蒸汽动能磨PLC控制系统设计与研究

摘要

本文旨在解决蒸汽动能磨在生产过程中的自动化控制问题，其不仅关系到蒸汽动能磨生产系统的运行安全性、可靠性，还关系到超细粉体产品的质量与产量的稳定。国内外对于蒸汽动能磨自动化控制鲜有报道，解决自动化控制中的诸多关键技术问题，以提高其生产效率与经济性，具有十分重要的经济与社会意义。
　　在分析蒸汽动能磨工艺原理及操作流程制定的基础上，阐述了关键工艺参数的控制方法，提出蒸汽动能磨控制系统的自动化控制要求，并确定了基于S7-300PLC的DCS控制系统总体设计方案。
　　分级机主轴轴承温度控制作为蒸汽动能磨控制系统关键参数，在分析了其轴承自身发热、过热蒸汽传热及油冷却散热基础上，利用 ANSYS对油冷却系统进行建模，对二维结构进行温度场数值模拟，探索了对轴承温升影响的主要因素，提出对轴承温升控制的主要方法。
　　对蒸汽动能磨料位控制进行理论分析，建立磨腔料位理论控制模型，提出以称重的方式对蒸汽动能磨持料量进行测量。在不同持料量、其余工况相同条件下对不同密度的物料进行粉碎实验研究，以成品产量为主要指标，得出了不同密度物料的实验最佳持料量和其与理论持料量的偏差规律。
　　根据自动控制系统的功能要求，对控制管理层、过程控制层和现场设备层的硬件及现场设备电气电路硬件进行了设计；完成基于 SIMATIC PCS7控制系统硬件与软件组态，并对设备顺序启停、联锁运行控制及分级机主轴轴承温度和蒸汽动能磨料位两模拟量PID控制回路控制程序进行设计。最后完成基于WINCC6.2的管理层上位监控界面设计。
　　整个控制系统通过现场的总体调试，验证了蒸汽动能磨超细粉体生产线的自动控制系统主要控制回路、设备顺序启停、联锁控制运行的正确性，系统运行稳定，各项指标均达到设计指标要求。

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1 绪论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 课题研究现状及进展

1.3 研究现状分析

1.4 本文研究内容及工作安排

2 蒸汽动能磨控制系统总体方案设计

2.1 蒸汽动能磨工艺分析

2.2 系统控制要求

2.3 系统控制方案设计

2.4 本章小结

3 蒸汽动能磨分级机轴承油冷却性能研究

3.1 数值模拟过程

3.2 计算结果及分析

3.3 本章小结

4 蒸汽动能磨料位控制研究

4.1 蒸汽动能磨料位理论分析

4.2 实验研究

4.3 本章小结

5 蒸汽动能磨P LC控制系统硬件设计

5.1 控制管理层

5.2 过程控制层

5.3 现场设备层

5.4 控制系统电气电路设计

5.5 本章小结

6 蒸汽动能磨P LC控制系统软件设计

6.1 西门子SIMATIC PCS7

6.2 STEP 7编程语言

6.3 控制系统组态

6.4 蒸汽动能磨现场站软件设计

6.5 管理层上位监控界面设计

6.6 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果