太西选煤厂三分区关键设备集控系统设计-学位论文

第页目录TOC\o"1-3"\h\u152971绪论 1152891.1选煤现状 1318021.2集控系统在选煤厂中的应用现状 1118841.3PLC控制系统的构成、设计原则和步骤 2240351.4选煤自动化的意义 3229862选煤关键流程控制的设计 4291542.1控制系统的组成 4179492.2直接数字控制系统 4297172.2.2PID控制用途 4106582.2.3PID算法中参数的整定 5195352.3设备启停设计 6218262.3.1关键设备逆序启动 7303782.3.2关键设备顺序停车 7286992.3.3关键设备紧急停车 8295622.4跳汰选煤过程的控制设计 8164412.4.1跳汰机排料控制系统的设计 891072.4.2跳汰机电磁风阀控制的设计 10235542.5PLC模块选型 1578052.5.1CPU模块 1552382.5.2电源模块选型 167082.5.3数字量输入模块 17281222.5.4数字量输出模块 17221462.6智能模块选型 18314882.6.1模拟量输入模块 1875782.6.2模拟量输出模块 19172152.7变频器选型 19125122.8传感器选型 20305872.8.1浮标传感器 20132202.8.2在线测灰仪 21214862.8.3水位传感器 2199082.9本章小结 22157793选煤关键流程软件设计 2332023.1组态软件 23247233.1.1组态软件背景 23284833.1.2组态软件特点 23316693.1.3组态软件的功能 23249043.1.4集控系统组态软件的选用 24129323.2本章小结 2443214控制方案的实施 25142824.1PLC内部地址编制及对应的数据类型 2552514.2程序编辑 269434.3组态王中的程序设计 33309944.3.1本设计中做好的各画面如下所示： 3359874.3.2定义的变量 34111274.4本章小结 3589145集控系统仿真运行 36245585.1仿真软件PLC-SIM的准备 36177335.2系统运行 36278195.3本章小结 42102186毕业设计总结 4331434参考文献 4427015附录一：专题论文 4518344PLC在选煤厂集中控制系统中的应用 45196930引言 45169161、PLC工作原理及系统设计 45266011.1PLC工作原理 45271331.2PLC的编程工具 45160591.3PLC控制系统的构成、设计原则和步骤 46200951.4PLC控制系统的发展趋势 47226312选煤厂工艺系统的组成 4796063配置方案功能设置 47313143.1系统配置 4744483.2功能设置 47281744选煤厂PLC控制系统中存在的干扰 4830544.1概述 4826264.2抗干扰的主要措施。 48277365结语 4816399附录二：中文译文 5025459致谢 651绪论1.1选煤现状对于我国来说，其选煤工业的起步是比较晚的，二十世纪五十年代才建立起了我国自己的选煤工业。其中“八五”期间原煤的入选量增长速度第一次超过原煤的增长速度，“九五”及“十五”中间选煤量快速持续增长。2008年的原煤入选量为11亿吨，其入选率为43%；2009年我国总生产的原煤为30.50亿吨，而原煤的入选率基本没有增长。近几年来我国越来越重视选煤行业的发展，在2010年之后选煤厂的数量也在不断的增加，同时很多选煤厂也在大型化方向发展，其发展的突出特点为：自动化程度更高，设备更可靠，系统更简单，操作人员更少。与此同时选煤技术也随之在不断的改善。到目前为止，各个国家采用的洗煤方法有：跳汰选煤法，重介选煤法，浮选选煤法和干法选煤等。由于中国的煤炭资源在地域上分布非常广泛，煤种比较齐全，煤质也有很大差别，所以，在中国各种类型的选煤工艺几乎都得到了广泛应用。然而，我国相对于其他发达国家而言其选煤技术还是比较落后的，选煤技术还需要进一步的提高。在以上四种选煤方法中，其跳汰选煤已经有了一百多年的历史了，是很成熟的一种选煤方法了。跳汰工艺有着生产能力大，工艺流程简单，生产成本低，管理维护方便的优点。近几年来，随选煤设备的研究和应用，跳汰选煤设备也得到了很大的发展，其主要表现在跳汰机的自身结构变得更加科学合理，自动化水平也有所完善，更重要的是分选效果也有所提高。当今的跳汰机已经从以前的机械化发展到了自动化，更加提高了选煤效率。我国对跳汰机的自动控制做了大量的研究工作。而且取得了很多成果。自从新中国成立以来，尤其是在改革开放以后，我国在选煤技术方面取得了很大的进步。但是从选煤产品的质量及设备的稳定性和耐用性等方面考虑，我们国家与发达国家相比还是存在很大差距，因而，我国仍需要做出很多努力，来完善流程工艺，研究和改善选煤设备，让我国成为一个产煤强国。1.2集控系统在选煤厂中的应用现状在上个世纪，随着现代工业规模的不断扩张和工厂自动化的不断提高，开始出现了在工厂进行施加系统控制和调度的要求,可以说，从此就开始了工业自动化系统发展。经过了长达一世纪的发展,自动化系统已经从当初仅仅几台机械的相互关联逐渐发展到了从原料到成品生成的全过程管理系统。从工业自动化系统发展的过程中深受启发,选煤厂的控制系统也在不断的发展。自上世纪80年代起,集中控制系统逐步代替了原来的继电器控制，成为我国选煤厂的生产控制核心。集中控制系统是选煤厂生产系统的核心部分,它为生产管理人员提供大量的实时现场信息,以利于便于调度指挥，大大缩短系统的启动，停止时间，降低空载损耗，提高生产效率。在同一时间也可以大大减少站点操作人员，降低工人的劳动强度，而且还具有运营、维护、维修方便等优点在工业技术和科学技术的不断发展的今天，可编程控制器已逐渐在工业领域中得到了应用，在工业技术及科学技术不断发展的今天，可编程控制器（PLC）已经逐步的应用在了工业现场，很多企业已经有所接受并得到了应用，PLC是一种现代化的工业控制器，是企业走向现代化生产必要工具之一，因为PLC技术较其他的控制技术有着很多优势，比如它的可靠性非常高，控制起来比较灵活，对其的编程简单而又实用，而且它的硬件配备较齐全等。在现代工业快速发展的情景下，大多数工业控制企业已经对可编程控制器有所应用。同样，选煤厂若想走向现代化生产的道路，若想实现对整个企业中所有设备的有效集中控制，那么PLC是其实现有效集中控制的前提和基础，同时PLC在选煤厂集中控制系统的应用当中我们还能进一步实现对其的研究与探讨。近年来，随着科学技术的发展，国内选煤厂集中控制，过程控制和信息管理方面取得了很大的进展，但总的来说，与发达国家还是有一些差距。从发展的角度看,由于设备技术进步,目前集控系统中所采用的主要控制设备PLC已从简单的逻辑控制发展为兼有逻辑控制、过程控制、浮点运算及数据处理功能的高性能产品,其技术性能完全能满足选煤厂自动化系统的要求。我们应在做好集控系统的基础上,充分利用控制设备的功能,将选煤厂的主要工艺过程(三大选)控制、单机自动化控制、全厂信息管理网络有机地结合在一起,形成一个高效的、信息流畅的、功能完善的选煤厂自动化控制系统。在现代化的选煤厂中，生产的集中控制系统是降低损耗，节省能源、提升效率、减少人员的基本保障。集中控制系统中的设计方案是很关键的，一套设计比较合理、系统稳定、性能可靠的集控系统，再加上正确的操作和及时的维护，对提高选煤厂的生产效率、减少建设投资起着非常重要的作用。1.3PLC控制系统的构成、设计原则和步骤PLC控制系统是由硬件部分和软件部分组成的。对PLC的整个控制系统来说，硬件部分包括符合要求的PLC机型、通信模块、电源模块、输入和输出模块、存储器容量、模拟量的输入及输出模块和一些特殊功能的模块等，还包括合适的PLC外围装置、接口与设备。而软件部分则有对PLC进行的I/O地址、定时器、内部继电器及计数器等的分配，PLC控制程序的设计和技术文件等。因为PLC控制系统是用来给工艺流程服务的，因此PLC要能较好地实现工艺流程所提出的控制要求。设计PLC控制系统时应遵循的原则：（1）根据所提出的工艺流程，要很好地满足工艺流程的前提下较好的实现控制要求。（2）在满足控制要求的前提下，PLC系统的硬件费用要尽量小。（3）由于在控制过程中控制要求会发生变化，因此设计控制系统时须注意PLC的可控制性。（4）设计时应注意控制系统在使用过程中的维护、经济、安全、可靠。具体的操作步骤：（1）控制过程中的要求分析PLC的控制系统设计之前，需要对工艺过程进行一个细致的分析，要知道控制原理、控制对象和控制要求，只有这样才能明了自己需要完成的各项任务，并且确保更好地完成任务，设计出一个较好的控制系统。（2）确定输入根据控制要求来选取合适的输入设备和输出设备，PLC的I/0点数是根据所选用的输入设备和输出设备的类型及数量确定的。（3）选择合适PLCPLC的I/0点数确定后，就可以根据I/0点数和控制要求来选择PLC。包括选择机型、输入/输出模块、存储器容量、智能模块及电源模块。（4）I/0点数分配所谓的点数分配其实就是规定PLC的输入/输出模块和I/0端子，并画出I/0的接线原理图。（5）PLC程序设计工艺流程是分为若干段的，每一阶段的输入和输出信号控制的设备要确定，和各个阶段间的联系，然后画出程序流程图，再根据流程图进行程序编制。（6）模拟调试程序编好后，可以通过电压源和电流源来代替其中的模拟量，进行模拟调试，使得所编的程序满足控制要求。（7）现场联机调试在此过程中要找出程序存在的实际问题，然后对其进行修改，使得它满足其控制要求。（8）整理技术文件此过程要整理出与程序设计有关的文件，包括I/O接线原理图、设计说明书、程序清单以及使用说明书等。1.4选煤自动化的意义选煤厂的自动化对于选煤厂来说是具有重大意义的。选煤技术的发展初期，由于其技术简陋，致使车间中不得不集中较多工作人员，然而，选煤厂中的恶劣环境，以及各种危险的状况时刻在威胁着车间中工作人员的安全。而自选煤车间实现了自动化之后，工作人员可以直接在监控室里操作车间里的设备，并且可以实现自动生产。因此很大程度上减轻了车间中工作人员的工作量，与此同时给企业带来更大的利润空间，提高了企业的效率，减小了管理压力。2选煤关键流程控制的设计2.1控制系统的组成自动控制系统主要是由两大部分组成的：其中一部分是自动控制装置。它主要包括测量仪表、控制仪表、变送器以及执行器等等；另外一部分则是自动控制装置所控制下的各种生产设备，即为被控对象，例如锅炉、换热器、反应器等。自控系统各部分的作用为：①被控对象：自动控制系统当中，工艺变量所需控制的生产设备和机器称为被控对象，简称对象。②测量元件和变送器：测量元件是用来测量所控制的工艺参数并将它转化成一种特定信号（电压或电流信号）的仪器，自动控制系统当中起着“眼睛”的作用，所以要求准确、灵敏、及时。③调节器：又称为控制器，他是将检测元件和变送器传来的信号和内部所设定的工艺参数值信号进行比较，得出偏差信号；根据此偏差大小按照一定的运算规律算出其控制信号，然后将此控制信号传给执行器。④执行器：它是用来接受调节器传来的信号，然后自动改变阀门开度，来改变输送给被控对象的能量以及物料量。常用的执行器一般是气动薄膜调节阀。当采用电动调节器时，还需要在调节阀上加一个电气转换器。在自动控制系统当中，以上四部分是必不可少的。除此以外，还有一些辅助装置，如转换装置、给定装置、显示仪表等等。其中的显示仪表可以是单独存在的仪表，有时也有可能是变送器、测量仪表和调节器中附带的显示部分。2.2直接数字控制系统直接数字控制系统，通常直接称为DDC控制器。DDC系统一般包括中央控制设备（彩色监视器、集中控制电脑、键盘、不间断电源、打印机、通讯接口等）、通讯网络、现场DDC控制器、以及相应的执行器、传感器，调节阀等元件。2.2.1PID控制概述一般的自动控制技术都是从反馈的概念入手的。反馈理论主要包括以下三个要素：测量、比较和执行。即测量出所要控制的变量，然后与设定值相比较，再用比较出的误差进行纠正并调节阀门达到控制目的。这个自动控制的关键要点是：首先要做出正确的测量，再通过比较后，才能更好地纠正要控制的参数。PID（比例-积分-微分）控制器已经有70多年历史了，作为最早实用化的控制器。PID控制器简单易懂，而且在使用过程中对系统模型等先决条件没有很高的要求，所以现在它仍然是应用最为广泛的工业控制器。2.2.2PID控制用途PID的用途非常广泛、使用也很灵活，因此已有系列化产品，在使用过程中只需要设定三个参数（KP，Ti和Td）即可。在一般的情况下，并不是三个单元一定都需要，它可以是一到两个单元，但比例控制单元是必不可少的。首先，PID的应用范围很广。虽然一般的工业过程是时变的或是非线性的，但是对其通过简化可以转变成基本线性及动态特性都不随时间而变化的系统，这样PID就可实现其控制了。其次，PID的参数比较容易整定。即PID参数KP，Ti和Td可以根据其中的过程动态特性来及时整定。如果过程的动态特性发生变化，如由负载的变化而引起的系统动态特性的变化，此时PID参数就可以重新整定。很多通过自身整定参数的PID控制器经常都是工作在自动整定的模式下而不是连续自身整定的模式下。自动整定一般指的是根据开环状态而确定简单的过程模型从而自动计算出PID参数。PID在控制非线性、耦合、时变以及参数和结构都不确定的复杂过程时，其工作不会太好。最关键的是，PID控制器如果不能控制其复杂的过程，参数无论怎么调都没用。虽然如此，最简单的PID控制器有时反而是最好的控制器。当今自动化水平已经成为了衡量各行业工业现代化水平的一个重要标志。控制理论的发展经历了智能控制理论、现代控制理论与经典控制理论三个阶段。智能控制的典型实例有模糊全自动洗衣机等等。自动控制系统可分为闭环控制系统和开环控制系统。控制系统一般包括传感器，变送器，控制器，执行机构和输入输出接口。控制器通过输出接口和执行机构输出，然后加载到系统中来加以控制；控制系统的被控量由传感器、变送器，通过输入接口到控制器中。不同的控制系统，传感器，变送器，执行机构是不一样的。如在压力控制系统中需要采用压力传感器。目前，PID控制和控制器或智能PID控制器（仪表）有很多，并且产品已广泛应用于工程，其中的PID控制器的参数的自动调整是通过自校正、自适应或智能化调整算法来实现。2.2.3PID算法中参数的整定PID控制器中的参数整定将是控制系统设计中的核心内容。PID控制器的积分时间，比例系数及微分时间的大小时由被控对象的特性确定的。PID控制器当中参数整定的方法有很多，大概的可以说成两大类：第一种为理论计算整定法。通过这种方法，是通过工程实践获得的其数据必须通过修改和调整才能使用。二是工程整定方法，此方法主要就是基于工程经验直接在试验中得出的，这种方法简单、易于掌握，所以在实际应用中是非常广泛的。以上说的PID控制器参数的工程整定法主要有以下几种：临界比例法、衰减法和反应曲线法。这些方法各有其特点，但他们都有一个共同点，那就是要通过测试给出一个参数，然后根据经验公式进行对此参数的整定。不管用哪种方法来获得控制器的工程参数，都需要在最后的完善和实际操作中做一定的调整。这几种方法各有各的特点，但它们有个共同点就是都要通过试验得出一参数，然后再根据工程经验公式进行整定此参数。在工程整定法中无论用哪一种方法得到控制器的参数，在最后都需要实际运行的调整与完善。目前通常采用的是临界比例法。用这种方法去整定PID调节器的参数是实用而又方便的。其具体的步骤是：1、等到系统稳定之后，缓慢减小调节器的比例度δ（即1/P），而且每次减小比例度δ之后，等到被调节量回到平衡状态之后，再通过手动加一个5%~15%的阶跃扰动，此时观察其被调量变化的过程。如果被调量是逐渐衰减的振荡曲线，那么应该继续调节减小比例度δ，直至输出响应曲线的振荡为等幅振荡时为止。比例度也不能过小，如果比例度调节的太小了，则响应曲线会出现发散振荡的情况，此时应该适当的增大比例度，让它变到等幅振荡。图2-1是临界比例法的实验方块图。图2-12、在图2-2中，如果被调量在作等幅振荡，那么这时的比例度δ即为临界比例度，用δk来表示，此时的振荡周期就是相应的临界周期Tk。根据这个情况，可以按照下表来确定PID调节器的δ、Ti和Td等三个参数。图2-2表一、用临界比例度δk整定PID调节器的参数特别要指出的是，表格中的这些调节器的参数是一个初步大概的设计，因为这些参数都是通过大量实验而得到的结论。如果想要得到更加好的动态过程，那么需要在表格中这些参数的基础上适当调整δ、Ti（或Td）。2.3设备启停设计选煤厂中几个关键设备的启动和停车都要按照一定的顺序进行，与此同时在设备启动和运行过程中还需要实时监控这些设备的运行状态。这些设备的启动和停车都是通过西门子PLC控制实现的，同时还需要在运转过程中通过智能模块得到设备的一些重要参数（比如功率，电流，转速等），然后及时显示在上位机中，并且在非正常运转情况下要实现自动报警。根据太西选煤厂三分区的工艺流程图（图2-3）结合选煤厂逆煤流启车、顺煤流停车的基本思路，制定启停顺序如下：图2-32.3.1关键设备逆序启动需要按一定顺序启动的关键设备有，原煤给料，跳汰机，斗提机，精煤脱水筛，离心机，块精煤分级筛，煤泥桶，一二级振动弧形筛，离心脱水机。而且每个设备启动后延时五秒再启动下一个设备，其中的启动顺序为：如图二级振动弧形筛离心脱水机一级振动筛二级振动弧形筛离心脱水机一级振动筛块精煤分级筛离心机块精煤分级筛离心机精煤脱水筛跳汰机斗提机泥煤桶泥煤桶原煤给料原煤给料图2-42.3.2关键设备顺序停车需要按一定顺序停止的关键设备有，原煤给料，跳汰机，斗提机，精煤脱水筛，离心机，块精煤分级筛，煤泥桶，一二级振动弧形筛，离心脱水机。而且每个设备停止后延时五秒再停止下一个设备，其中的停止顺序为：如图块精煤分级筛离心机块精煤分级筛离心机精煤脱水筛跳汰机斗提机原煤给料原煤给料离心脱水机离心脱水机一级振动筛二级振动筛泥煤桶一级振动筛二级振动筛泥煤桶图2-52.3.3关键设备紧急停车关键设备在除了正常的启停车之外，有时在一些突发情况下需要紧急停车，所以每一台关键设备上都必须有一个按钮用来紧急停车，同时在监控界面中也必须要有一个紧急停车的按钮以备某些突发情况使用。2.4跳汰选煤过程的控制设计跳汰选煤的过程主要可以概括为两部分：第一是物料的分层；第二是产品的分离。分层过程受操作制度和原煤性质随机变化等因素的直接影响,它是分离结果好坏的前提;分离过程即排料过程,它直接受床层分布好坏、排料方式的合理性、控制系统的精确程度以及重物料层厚度检测的准确度等因素的影响,排料的准确性和适度性对分层过程的改善也有着明显的作用。准确的排料控制系统以及良好的排料装置能给原煤的分层以反作用，排料的控制精度直接影响到跳汰分选的产品质量、精度和分选效率。相反，准确排料的前提就是物料要分层清楚。而对于本设计研究对象中的筛侧空气室跳汰机来说使物料实现分层的设备就是跳汰机的电磁风阀，它的进气期和排气期直接决定着物料的分层效果；而实现产品分离的装置则为排料控制系统，也就是床层厚度控制系统，所以以下的设计主要是针对这两部分的控制设计。2.4.1跳汰机排料控制系统的设计（1）排料控制系统的工作原理跳汰机的排料控制系统所要达到的一个目的是：通过对排料量大小的控制，来保持床层厚度的稳定。其控制原理是：首先用浮标检测出床层的厚度，再将检测出的信号送到控制器中，而控制器依据实际反馈的床层厚度或者已给定的床层厚度，用控制算法算出其控制量，然后将其控制量信号输送到排料闸板(被控对象)来控制排料量的大小，使得床层厚度保持相对的稳定。本次设计采用了参数自适应模糊PID控制，这种控制方法的控制数是系统自己根据实际情况整定的，不需要人员自己去设定，其原理是：通过在线测灰仪检测出现场的灰分，根据检测出的灰分偏差信号e和灰分偏差率信号ec，然后利用模糊规则，对PID的KP、KI和KD3个参数进行在线自整定，从而达到按规定的灰分要求而生产的目的。参数自整定模糊PID控制器结构如图2-5所示．图2-6PID控制系统原理框图本控制系统的控制策略是：先由灰分仪测得精煤产品的灰分，然后将其信号转换成电信号输出，再经数模转换器转换成数字信号与设定的灰分数字信号相比较，产生灰分偏差信号e，再计算出de/dt，即算出灰分偏差率信号ec；则产生的灰分偏差信号e和灰分偏差率信号ec就是参数自整定模糊PID控制器输入量。然后用量化因子将基本论域变换到模糊论域得到E和Ec，再通过模糊控制表得出控制量U；经过比例因子Kd得出实际的床层希望值与浮标得到的床层信号进行比较后，传送给PLC，再由PLC发出控制信号，控制执行机构调节闸阀的高度，从而控制跳汰机的排料过程，跳汰机排料装置控制系统工作原理图如图2-6所示：图2-7跳汰机排料装置控制系统工作原理（3）控制系统的硬件与软件设计跳汰机排料装置控制系统的硬件组成包括:控制器(PLC系统)、执行器、执行机构、检测装置(浮标及测灰仪)．跳汰机排料装置控制系统的软件流程图如图2-7所示．软件流程是：首先对其进行初始化，然后进行信号采样，选取灰分偏差信号e和灰分偏差率信号ec作为参数自整定模糊PID控制器的输入量。图2-8软件流程图2.4.2跳汰机电磁风阀控制的设计（1）跳汰机电磁风阀的概述跳汰机主要需控制的装置是电磁风阀装置,电磁风阀运行状况是否良好对选煤厂的生产效益及正常运行起着至关重要的作用。通过电磁风阀的通、断状态使高压空气(0.4~0.6MPa)按照编写好的程序向进气阀气缸、排气阀气缸和活塞的上下两部分交替进气和排气。风阀盖板是由活塞带动开启和关闭的,由风阀盖板的启闭可以实现低压空气(0.035~0.05MPa)按一定的周期地进入筛下空气室,这样在空气室内能形成脉动压力，此脉动压力可以周期性的压筛下水，使筛下水在跳汰室内形成脉动水流,从而完成跳汰过程。电磁风阀的工作特性直接影响着跳汰机中水流的脉动过程,从而也就影响着跳汰机的工作效率与特性。以前跳汰机电磁风阀是用单片机控制的，存在可靠性低、开发周期长、维修不便等缺点。而用可编程控制器来控制电磁风阀就可以大大提高各控制性能。图2-9电磁风阀工作系统示意图1.排气电磁风阀2.排气阀3.排气口4.排气管5.进气阀6.进气口7.数控装置8.进气电磁风阀9.滤气阀10.调压阀11.油雾器（2）跳汰机常见故障的原因分析空气室的进排气量不平衡是造成跳汰机出现故障的最直接的原因。当空气室中进气量大于排气量时,空气室下沿就会溢出气体,此气体上升到筛板然后穿过物料层在水面上形成大量的气泡,会冲乱已经成形了的的床层,将此称为“翻花”现象;相反,当空气室中进气量小于排气量时,空气室中水位就会不断上移，脉动水流的振幅也会减小，水位直到空气室的顶端或脉动水流振幅为零时,筛板上的物料就会失去筛选动力,这种现象称为“偏振”现象。跳汰机在工作的过程中,由于床层厚度，工作风压和跳汰参数(可以看成是风阀的参数)的变化,就会产生上述异常现象。其实风阀的进气期和排气期的调整效果还跟空气室水位的变化具有一定制衡作用。假如进气期等于排气期等于某一值时,筛下水就会按一定的振幅脉动，空气室中的水位也会在高水位G和低水位D之间稳定的振荡。如果增加进气期,空气室中的高水位G和低水位D都会降低，即水位将会在偏下的两点间稳定振荡,当进气期增加到一定程度时,就会产生“翻花”现象；假设空气室的高度足够高,水位到最低点时具有的反水压能足够平衡工作风压,那么进气期无论怎么增加,都不会产生“翻花”现象。同样，如果增加排气期,空气室中的高水位G和低水位D都会增高，即水位将会在偏上的两点间稳定振荡,当排气期增加到一定程度时,就会产生“偏振”现象；假设空气室为筛侧式的,高水位时大气压等于空气室内的压力,那么排气期无论怎么增加,都不会产生“偏振”现象。从上面的分析可以看出,当空气室具有一定高度的顶端和底端时,不论怎么调整进、排气期都不会出现问题。但是,增加空气室高度就会增加机体的重量,而且又会返回到筛侧式跳汰机时代,这种代价是不可接受的。因此，如果要保证跳汰机床层一直处于正常起振的状态，就必须得控制空气室中水位的变化。图2-10筛侧式空气室跳汰机基本结构1—机体2—风阀3—溢流堰4—自动排料装置5—排料轮6—筛板7—排中煤道8—分隔板（3）跳汰机电磁风阀的控制策略如果要想达到预期的控制目标,需要安装一台水位传感器在空气室内,同时每个分选室内的筛板上还需要安装一个床层料位传感器,根据空气室内脉动水流在高水位G和低水位D之间振荡的要求和对跳汰室内物料振幅的要求,电磁风阀将会自动调整空气室的膨胀期、进气期、排气期以及跳汰周期。此控制过程对传感器的要求比较高，它不但要有足够高的精度和较快的跟踪速度，而且还需要防尘防水，以及对寿命和可靠性也有一定的要求,在安装和固定传感器时，对固定传感器的机械部分同样也要适应传感器的性能。由于筛板上需要安装的床层料位传感器的机械安装机构比较复杂，而且还比较昂贵,所以这里考虑的简便一些,就只安装水位传感器，做一个较为简单的控制系统,也能保证控制系统的可靠性(图2-7)。具体的控制过程为:在每一个周期的跳汰过程中，安装在空气室侧边的水位传感器不断的检测空气室中水位的变化,而且在每一个跳汰周期结束时,控制器采集并存储一个最低水位信号值D和一个最高水位信号值G,当G与D的差(筛下水的脉动振幅)大于原来设定的水位振幅值和死区的和时,应该自动减小进气期的值H和排气期的值L，使得检测到的水位振幅慢慢减小,直到其水位的振幅接近原来的设定值为止。同理,当G与D的差小于原来设定的水位振幅值和死区的差时,应该自动增大进气期的值H和排气期的值L,使得检测的水位振幅慢慢增大,直到其水位的振幅接近原来的设定值为止。图2-11水位传感器安装示意图除了控制以上所述空气室水位的振幅之外，为了避免由于产生“翻花”或“偏振”现象而搅乱已经形成的床层或使其很难形成良好床层的情况，还必须要控制水位在空气室的上限和下限之内波动。此控制过程与上面的类似：当高水位G大于所设定的上限时,就应自动逐渐增加进气期的值H，减小排气期的值L,使得振荡中心下移即振荡整体下移的同时保持水位的振幅不变。反之,当低水位D小于所设定的下限时,就应自动逐渐减小进气期的值H,增大排气期的值L,使得振荡中心上移即振荡整体上移的同时保持水位的振幅不变。由于受到工作风压力，物料床层厚度以及进排气两阀门的最大开度的影响，不是可以无限增大或减小进气期的值H和排气期的值L的，在各种因素可以允许的波动范围内,水位振幅不变的情况下,H和L的值通常为0.15～0.50s。影响膨胀期长短的因素主要有跳汰机筛上重物料在水中的沉降速度和重物料的振幅。也就是说:形状圆滑的物料颗粒越大、密度越大、沉降速度越快,如果其振幅越小,那么需要的膨胀期也就越短;形状不规则的物料颗粒越小、密度越小、沉降速度越慢,如果其振幅越大,那么需要的膨胀期也就越长。由于物料在膨胀初期由上升的状态转变成沉降的状态需要一个过渡的时间,而且物料的振幅比水位的振幅要小，正负两方面的因素可以基本抵消,所以直接由设定的水位振幅,近似可以计算出各空气室的膨胀期:P*=(S*·h·kb)/vc=k·S*式中:P*——膨胀期的计算值(s)。计算结果通常在0.20～0.60之间;S*——水位振幅设定值(%)。设定范围20%～70%;h——水位传感器标定长度(m)。如0.6、0.8等;kb——空气室水平截面与该室筛面之比。通常为0.5左右;vc——该段重物料的平均沉降速度(m/s)。矸石为0.3～0.4,中煤为0.2～0.3;k——综合沉降常数。当h=0.6m,vc=0.3m/s,kb=0.5时,k=1。由上面的式子可看出,设定的振幅与膨胀期的大小是成正比的。如果设定的振幅大小被调整了,则膨胀期的值也会被自动地改变。另外排气阀的关闭动作会有一个过渡时间，压缩期的值应该略大于此过渡时间。一般压缩期在0.1～0.15s之间选取。根据上述的计算方法,风阀自动控制装置分别计算每一个空气室的进气期、排气期、膨胀期及压缩期,然后相加得到几个不同的跳汰计算周期,选取当中的最大值,此最大值即为各室共同的候选跳汰周期,将原有的跳汰周期与此候选跳汰周期进行比较,如果它们的差值在死区范围之内,则保留原来的跳汰周期;如果它们的差值在死区范围之外,则使用此候选跳汰周期。一般各室内压缩期的值应该相同并且保持同步,跳汰周期中多余的时间应归到膨胀期中。需要注意的是:为了减小紊流对床层的破坏作用，各分选室间的床层应该保持同步,即要合理调整风阀行程使跳汰机的风阀动作保持整齐。另外为了提高整机的分选效率，各相邻的分选室内的跳汰振幅应该接近,相位也应同步。图2-8为设计的风阀控制程序框图。当空气室的进气期已经调到了最大值,同时排气期已调到最小值,而且空气室的高水位G超过了上限,即:H=0.50s,L=0.15s,G>95%时，应该产生上限报警。此种故障的直接原因有:工作风压消失、排气缸常开、进气缸常闭等。当空气室的进气期已经调到最小值,同时排气期已调到最大值,而且空气室的高水位G比下限低,即:H=0.15s,L=0.50s,G<5%时，应该产生下限报警。此种故障的直接原因有:控制风压消失、排气缸常闭、进气缸常开等。当空气室的进气期和排气期都已经调到最大,而且空气室的水位振幅小于下限，即:H=L=0.50s,G-D<20%时应该产生振幅下限报警。此种故障的直接原因有:控制风压消失、工作风压消失等。图2-12风阀控制系统框图2.5PLC模块选型2.5.1CPU模块品牌：西门子名称：西门子CPU314型号：6ES7314-1AE01-0AB0图2-13产品简介：CPU314西门子CPU314西门子S7-300CPU314SIMATICS7-300，带有MPI接口，CPU314CPU集成的24V直流电源，128KBYTE工作内存。2.5.2电源模块选型品牌：SIEMENS-西门子名称：PS3075A型号：6ES7307-1EA00-0AA0图2-14产品简介：6ES7307-1EA00-0AA0西门子电源单元为S7-300/ET200M提供电源，将120/230伏交流电压转变到所需要的24伏直流工作电压输出电流2安、5安或10安。S7-300需要24伏直流电源。2.5.3数字量输入模块品牌：SIEMENS-西门子名称：西门子6ES7321-1BH10-0AA0型号：6ES7321-1BH10-0AA0图2-15产品简介：6ES7321-1BH10-0AA0SIMATICS7-300，数字量输入M321，电隔离，16DI，24VDC，20针，0.05MS输入延时。2.5.4数字量输出模块品牌：SIEMENS-西门子名称：西门子6ES7322-8BH01-0AB0型号：6ES7322-8BH01-0AB0图2-16产品简介：6ES7322-8BH01-0AB0SM322,数字量输出模块，8点，24VDC，0.5A，晶体管输出，光电隔离，诊断功能，冗余功能。2.6智能模块选型2.6.1模拟量输入模块模块名称：集智达R-8017SV数量：3只主要特点：分辨率：16位电压输入范围：±5V通道数：6路差动/2路单端或8路差动（跳线选择）采样频率：10Hz图2-172.6.2模拟量输出模块模块名称：集智达R-8024数量：3只主要特点：分辨率：14位电流输出：0～20mA、4～20mA电压输出：0～5V、0～10V、±10V分辨率:14bit输出斜率可编程带ModBus通讯协议D/A通道需外配电源供电图2-182.7传感器选型2.7.1浮标传感器名称：无锡南长区谈渡传感器输出：4~20mA;电压：220V;量程：200mm图2-192.7.2在线测灰仪型号：ZZ—89A型测灰仪特点：在线实时测量输运带上的精煤、原煤等的灰分,采样量大,测量准确,提供两路4~20mA电流输出灰分信息。图2-202.7.3水位传感器名称：佛山水位测检仪器，投入式水位传感器数量：5个图2-21产品主要参数：

被测介质：液体（弱腐蚀性）

压力类型：表压

量程：0～0.1M～1M～3M～5M～10M～20M～50M～100M～200M～500M（水位高/深度,最小量程为0.1米）

输出：4～20mA（二线制）、0～5VDC、0～10VDC、0.5～4.5VDC（三线制）

综合精度：±0.25%FS、±0.5%FS

供电：24VDc（15～30VDC）

绝缘电阻：≥1000MΩ/100VDC

负载电阻:电流输出型：最大800Ω2.9本章小结在本章中，主要介绍了控制系统的基本概念，在清楚了这些基本概念的基础上做了选煤厂设备的顺序启停设计，以及给出了关键流程的的控制策略；最后对设计中所用到的设备仪表进行了选型，在本章中写出的所有控制策略以及选型都是下文设计中的基础。3选煤关键流程软件设计3.1组态软件组态软件又称为监控组态软件，它具有非常广泛的应用领域，可以应用于给水系统、电力系统、化工、石油等领域的监视控制、数据采集以及过程控制等。3.1.1组态软件背景我们可以与硬件的生产组装对照着理解软件的组态。假如要组装一台电脑，那么事先需要选取电源、主板、CPU、机箱、显示器、光驱、硬盘等部件的型号，然后再用这些选好的部件组装成可运行的或者自己需要的电脑，同样，软件的组态也是从软件的选型到组态的一个过程，相比与硬件的组装，它有一个好处就是软件的组态能发挥的空间比硬件的组装大，因为软件中可选用的“部件”要比硬件中多，而且由于软件的各种规格都可以通过内部属性来改变，所以软件中每个“部件”的使用都很灵活。早在组态的概念出现之前，如果想要实现某一任务，都需要通过编写程序来实现。但是编写程序不但周期长、工作量大，而且很容易出现错误，使得工期不能保证。过去需要几个月的编程才能完成的工作量，用组态软件只需几天就能完成。3.1.2组态软件特点随着人们对工业自动化水平的要求不断提高的过程中，工业领域也在广泛的应用计算机，传统的工业上的控制软件已经无法满足各工业用户的需求，因为在软件开发过程中，一旦工业过程中的被控对象有所变动，那么控制系统的源程序也必须得修改，这对传统的控制软件来说其工作量是很大的，而且在修改控制软件的源程序时，如果因为工作的变动原来的编程人员已经离去，那么让新手或者其他人员来修改源程序更是难上加难；而对于已经开发成功的控制软件来说，由于每个工业过程中的控制对象不一样而使得软件的重复使用率都很低，从而使得开发软件的代价是巨大的，当然价格也是非常昂贵的；这就需要开发出种类更为繁多，功能更强大的过程监控装置和控制设备来满足用户的需求。为了解决上述工程实际中的各种问题，逐渐的就出现了通用工业自动化组态软件，传统的工业控制软件所存在的问题它基本都能解决，使得对不同的控制目的和控制对象都能任意组态，最终达到了方便而又高效的自动化控制目的。3.1.3组态软件的功能①丰富的功能模块。为了满足现场需求和监控的要求，具有丰富的函数库和软件配置，使用这些功能的软件模块，可以实现实时监控，实时报告，实时曲线，历史曲线和产生报警功能，使得人机界面更为完善和直观，且便于操作。②强大的界面组态功能。一般工业控制的组态软件基本都是在Windows环境下运行的，而Windows具有完善而又美观的图形界面功能，充分利用此特点，可以直接进行软件的开发，比较节省时间。此外组态软件还具有各种工况下图库和较丰富的图形控仵。而且用户还可以根据自己的需要利用软件中提供的作图工具来绘制出自己的工业界面，而且还可以根据自己的意愿利用丰富的动画连接来任意编辑，这样不但设计出的界面直观生动，而且更重要的是开发人员不需要再付出那么多的精力来设计界面，这样就可以将更多的精力放到其它的设计中。③良好的开放性。开放性指的是组态软件可以支持多种硬件设备，可以连接各种通讯协议。衡量组态软件好坏的一个重要指标是开放性。另外组态软件向上要能实现与监控人员的通信，向下要能实现与数据采集设备的通信，即需要实现下位机与上位机的双向通信。④强大的数据库。为了存储各种数据，组态软件都具有实时的数据库，这也是它与外部设备进行数据交换的基础，如模拟量、字符型、离散量等。⑤可编程的命令语言。组态软件具有可编程的命令语言，使用户可以根据自己的需要编写自己的程序，使之具有更加强大的图形界面。⑥周密的系统安全防范。为了确保对整个系统运行的安全性和可靠性，操作人员可以在组态软件中建立他们自己的不同的操作权限。3.1.4集控系统组态软件的选用在本设计中我选用的是亚控科技开发的组态王6.55。相比于其它的个组态软件，组态王有它自身的优点：良好的开放性，适应性强，易于扩展，开发周期短，经济性等。组态王系统一般可分为三个层次，即：管理层、监控层、控制层。其中监控层起着桥梁的一个作用，它上连管理层下连控制层，不但要完成上传下达的重要作用，而且还要实时控制与检测现场。尤其关键的是要考虑动画、数据、画面三方面的问题。通过对需要设计的监控系统所要实现的功能和一些基本要求的分析，此监控系统对监控界面和实时现场监控的要求比较高，而采用组态王就能为操作者提供可视化的监控画面，对实时现场监控也比较有利。并且组态王能够充分的利用Windows的图形编辑功能，对监控画面的绘制比较方便。此外，组态王的动画连接能够直观的显示出各控制设备的运行状态，能够生成实时趋势曲线、报警窗口以及各种报表。同时，相对于其他的组态软件组态王具有较大的价格优势。因此，本次设计的组态软件选用了组态王。3.2本章小结在本章中，主要介绍了选煤关键流程需要用到的组态软件，以及它们的背景、特点、功能等；最后根据它们各自的特点选用了组态王为本设计的组态软件。4控制方案的实施4.1PLC内部地址编制及对应的数据类型启动保持位 M1.3 BOOL设备八保持位 M1.0 BOOL设备八紧急停车I1.2 BOOL设备八启动 Q1.0 BOOL设备二保持位 M0.2 BOOL设备二紧急停车I0.4 BOOL设备二启动 Q0.2 BOOL设备九保持位 M1.1 BOOL设备九紧急停车I1.3 BOOL设备九启动 Q1.1 BOOL设备六保持位 M0.6 BOOL设备六紧急停车I1.0 BOOL设备六启动 Q0.6 BOOL设备七保持位 M0.7 BOOL设备七紧急停车I1.1 BOOL设备七启动 Q0.7 BOOL设备三保持位 M0.3 BOOL设备三紧急停车I0.5 BOOL设备三启动 Q0.3 BOOL设备十保持位 M1.2 BOOL设备十紧急停车I1.4 BOOL设备十启动 Q1.2 BOOL设备四保持位 M0.4 BOOL设备四紧急停车I0.6 BOOL设备四启动 Q0.4 BOOL设备五保持位 M0.5 BOOL设备五紧急停车I0.7 BOOL设备五启动 Q0.5 BOOL设备一保持位 M0.1 BOOL设备一紧急停车I0.3 BOOL设备一启动 Q0.1 BOOL停车 I0.2 BOOL停车保持位 M1.4 BOOL运行 I0.1 BOOL组态软件启动DB_0.0组态软件设备一紧急停车DB_0.1组态软件设备二紧急停车DB_0.2组态软件设备三紧急停车DB_0.3组态软件设备四紧急停车DB_0.4组态软件设备五紧急停车DB_0.5组态软件设备六紧急停车DB_0.6组态软件设备七紧急停车DB_0.7组态软件设备八紧急停车DB_1.0组态软件设备九紧急停车DB_1.1组态软件设备十紧急停车DB_1.2组态软件停车DB_1.34.2程序编辑本设计选用的编程软件是STEP7，STEP7具有以下的功能：参数设置、硬件配置、通讯组态、文件建档、编程、测试、诊断及运行等，而且打开在线帮助可以得到很多对应某一对象的在线帮助，学习和使用起来非常方便。所编辑的LAD图如下所示：OB1块：图4-1DB1块图4-24.3组态王中的程序设计在组态王中的设计主要包括以下几个部分：制作画面、定义变量、编写程序、设置报警、绘制曲线、制作报表等。4.3.1本设计中做好的各画面如下所示：图4-34.3.2定义的变量图4-44.4本章小结本章的主要内容是学习并使用PLC的编程软件，并用STEP7编写了关键设备启停的程序，以上用图片的方式对LAD图的编写做了展示，另外，在组态王中根据本设计的需要做了监控画面以及趋势曲线，同时也定义了设计中所要用到的各个变量。5集控系统仿真运行5.1仿真软件PLC-SIM的准备将已经在STEP7中编写好的程序和组态好的硬件下载到PLC-SIM中，在此需要注意的是STEP7中的各地址必须要与组态王中定义的设备地址相一致。然后在PLC-SIM中勾选“Run”使它处于运行模式，然后等待指令。如下图所示：图5-15.2系统运行在组态王中打开已设计好的工程，切换到运行状态，即切换成“view”开始运行。欢迎界面图5-22.关键设备启停界面图5-3风阀控制界面图5-4排料控制界面图5-5流程主界面图5-6实时报表图5-7历史报表图5-8实时报警图5-9历史报警图5-10实时趋势曲线图5-11历史趋势曲线图5-125.3本章小结本章主要是将此次设计所作的上位机成果通过图片的形式展示出来，由于所涉及的现场采集数据以及plc的连接都是通过模拟软件进行模拟的，输入信号为随即信号，故运行时各种曲线与现实真实情况有所不同。6毕业设计总结本次毕业设计的题目是太西选煤厂三分区关键设备集控系统的设计，通过本次设计需要实现对太西选煤厂关键设备的初步自动控制。在设计的初期阶段主要学习了选煤厂的基本工艺流程，并对需要控制的工艺过程有了基本的了解，尤其熟悉了与本设计紧密相关的跳汰选煤过程，以便后面设计的顺利进展。在设计阶段，主要做了对整个控制系统的设计，设计的部分主要包括两部分：第一部分是关键设备启停的设计，先用组态王做一个关键设备的运行状态显示画面，并在组态王中定义各设备的输入输出变量，为实现数据连接做准备，然后在STEP7中进行硬件组态并编写各关键设备逆序启动、顺序停止的的程序，最后在PLC-SIM中模拟运行，并与组态王中的监控画面进行通讯，实现整个设备启停的控制过程；第二部分主要做的是跳汰机电磁风阀的控制，其实主要就是电磁风阀进气期和排气期的控制，在做这部分设计的过程中首先要熟悉跳汰机和电磁风阀的结构以及原理，然后根据跳汰机和电磁风阀的原理做出一个控制策略，再根据此策略进行设计电磁风阀进气期、排气期的控制。在整个控制系统的控制方案和控制点数确定以后，根据现场需要对整个系统所需的设备仪表进行了选型，选出最终要使用的设备仪表。另外，根据本设计需要的输入输出点数最终选用了PLCS7-300系列的CPU315-2DP。然后再进行软件的编辑及设计。不论是在前期的学习过程中还是后期的设计过程中，遇到了很多自己不懂或难以解决的问题，多亏指导老师窦老师的细心指导并解决设计过程中的问题，才使得我的设计进展的很顺利。最后自己和窦老师检查了设计过程中出现的错误，并进行了改正。至此毕业设计内容已基本完成。参考文献[1]陈迹1跳汰选煤的理论与实践[M]1北京:煤炭工业出版社,19901[2]何献忠,李卫萍,刘颖慧等.可编程控制器应用技术[M].北京:清华大社,2007:48-56[3]李若谷,韩敏.西门子PLC编程指令与梯形图快速入门[M].北京:电子工业出版，2009:57-84[4]殷洪义,吴建华.PLC原理与实践.北京:清华大学出版社,2008:87-106[5]靳文涛,李桂莲.电气控制与可编程控制器[M].北京:煤炭工业出版社,2005:9-37[6]陈润泰,许坤.检测技术与智能仪表[M].长沙:中南工业大学出版社,2005：29-138[7]姚斌，基于鸿格模块的数据采集监控系统[J].电工技术,2008,8:44-46[8]陈洁，PLC控制技术快速入门.西门子S7-200系列.北京：中国电力出版社，2012:1-83[9]郑学坚,周斌.微型计算机原理及应用[M].北京:清华大学出版社,2006:12-41[10]李全利,运动控制技术应用设计与实验[M].北京：机械工业出版社,2009:15-19[11]金沙,郑凤翼.看懂PLC控制系统梯形图[M].北京：中国电力出版社，2009:9-18[12]王仁祥，王小曼.S7300/400入门与进阶[M].北京：中国电力出版社,2009:58-76[13]王毅，张早校.过程装备控制技术及应用[M].北京:化学工业出版社,2010:38-42[14]吴作明.工控组态软件与PLC应用技术[M].北京:北京航空航天大学出版社,2007:16-30[15]李全利,运动控制技术应用设计与实验[M].北京：机械工业出版社,2009:15-19[16]崔东锋.OPC技术在组态软件之间通信的应用[J].工矿自动化,杭州,煤炭科学研究总院杭州环境保护研究所,2010(7):135-136附录一：专题论文PLC在选煤厂集中控制系统中的应用雷延明过控10-3班06102863摘要：在随煤矿行业不断发展的今天，选煤厂的自动化水平也在不断的提高，可编程序控制器的应用也在选煤行业中逐渐增多。本文主要是从PLC控制系统的控制原理，工艺流程和控制结构来分析设计PLC程序的可行性。描述了PLC的工作原理、系统设计原理、设备配置、功能设置、选煤厂中各个因素对PLC的干扰以及对其的处理措施，对选煤厂当中PLC在集中控制系统中的应用设计具有借鉴作用。关键词：PLC；继电器；编程工具；系统配置；干扰0引言众所周知，在工业技术及科学技术不断发展的今天，可编程控制器（PLC）已经逐步的应用在了工业现场，很多企业已经有所接受并得到了应用，PLC是一种现代化的工业控制器，是企业走向现代化生产必要工具之一，因为PLC技术较其他的控制技术有着很多优势，比如它的可靠性非常高，控制起来比较灵活，对其的编程简单而又实用，而且它的硬件配备较齐全等。在现代工业快速发展的情景下，大多数工业控制企业已经对可编程控制器有所应用。同样，选煤厂若想走向现代化生产的道路，若想实现对整个企业中所有设备的有效集中控制，那么PLC是其实现有效集中控制的前提和基础，同时PLC在选煤厂集中控制系统的应用当中我们还能进一步实现对其的研究与探讨。1、PLC工作原理及系统设计1.1PLC工作原理PLC与一些继电器所构成的控制系统的区别之一就是它们的工作方式不同，继电器控制是并行的运行方式。而PLC则有所不同，它采用的是循环扫描技术，只有当线圈通电或者断电，而且当程序扫描到此线圈时，该线圈的触点才会做出动作，且每次它是只能执行一条指令的，即PLC是以“串行”的方式工作的，这种方式可以防止继电器的触点竞争和时序失配的问题。也可以说，继电器控制装置是由输入和逻辑结构就可以直接看出其输出，而PLC控制则需要以下几个过程才能完成控制过程，即需要输入传送、执行程序指令、输出等3个阶段。1.2PLC的编程工具PLC的编程是通过编程器或用PLC公司所开发的编程软件来完成的。各个PLC公司会有各自的编程器，一般情况下这些编程器都比较小，它们比较适合使用在工作现场。但是它在对PLC进行编程时只能用助记符语言，而且因屏幕很小，所以每次的程序只能显示一至两行，这就不利于从整体上分析程序。PLC公司的编程软件是可以使用梯形图、功能块图语言或助记符进行编程的。通过这些编程软件，在屏幕上不仅可以看到十几页，就几十页的程序也不是问题，对程序在宏观上可进行编辑、分析并改进，而且对程序的运行情况它还能进行实时监视。1.3PLC控制系统的构成、设计原则和步骤PLC控制系统是由硬件部分和软件部分组成的。对PLC的整个控制系统来说，硬件部分包括符合要求的PLC机型、通信模块、电源模块、输入和输出模块、存储器容量、模拟量的输入及输出模块和一些特殊功能的模块等，还包括合适的PLC外围装置、接口与设备。而软件部分则有对PLC进行的I/O地址、定时器、内部继电器及计数器等的分配，PLC控制程序的设计和技术文件等。因为PLC控制系统是用来给工艺流程服务的，因此PLC要能较好地实现工艺流程所提出的控制要求。设计PLC控制系统时应遵循的原则：（1）根据所提出的工艺流程，要很好地满足工艺流程的前提下较好的实现控制要求。（2）在满足控制要求的前提下，PLC系统的硬件费用要尽量小。（3）由于在控制过程中控制要求会发生变化，因此设计控制系统时须注意PLC的可控制性。（4）设计时应注意控制系统在使用过程中的维护、经济、安全、可靠。具体的操作步骤：（1）控制过程中的要求分析PLC的控制系统设计之前，需要对工艺过程进行一个细致的分析，要知道控制原理、控制对象和控制要求，只有这样才能明了自己需要完成的各项任务，并且确保更好地完成任务，设计出一个较好的控制系统。（2）确定输入根据控制要求来选取合适的输入设备和输出设备，PLC的I/0点数是根据所选用的输入设备和输出设备的类型及数量确定的。（3）选择合适PLCPLC的I/0点数确定后，就可以根据I/0点数和控制要求来选择PLC。包括选择机型、输入/输出模块、存储器容量、智能模块及电源模块。（4）I/0点数分配所谓的点数分配其实就是规定PLC的输入/输出模块和I/0端子，并画出I/0的接线原理图。（5）PLC程序设计工艺流程是分为若干段的，每一阶段的输入和输出信号控制的设备要确定，和各个阶段间的联系，然后画出程序流程图，再根据流程图进行程序编制。（6）模拟调试程序编好后，可以通过电压源和电流源来代替其中的模拟量，进行模拟调试，使得所编的程序满足控制要求。（7）现场联机调试在此过程中要找出程序存在的实际问题，然后对其进行修改，使得它满足其控制要求。（8）整理技术文件此过程要整理出与程序设计有关的文件，包括I/O接线原理图、设计说明书、程序清单以及使用说明书等。1.4PLC控制系统的发展趋势PLC的主要发展趋势表现在以下几个方面：高速度、强功能、高I/0容量。（1）因为CPU的处理速度在不断提高所以PLC执行程序的速度也在变快；集成电路也在不断地的发展，使得相应地I/O的容量也有所增加；使得能够完成的任务也越来越多。（2）PLC的强联网能力随着企业现代化程度的提高，对高生产效益的要求也在不断的激励着人们实现工业自动化，而且人们已经不再仅仅满足于几条生产线、几个设备的自动化，而是要实现对全生产线的PLC控制，因此PLC的网络功能的增加将成为PLC的必然发展趋势。（3）编程软件多样化原PLC的各种语言虽然使用起来比较方便，但是在一些高级功能中存在很多