLC梯形图和单片机的编程，更能理解单片机和PLC 的联系和本质区别。