安毅 貴州大學(xué) 大數(shù)據(jù)與信息工程學(xué)院

1 自動(dòng)化控制概述

1.1 自動(dòng)化控制的研究?jī)?nèi)容

實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制可以直接達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，在一個(gè)完整的操作過(guò)程當(dāng)中，只用到了少量的人工，甚至完全不需要人工來(lái)進(jìn)行操作，整個(gè)過(guò)程由系統(tǒng)或者機(jī)械設(shè)備就能完成，使生產(chǎn)管理的目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)。正是由于這種自動(dòng)化的技術(shù)，使我們的勞動(dòng)生產(chǎn)率得到了大大的提升，工人的工作環(huán)境也得到了改善，從而對(duì)周邊環(huán)境也起到了保護(hù)的作用。

在對(duì)機(jī)械設(shè)備和生產(chǎn)進(jìn)行管理的過(guò)程中，自動(dòng)化控制的處理、判斷、分析和控制等工作，都是根據(jù)人們的需要直接進(jìn)行的，在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的整個(gè)過(guò)程中，不需要人工的參與。在我們生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域，自動(dòng)化技術(shù)都得到了廣泛的應(yīng)用。自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展在一定程度上使人體器官的功能得到了擴(kuò)展，減輕了人們體力和腦力勞動(dòng)的負(fù)擔(dān)，使人們的工作環(huán)境得到了很好的改善。另外，自動(dòng)化的生產(chǎn)生活方式，使人們的思維發(fā)生了改變，使人們認(rèn)識(shí)和改變世界的能力得到提升。所以，自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步可以推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的進(jìn)步，對(duì)一個(gè)國(guó)家的科學(xué)技術(shù)、工業(yè)、國(guó)防的發(fā)展有著非常重要的意義。

1.2 自動(dòng)化控制的研究現(xiàn)狀

自動(dòng)化控制的發(fā)展并不是一成不變的，它是一個(gè)動(dòng)態(tài)的、漫長(zhǎng)的過(guò)程。自動(dòng)化在人們以前看來(lái)，指的是自動(dòng)化目標(biāo)是通過(guò)機(jī)械的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而不是人為的勞動(dòng)，但是這種想法在本質(zhì)上還沒(méi)有完全擺脫手工的勞動(dòng)，并沒(méi)有完全取代人類(lèi)的勞動(dòng)。后來(lái)隨著科技和社會(huì)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)也在不斷的進(jìn)步，現(xiàn)在的自動(dòng)化技術(shù)甚至可以完全取代人類(lèi)簡(jiǎn)單的勞動(dòng)。自動(dòng)化技術(shù)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，通過(guò)特定的指令或者是機(jī)器設(shè)備，來(lái)幫助人類(lèi)或者是完全取代人類(lèi)的腦力勞動(dòng)，這才是真正意義上的自動(dòng)化。

1.3 自動(dòng)化控制的發(fā)展趨勢(shì)

自動(dòng)化控制的發(fā)展越來(lái)越穩(wěn)定、越來(lái)越先進(jìn)，并且越來(lái)越可靠，與此同時(shí)，自動(dòng)化控制下的生產(chǎn)線面臨的工作強(qiáng)度也越來(lái)越大，其工藝也越來(lái)越有設(shè)計(jì)性。目前，我國(guó)在機(jī)械制造業(yè)、焊接、切割、自動(dòng)化鑄造、熱處理、裝配等方面都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，而且綜合性的自動(dòng)化生產(chǎn)線也得以實(shí)現(xiàn)，比如說(shuō)包裝、加工、裝配、制造等工藝。生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的控制可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的質(zhì)量，使整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程變得更加穩(wěn)定，改善了員工的工作環(huán)境，使員工的身體健康得到保障，并且對(duì)環(huán)境保護(hù)也有很大的意義。

2 自動(dòng)上底料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案

2.1 需求分析

要求設(shè)計(jì)一臺(tái)可以自動(dòng)上底料的鍋爐，用到了設(shè)備主要有斗式提升機(jī)、料倉(cāng)、螺旋給料機(jī)以及刮板運(yùn)輸機(jī)這4個(gè)部分。這些操作在主控室全部進(jìn)行，每個(gè)設(shè)備上除了有停止和啟動(dòng)這兩個(gè)按鈕之外，還有一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)鐵PLC提供輸入。

控制上底料系統(tǒng)的方式，有手動(dòng)獨(dú)立和自動(dòng)連鎖這兩種。在開(kāi)始或者停止供應(yīng)煤炭的時(shí)候，每臺(tái)設(shè)備進(jìn)行開(kāi)始或停止的動(dòng)作都要按照順序進(jìn)行，并且在啟動(dòng)和停止的時(shí)候，要在每臺(tái)設(shè)備之間設(shè)置一個(gè)合理的間隔。啟動(dòng)時(shí)設(shè)備的間隔為20秒，停止時(shí)可以根據(jù)不同的設(shè)備設(shè)置成10秒，20秒或者是30秒這三種，這樣做可以保證停車(chē)后沒(méi)有煤炭的剩余。

在設(shè)備投入實(shí)際的生產(chǎn)中時(shí)，即使有一臺(tái)設(shè)備發(fā)生故障，也要及時(shí)發(fā)出警報(bào)并且停止整個(gè)生產(chǎn)，停車(chē)的順序要遵循從前到后的原則，立即停止前面的設(shè)備，后面的設(shè)備根據(jù)延遲的順序連鎖停車(chē)。停車(chē)之后可以根據(jù)情況選擇啟動(dòng)備用的設(shè)備，如果情況極其特殊，也可以同時(shí)用兩臺(tái)設(shè)備交叉進(jìn)行供電，此時(shí)每個(gè)設(shè)備的裝載和運(yùn)行的情況也要顯示出來(lái)，一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)發(fā)出警報(bào)并停車(chē)。

2.2 系統(tǒng)機(jī)械本體設(shè)計(jì)方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的數(shù)據(jù)顯示，要在離地面7米高的工作平臺(tái)上安裝鍋爐刮板運(yùn)輸機(jī)。所以，自動(dòng)化上底料的系統(tǒng)，需要把裝置提升從而將底部材料運(yùn)輸?shù)焦ぷ鞯钠脚_(tái)上，之后再利用相應(yīng)的設(shè)備將底料從提升器的位置開(kāi)始進(jìn)行輸送。

根據(jù)上面的分析，我們可以得知組成火電廠循環(huán)流化床鍋爐自動(dòng)上底料系統(tǒng)的有4個(gè)部分，即斗式提升機(jī)、料倉(cāng)、螺旋給料機(jī)以及埋式刮板機(jī)。通過(guò)埋式刮板輸送機(jī)，把需要的底料運(yùn)送到爐前的刮板機(jī)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加料，每個(gè)設(shè)備采用的都是箱式或者埋式的密封，這樣可以減輕對(duì)環(huán)境的污染，也可以使工人的身體健康得到很好的保障，對(duì)環(huán)境保護(hù)有很好的意義。

設(shè)計(jì)方案如圖2-1所示。

圖2-1 自動(dòng)化上底料系統(tǒng)設(shè)備方案

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

3.1 PLC 選型

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，自動(dòng)化水平也越來(lái)越高，市場(chǎng)上的PLC產(chǎn)品琳瑯?gòu)寢屇荆删幊炭刂频墓δ芤苍絹?lái)越完善。在設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件的時(shí)候，對(duì)PLC產(chǎn)品型號(hào)的選擇也是很重要的，合理的選擇可以使整個(gè)控制系統(tǒng)的既是治標(biāo)得到提升，不僅可以滿足當(dāng)前的需要，還能滿足未來(lái)很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)對(duì)控制系統(tǒng)發(fā)展的要求。在對(duì)PLC產(chǎn)品做出選擇的時(shí)候，需要對(duì)上面提到的情況進(jìn)行綜合的考慮，假如將來(lái)有了擴(kuò)大內(nèi)存的需要，只需要改變一個(gè)簡(jiǎn)單的模塊即可，或者是想要增加外圍的話，也只需要一個(gè)可用的通信接口即可。反之，如果沒(méi)有考慮到上面提到的情況，所選擇的PLC系統(tǒng)就不能順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，很快就會(huì)被淘汰。

對(duì)自動(dòng)上底料需要實(shí)現(xiàn)的功能進(jìn)行充分的考慮后，我們選擇的PLC型號(hào)是西門(mén)子的S7-200，因?yàn)樗兄容^高的可靠性，在使用和擴(kuò)展時(shí)也比較方便，對(duì)于一些比較復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)，它完全可以使用。我們選用CPI226作為基本的CPU單元，形成24輸入/16輸出，IO點(diǎn)總共有40個(gè)。在連接的過(guò)程中將模塊擴(kuò)展為7個(gè)，最大程度上可以將IO點(diǎn)。擴(kuò)展到248個(gè)。

3.2 變頻器選型

變頻器技術(shù)與當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子信息技術(shù)相結(jié)合，再配合自動(dòng)控制的原理，到目前為止已經(jīng)成為社會(huì)上發(fā)展最快的技術(shù)之一。在其發(fā)展的過(guò)程中，原本的直流調(diào)速被取代，已經(jīng)變成現(xiàn)在的交流調(diào)速，這對(duì)電氣技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了歷史性的編個(gè)。在工藝中使用變頻器可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的進(jìn)步。選擇一個(gè)型號(hào)合理的變頻器，就可以得到一個(gè)自動(dòng)化控制的系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)中3個(gè)變頻器選擇的型號(hào)如表4-1所示。

4 結(jié)論

在工業(yè)自動(dòng)化控制中，鍋爐自動(dòng)上底料系統(tǒng)有著非常高的價(jià)值，雖然到目前為止，這個(gè)技術(shù)只是運(yùn)用繼電器技術(shù)和可編程控制器改造了控制系統(tǒng)，但是隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，單機(jī)和整機(jī)的容量也在不斷擴(kuò)大，自動(dòng)化上底料系統(tǒng)也能得到充分的發(fā)展，比如說(shuō)其規(guī)模的擴(kuò)大、控制器技術(shù)的發(fā)展以及自動(dòng)化程度的提高等。