步进炉故障诊断及处理监控系统设计【字数：9791】
本设计是涉及常熟盈丰钢管有限公司的设备改造设计，主要着重步进炉的故障诊断及处理和监控。涉及了研究的背景和意义，整体方案的设计，故障产生的种类，故障的处理分析。针对步进炉的故障诊断，要设计一套完整的PLC系统，包涵各类传感器的选型，电气原理图的设计，PLC程序的编写设计。以及运用组态王软件完成监控设计。
目录
1绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2研究的意义 1
1.3课题的研究内容 1
2故障分析 3
2.1控制系统的设计目标 3
2.2故障的处理分析 4
3 硬件设计 7
3.1 PLC的背景 7
3.2 PLC的特点 7
3.3 PLC工作原理 8
3.4 PLC的选型 9
3.5 PLC扩展模块的选型 10
3.6 光电开关的选型 11
3.7 位移传感器的选型 11
3.8 油压压力变送器的选型 12
3.9 气体压力变送器的选型 12
3.10 一氧化碳变送器的选型 13
3.11电气原理图主电路设计 14
3.12 电气原理图控制电路设计 16
4软件系统设计 17
4.1 PLC输入输出口分配 17
4.2 PLC编程软件简介 18
4.3 PLC程序设计 20
5组态王系统设计 27
5.1组态软件及组态王介绍 27
5.2组态王监控系统设计 27
5.2.1系统设计基本步骤 27
5.2.2系统设计具体操作 27
5.3组态王的应用 30
结论 34
参考文献 35
致谢 37
1绪论
1.1研究的背景
随着国家的不断发展，工业化的全面推进，生态环境变得越来越差。随着环境的恶化，可持续发展战略以及生态环保理念而相应被提出，未解决这些环境问题提供了有效的方向，同时面向环境的设计与制造也正在逐渐成为行业发展的新方向。
为适应国家环 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
保部的环保要求，越来越多的企业对原有的斜底煤气发生炉进行升级改造成斜底步进炉，燃料为天然气。
1.2研究的意义
本设计主要着重本设备主要的故障的检测方法及控制和操作过程及原理。目前可编程序控制器在整个电气控制领域已经占领主导地位，发展的也是非常迅速，它的控制方式采用可编程序控制器进行控制。设备的安全运行只有通过先进的故障诊断及处理监控系统才可得到根本的保证。这些自动化程度要求较高的控制系统，就需要可靠的控制器PLC和先进的检测传感器以及完善的组态监控系统来实现，因此一套可靠的PLC控制器、先进检测传感器和完善的组态监控软件对于设备来说是十分重要的。
1.3课题的研究内容
步进炉设备的主要故障：（1）进料台卡钢；（2）输送出料台有翻钢跌落；(3)出钢机顶炉子，推不动；(4)出钢机位移光电传感器老化；(5)炉膛内圆钢在搬运过程中混乱跳钢；(6)动梁液压线位传感器失灵及油缸密封失效；(7)燃气和空气流量控制阀失效；(8)空燃比调节不灵。
步进炉故障诊断及处理控制系统的设计依据故障产生的原因分为三类，一类因设计不合理引起的故障如：炉膛内圆钢在搬运过程中混乱跳钢、输送出料台有翻钢跌落等；二类因设备老化引起的故障如：进料台卡钢、出钢机位移光电传感器老化、动梁液压线位传感器失灵及油缸密封失效，三类其他因素导致的故障如：出钢机顶炉子，推不动、燃气和空气流量控制阀失效、空燃比调节不灵等。
本设计主要为解决以上原因引起的故障，如增加关电开关检测炉膛内圆钢在搬运过程中混乱跳钢、输送出料台有翻钢跌落；增加出钢机顶炉子接近开关检测炉顶是否打开；增加位移传感器；增加液压缸压紧钢体；增加气体压力传感器和一氧化碳变送器，检测燃气和空气流量控制阀是否失效和空燃比调节不灵等故障。
2故障分析
2.1控制系统的设计目标
步进炉故障诊断及处理控制系统的设计对保障设备和操作人员的安全是很重要的，在控制系统的设计过程中，对系统的具体要求要理解透彻，要使自己的系统能够实时的反应故障的产生的情况，这就要求在论文设计初期就要遵循以下设计目标：
深入了解课题的设计要求；
选择合理的控制设备和监控设备；
确定好设备的各类数据，如PLC的数字量输入和输出信号，模拟量输入和输出信号；组态软件的数据库等。
规划好IO分配表。
设计电气接线原理图。
按照要求设计PLC的程序。
系统的流程图有着极其重要的作用，它可以用图表的形式来让我们直观的知道整个设备是如何运行的，一步接着一步的运行过程。所以我们应该先画出系统的流程图。根据流程图来知道自己下一步应该干什么。步进炉的故障诊断流程图如下图21所示
/
图21 故障诊断设备流程图
2.2故障的处理分析
步进炉故障诊断及处理分以下几部分：
进料台卡钢：通过位移传感器检测钢体的运动。当发生卡钢故障时，钢体将长时间静止不动，发生的位移即为零，通过检测钢体的位移即可知道故障是否发生。如检测到故障信号，PLC输出到继电器同时显示到电脑供操作者查看，继电器的无源点给到主控系统，主控系统控制设备停止运行，同时发出报警信号，通知工人前来查看。然后通过人工矫正钢体位置，再重新运行设备。这类故障通常是由设备老化引起，应该查看相关设备，观察是否需要换新。
目录
1绪论 1
1.1研究的背景 1
1.2研究的意义 1
1.3课题的研究内容 1
2故障分析 3
2.1控制系统的设计目标 3
2.2故障的处理分析 4
3 硬件设计 7
3.1 PLC的背景 7
3.2 PLC的特点 7
3.3 PLC工作原理 8
3.4 PLC的选型 9
3.5 PLC扩展模块的选型 10
3.6 光电开关的选型 11
3.7 位移传感器的选型 11
3.8 油压压力变送器的选型 12
3.9 气体压力变送器的选型 12
3.10 一氧化碳变送器的选型 13
3.11电气原理图主电路设计 14
3.12 电气原理图控制电路设计 16
4软件系统设计 17
4.1 PLC输入输出口分配 17
4.2 PLC编程软件简介 18
4.3 PLC程序设计 20
5组态王系统设计 27
5.1组态软件及组态王介绍 27
5.2组态王监控系统设计 27
5.2.1系统设计基本步骤 27
5.2.2系统设计具体操作 27
5.3组态王的应用 30
结论 34
参考文献 35
致谢 37
1绪论
1.1研究的背景
随着国家的不断发展，工业化的全面推进，生态环境变得越来越差。随着环境的恶化，可持续发展战略以及生态环保理念而相应被提出，未解决这些环境问题提供了有效的方向，同时面向环境的设计与制造也正在逐渐成为行业发展的新方向。
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保部的环保要求，越来越多的企业对原有的斜底煤气发生炉进行升级改造成斜底步进炉，燃料为天然气。
1.2研究的意义
本设计主要着重本设备主要的故障的检测方法及控制和操作过程及原理。目前可编程序控制器在整个电气控制领域已经占领主导地位，发展的也是非常迅速，它的控制方式采用可编程序控制器进行控制。设备的安全运行只有通过先进的故障诊断及处理监控系统才可得到根本的保证。这些自动化程度要求较高的控制系统，就需要可靠的控制器PLC和先进的检测传感器以及完善的组态监控系统来实现，因此一套可靠的PLC控制器、先进检测传感器和完善的组态监控软件对于设备来说是十分重要的。
1.3课题的研究内容
步进炉设备的主要故障：（1）进料台卡钢；（2）输送出料台有翻钢跌落；(3)出钢机顶炉子，推不动；(4)出钢机位移光电传感器老化；(5)炉膛内圆钢在搬运过程中混乱跳钢；(6)动梁液压线位传感器失灵及油缸密封失效；(7)燃气和空气流量控制阀失效；(8)空燃比调节不灵。
步进炉故障诊断及处理控制系统的设计依据故障产生的原因分为三类，一类因设计不合理引起的故障如：炉膛内圆钢在搬运过程中混乱跳钢、输送出料台有翻钢跌落等；二类因设备老化引起的故障如：进料台卡钢、出钢机位移光电传感器老化、动梁液压线位传感器失灵及油缸密封失效，三类其他因素导致的故障如：出钢机顶炉子，推不动、燃气和空气流量控制阀失效、空燃比调节不灵等。
本设计主要为解决以上原因引起的故障，如增加关电开关检测炉膛内圆钢在搬运过程中混乱跳钢、输送出料台有翻钢跌落；增加出钢机顶炉子接近开关检测炉顶是否打开；增加位移传感器；增加液压缸压紧钢体；增加气体压力传感器和一氧化碳变送器，检测燃气和空气流量控制阀是否失效和空燃比调节不灵等故障。
2故障分析
2.1控制系统的设计目标
步进炉故障诊断及处理控制系统的设计对保障设备和操作人员的安全是很重要的，在控制系统的设计过程中，对系统的具体要求要理解透彻，要使自己的系统能够实时的反应故障的产生的情况，这就要求在论文设计初期就要遵循以下设计目标：
深入了解课题的设计要求；
选择合理的控制设备和监控设备；
确定好设备的各类数据，如PLC的数字量输入和输出信号，模拟量输入和输出信号；组态软件的数据库等。
规划好IO分配表。
设计电气接线原理图。
按照要求设计PLC的程序。
系统的流程图有着极其重要的作用，它可以用图表的形式来让我们直观的知道整个设备是如何运行的，一步接着一步的运行过程。所以我们应该先画出系统的流程图。根据流程图来知道自己下一步应该干什么。步进炉的故障诊断流程图如下图21所示
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图21 故障诊断设备流程图
2.2故障的处理分析
步进炉故障诊断及处理分以下几部分：
进料台卡钢：通过位移传感器检测钢体的运动。当发生卡钢故障时，钢体将长时间静止不动，发生的位移即为零，通过检测钢体的位移即可知道故障是否发生。如检测到故障信号，PLC输出到继电器同时显示到电脑供操作者查看，继电器的无源点给到主控系统，主控系统控制设备停止运行，同时发出报警信号，通知工人前来查看。然后通过人工矫正钢体位置，再重新运行设备。这类故障通常是由设备老化引起，应该查看相关设备，观察是否需要换新。
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