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1、 引言

    可編程控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC或PC，是一種以微處理器為核心器件的過程控制裝置，主要用于生產(chǎn)過程中按時間順序控制或邏輯控制的場合，以取代復(fù)雜的繼電器控制裝置。PLC一般采用梯形圖（LAD）、功能塊圖（FBD）、指令表和順序功能表圖（SFC）編程，可以方便地通過改變控制程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的改進和擴充，不必改變硬件設(shè)備，具有良好的柔性。它從最初的邏輯控制、順序控制已發(fā)展成為具有邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通訊及PID回路調(diào)節(jié)等功能的現(xiàn)代PLC。PLC系統(tǒng)與通用計算機可直接或通過通訊處理單元、通訊轉(zhuǎn)接器相連構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，以實現(xiàn)信息的轉(zhuǎn)換，構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，系統(tǒng)可由一臺計算機與多臺PLC構(gòu)成，以便完成較大規(guī)模的復(fù)雜控制。它以構(gòu)成簡單、編程簡單、可靠性高、有優(yōu)良的抗干擾能力，適用于惡劣的工業(yè)環(huán)境等特點，越來越得到廣泛的應(yīng)用。

    山西鋁廠3#焙燒爐采用丹麥史密斯公司的氣態(tài)懸浮焙燒爐。焙燒爐是將含水分的氫氧化鋁經(jīng)高溫焙燒成工業(yè)用氧化鋁，它的熱能來自四套燃燒站，分別為干燥熱發(fā)生器、啟動熱發(fā)生器、點火燃燒站和主燃燒站。四套燃燒站都采用德國西門子S5—95U小型可編程控制器，與Honeywell 的TPS系統(tǒng)連接構(gòu)成整個控制系統(tǒng)。下面以3#焙燒爐的干燥熱發(fā)生器為例來說明了編程控制器在焙燒爐的應(yīng)用。

2、S5—95U簡介

    S5—95U是德國西門子公司開發(fā)的SIMATIC S5系列控制器中一種小型控制器，其構(gòu)成系統(tǒng)模塊化，使其體積小而功能強大。它不單獨運行，需與其它部件交換數(shù)據(jù)，與現(xiàn)場設(shè)備構(gòu)成廉價的分布式控制系統(tǒng)。

    2.1 組成

    S5—95U由電源模板、中央處理單元（CPU）、存儲器、用戶存儲器、輸入輸出模板（I/O）、編程器及外部設(shè)備組成。本機有16個數(shù)字輸入、16個數(shù)字輸出、8個模擬輸入、1個模擬輸出、4個中斷輸入、2個記數(shù)輸入，可用擴展單元增加其容量，最大擴展到256個數(shù)字輸入輸出，通過接口與過程控制系統(tǒng)及其它PLC通訊，實現(xiàn)指令控制和數(shù)據(jù)交換。

    2.2 程序的編程及結(jié)構(gòu)

    S5—95U的控制功能是靠程序的執(zhí)行來實現(xiàn)的。通過用梯形圖、語句表在個人計算機上編程，也可通過SIMATIC編程器用語句表編程，然后裝載到PLC的存儲器中。程序采用STEP5語言編程，模塊化結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)化編程可完成復(fù)雜的任務(wù)，它把整個程序分成一個個獨立的程序塊，這樣可使編程簡單、容易修改，能使程序部分標準化，程序測試調(diào)試簡便。有五種塊類型：（1）組織塊OB（組織管理程序）用以表示操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間的接口。分兩大類，一類由系統(tǒng)程序調(diào)用，另一類由用戶調(diào)用。由系統(tǒng)調(diào)用的組織塊用以控制循環(huán)、中斷驅(qū)動和定時驅(qū)動程序的執(zhí)行，如可編程控制器的重新啟動和設(shè)備出錯的恢復(fù)等功能塊。由用戶調(diào)用的組織塊如OB3觸發(fā)掃描時間、OB251PID控制算法，它集成在操作系統(tǒng)中。組織塊不是應(yīng)用程序的一部分，因而不能被讀或修改。（2）順序塊SB（給順序控制編程的特殊塊）（3）程序塊PB（經(jīng)結(jié)構(gòu)化處理的應(yīng)用程序所產(chǎn)生的塊）一些主要程序塊應(yīng)能提供一個應(yīng)用程序的總貌，與各種工藝相關(guān)的功能則在不同的次級程序塊中被編程。應(yīng)用程序大部分都由程序塊組成。（4）功能塊FB（一個控制程序功能需補充操作或用于實現(xiàn)重復(fù)使用和特別復(fù)雜的功能）它在程序存貯中只存放一次而可重復(fù)調(diào)用，每次調(diào)用可賦于不同的參數(shù)。其類型有可編程功能塊、集成入操作系統(tǒng)的功能塊和標準化功能塊。（5）數(shù)據(jù)塊（存儲處理控制程序所需的數(shù)據(jù)）

    2.3 程序的掃描

    應(yīng)用程序掃描一般是循環(huán)掃描。在啟動程序之前，輸入模板的信號被讀出并傳送到過程輸入映象。在執(zhí)行程序后，過程輸出映象的信號狀態(tài)被傳送給輸出模板，然后開始一新的程序掃描。它的掃描周期由控制程序的長短來決定。此外，還有中斷控制程序處理和時間控制程序處理。

    2.4 程序的裝載和存貯

    程序裝載到PLC有兩種方法：一種是以編程器在線裝載，另一種是以存貯器子模板裝載，分自動和手動裝載。自動程序裝載是程序由存貯器子模板自動裝載到PLC的程序存貯器中。手動程序裝載是程序由存貯器子模板拷貝到PLC的程序存貯器中。

    存貯時，程序從PLC的程序存貯器拷貝到PLC的程序存貯器中。

3、工藝流程及控制要求

    3.1 工藝流程

    濕的氫氧化鋁進入文丘里干燥器（由干燥熱發(fā)生器提供熱能），物料水分被蒸發(fā)后，被氣流帶走，文丘里干燥器的出口溫度大約控制在130—160℃范圍內(nèi)。干燥熱發(fā)生器的好壞直接影響氧化鋁的提產(chǎn)。

    3.2 控制要求

    (1) 點火過程控制

    干燥熱發(fā)生器的點火過程控制是一典型的順序控制。其啟動順序如下：
    A  煤氣閥V02到啟動位置，風機M12啟動。
    B  9秒后，風門M11到最大。
    C  40秒后，風門M11調(diào)到啟動位置。
    D  煤氣排空閥V05關(guān)，9秒后，泄漏控制開始，運行18秒。
    E  檢漏閥V04開，煤氣噴入，點火槍打火，燃燒運行，火焰連續(xù)監(jiān)測。

    (2) 溫度控制

    干燥熱發(fā)生器主要靠調(diào)節(jié)進入文丘里干燥器的煤氣流量來實現(xiàn)溫度的控制。