1、導(dǎo)導(dǎo) 師：井元偉師：井元偉 教授教授辯論人：楊辯論人：楊 明明PLC控制系統(tǒng)在造幣退火生產(chǎn)中控制系統(tǒng)在造幣退火生產(chǎn)中的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要內(nèi)容主要內(nèi)容1 緒論緒論2 退火爐退火爐PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)3 退火爐退火爐PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4 退火爐退火爐PLC通信的實(shí)現(xiàn)通信的實(shí)現(xiàn)5 結(jié)論與展望結(jié)論與展望 選題背景選題背景: “沈陽(yáng)造幣廠銅合金退火爐工程沈陽(yáng)造幣廠銅合金退火爐工程1 緒論緒論退火熱處理目的：改善產(chǎn)品的工藝性能，滿足所要退火熱處理目的：改善產(chǎn)品的工藝性能，滿足所要 求的機(jī)械性能和使用性能求的機(jī)械性能和使用性能 。銅合金材料退火銅合金材料

2、退火模具退火模具退火銀坯餅材料退火銀坯餅材料退火 緒論緒論退火爐控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展：退火爐控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展：國(guó)外國(guó)外: 20: 20世紀(jì)世紀(jì)7070年代年代 日本日本KASHIMAKASHIMA鋼廠鋼廠 美國(guó)美國(guó)DOFASCODOFASCO公司公司 瑞典瑞典DOMNARVETDOMNARVET公司公司 國(guó)內(nèi)國(guó)內(nèi): 20: 20世紀(jì)世紀(jì)8080年代年代 1) 1) 采用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備采用計(jì)算機(jī)控制設(shè)備: PLC: PLC、DCSDCS 2) 2) 采用現(xiàn)代控制理論的方法采用現(xiàn)代控制理論的方法 Background造幣材料的特性造幣材料的特性 退火原理退火原理 造幣材料造幣材料鋁合金

3、鋁合金銅合金銅合金鎳包鋼鎳包鋼銅包鋼銅包鋼各種包覆材料各種包覆材料退火爐溫度控制曲線退火爐溫度控制曲線 C7700C7700系列銅合金系列銅合金 緒論緒論圖 1.1 C7700造幣銅合金坯料溫度設(shè)定 緒論緒論 緒論緒論圖 1.2 爐膛溫度設(shè)定PLCPLC特點(diǎn)特點(diǎn)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)專為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)專為適應(yīng)惡劣的工業(yè)環(huán)境而設(shè)計(jì)編程簡(jiǎn)單，使用方便編程簡(jiǎn)單，使用方便設(shè)計(jì)安裝容易，維護(hù)工作量少設(shè)計(jì)安裝容易，維護(hù)工作量少 功能完善，通用性強(qiáng)功能完善，通用性強(qiáng) 體積小，能耗低體積小，能耗低 性能價(jià)格比高性能價(jià)格比高 2 2 退火爐退火爐PLCPLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)控制

4、系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) PLC應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建應(yīng)用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、材、機(jī)械制造、汽車、輕紡、交通運(yùn)輸、環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。環(huán)保及文化娛樂等各個(gè)行業(yè)。開關(guān)量的邏輯控制開關(guān)量的邏輯控制 模擬量控制模擬量控制 運(yùn)動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)控制 過程控制過程控制 數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 (1)通信及聯(lián)網(wǎng)通信及聯(lián)網(wǎng) 2 2 退火爐退火爐PLCPLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)圖圖 2.1 各級(jí)控制機(jī)構(gòu)圖各級(jí)控制機(jī)構(gòu)圖 2 2 退火爐退火爐PLCPLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)圖 2.2 溫控系統(tǒng)電氣原理圖 2 2 退火爐退火爐PLCPLC控制系統(tǒng)

5、的硬件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)上位機(jī)監(jiān)控上位機(jī)監(jiān)控 采用組態(tài)編程采用組態(tài)編程 組態(tài)軟件的選擇組態(tài)軟件的選擇 Wincc Wincc 建立標(biāo)簽建立標(biāo)簽 編輯監(jiān)控畫面編輯監(jiān)控畫面 設(shè)置運(yùn)行環(huán)境設(shè)置運(yùn)行環(huán)境 在在WinCCWinCC下運(yùn)行工程下運(yùn)行工程 3 3 退火爐退火爐PLCPLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)WinCCWinCC建立工程步驟建立工程步驟WinCCWinCC下編輯監(jiān)控畫面的動(dòng)態(tài)描述方法：下編輯監(jiān)控畫面的動(dòng)態(tài)描述方法： 直接與標(biāo)簽鏈接直接與標(biāo)簽鏈接 使用動(dòng)態(tài)對(duì)話框使用動(dòng)態(tài)對(duì)話框 用事件觸發(fā)操作的鏈接方法用事件觸發(fā)操作的鏈接方法 C C語言編程方式語言編程方式 3 3 退火爐退火

6、爐PLCPLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 退火爐退火爐PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)下位機(jī)程序控制軟件設(shè)計(jì)下位機(jī)程序控制軟件設(shè)計(jì) PLC程序設(shè)計(jì)：西門子公司程序設(shè)計(jì)：西門子公司SIEMENS STEP-V5.4 PLC工作原理：工作原理：輸入采樣階段輸入采樣階段 用戶程序執(zhí)行階段用戶程序執(zhí)行階段輸出刷新階段輸出刷新階段 3 退火爐退火爐PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 完整性原那么完整性原那么 可靠性原那么可靠性原那么 經(jīng)濟(jì)性原那么經(jīng)濟(jì)性原那么 開展性原那么開展性原那么采用結(jié)構(gòu)化編程方法采用結(jié)構(gòu)化編程方法 結(jié)構(gòu)層次清晰結(jié)構(gòu)層次清晰 局部程序通用化局部程序通用化

7、標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)準(zhǔn)化 易于程序的修改易于程序的修改 調(diào)試方便調(diào)試方便系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循原那么系統(tǒng)設(shè)計(jì)遵循原那么優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)圖圖 3.3 3.3 系統(tǒng)調(diào)用總結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)調(diào)用總結(jié)構(gòu)圖 3 3 退火爐退火爐PLCPLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)圖 3.5 模糊推理控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 A/D模糊化溫度給定值模糊推理規(guī)則反模糊化D/A執(zhí)行器閥門溫度e熱電偶U實(shí)際溫度 3 3 退火爐退火爐PLCPLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 4 4 退火爐退火爐PLCPLC通信的實(shí)現(xiàn)通信的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求檢測(cè)的數(shù)據(jù)多、類別多系統(tǒng)要求檢測(cè)的數(shù)據(jù)多、類別多 以太網(wǎng)及現(xiàn)場(chǎng)總線混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以太網(wǎng)及現(xiàn)場(chǎng)總線混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) PROFIBUS

8、協(xié)議設(shè)計(jì)：協(xié)議設(shè)計(jì)：復(fù)雜任務(wù)下及時(shí)完成通信任務(wù)復(fù)雜任務(wù)下及時(shí)完成通信任務(wù)快速簡(jiǎn)單完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸快速簡(jiǎn)單完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸4 退火爐退火爐PLC通信的實(shí)現(xiàn)通信的實(shí)現(xiàn)三個(gè)兼容部分組成三個(gè)兼容部分組成PROFIBUS-DPPROFIBUS-PAPROFIBUS-FMSPROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線：現(xiàn)場(chǎng)總線： 用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。廣泛適用于制造通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。 PROFIBUS-

9、DPPROFIBUS-DP：用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)通訊，它特別：用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)通訊，它特別 為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散的為自動(dòng)控制系統(tǒng)和設(shè)備級(jí)分散的I/OI/O接口，使得對(duì)數(shù)據(jù)鏈路接口，使得對(duì)數(shù)據(jù)鏈路層的存取變得簡(jiǎn)單。層的存取變得簡(jiǎn)單。 DPDP主站之間通信：主站之間通信： 4 退火爐退火爐PLC通信的實(shí)現(xiàn)通信的實(shí)現(xiàn)主站2主站3主站1在退火爐控制系統(tǒng)的通信部分采用的是：在退火爐控制系統(tǒng)的通信部分采用的是：儀表信息儀表信息儀表系統(tǒng)儀表系統(tǒng)PLCPLC變頻調(diào)節(jié)器變頻調(diào)節(jié)器PROFIBUSPLC交換機(jī)交換機(jī) ： 工業(yè)以太網(wǎng)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)交換機(jī)上位機(jī)（監(jiān)控計(jì)算機(jī)）上位機(jī)（監(jiān)控計(jì)算機(jī)）管理計(jì)算機(jī)管理計(jì)算機(jī)以太網(wǎng)以太網(wǎng) 4 退火爐退火爐PLC通信的實(shí)現(xiàn)通信的實(shí)現(xiàn)退火爐退火爐PLC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 4 4 退火爐退火爐PLCPLC通信通信 5 結(jié)論與展望結(jié)論與展望 結(jié)論結(jié)論(1) 對(duì)退火爐溫度控制曲線進(jìn)行了設(shè)計(jì)對(duì)退火爐溫度控制曲線進(jìn)行了設(shè)計(jì) (2) 硬件設(shè)計(jì)：退火爐控制系統(tǒng)的各級(jí)子系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)：退火爐控制系統(tǒng)的各級(jí)子系統(tǒng)(3) 軟件設(shè)計(jì)：軟件設(shè)計(jì)：WinCC 設(shè)計(jì)監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)監(jiān)控畫面(4) 通信：設(shè)計(jì)了基于以太網(wǎng)及通信：設(shè)計(jì)了基于以太網(wǎng)及PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng) 總線的混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)總線的混合網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)