ＰＬＣ可編程控制器在技術改造中的設計與應用

摘要：隨著經濟的快速發展，技術改造在企業中備受重視，作為PLC可編程序控制器在技術改造中發揮著不可替代的作用，而且以其投資少，控制可靠、維護、故障率低、程序修改方便等優點受到越來越多的人們的喜愛和推崇。本設計是為焦作堅固水泥有限公司在利用超細粉煤灰添加到成品水泥中生產出低價的復合水泥而進行的技術改造。整個設計利用編程器進行自動化控制，設計清晰、具體，選型科學合理，具有廣闊的應用前景。

關鍵詞：交流異步電動機；可編程序控制器；自動化控制；變頻器

該設計在原有粉磨生產線基礎上，為添加超細粉煤灰的技術改造。其工藝流程為超細粉煤灰由金屬庫輸入可調速控制的螺旋輸送絞刀機，下料給計量螺旋輸送絞刀機，從而經過提升機、空氣輸送斜槽進入粉磨出口的水泥，入選粉機系統，完成技術改造任務。各設備均由三相異步電動機驅動，共計5臺。開機順序為：1#風機→2#風機→提升機→螺旋計量絞刀→穩速絞刀。停機順序相反，每臺設備開機時有時間延遲，約20秒，停機有2分鐘逆工藝延時，其程序控制均由可編程序控制器控制完成，穩速絞刀機由PLC控制變頻器驅動，變頻器與計量控制器組成

閉環調節系統，該設計系統工藝流程合理，調節控制精密，是較為理想的可編程序自動化控制系統。

1. PLC可編程序控制器的選型

目前，國內外生產PLC的廠家很多，如西門子、三菱、松下、歐姆龍、LG、ABB公司等，不同廠家的產品雖然基本功能相似，但其特殊功能、價格、服務及使用的編程軟件都不相同。因此合理選型至關重要。本設計選擇西門子公司S-200系列PLCCPU224可編程序控制器。其依據過程如下：

(1) I/O點數的估算。驅動電動機5臺，需輸出點5個，加上一個應答輸出信號，共需6個輸出點，考慮今后的調整和擴充，加上30%的合理備用量2個，需提供8個輸出點。另外，對于輸入點數，5臺電動機運行信號，加上中控室對PLC集中開機控制信號及故障無延時跳停機信號共計7點，加上30%合理備用量，計需10個輸入點，而S7-200 PLC共有10個輸出點，14個輸入點，所以能較好的滿足要求。

(2) 應用程序容量的估算。一般微型和小型的機型容量介于1～2KB之間，用戶應用程序占用多少內存與許多因素有關，有關功能元件用的內存量大致如下：輸入原件：10～20B/點；開關量輸出元件：5~10B/點；定時器/計數器：2B點；模擬量：100～150B點。根據上面估算出的字節數及考慮25%左右的備用量，就可算出用戶程序所需的內存容量，從而選擇合適的PLC內存，本設計內存容量占用字節數為：(7+25%×7)×20B+(6+25%×6)1×0B+102×B=280B。S7-200 PLCCPU224參數配置如下：程序存儲器：8KB；本機I/O：14入/10出；內部寄存器256個；定時器/計數器：256/256。顯然能滿足設計需要，其價格在千元左右。

(3) 工作電壓等級的選擇。電壓等級主要根據現場檢測元件與PLC之間的距離，較遠選擇較高的電位，提高PLC系統的可靠性，以免信號衰減后造成誤差。根據實際情況，本設計選擇輸入信號DC24V，輸出采用AC220V。

(4)輸出電氣元件的選擇。為減少外界電壓電流的干擾，在選擇接觸器時，應選擇RC阻容串聯并聯在線圈兩端，進行過電壓保護，R取150Ω，C取0.001MF，400V。

2. 應用程序設計的內容和步驟

(1) PLC程序功能分析。本設計以梯形圖為編程語言，實現5臺電動機開停機延時控制，實現中央控開室停機，粉磨系統故障時，PLC系統實現無延時停機。

(2) I/O信號表如下：

3. 設計中存在的問題

設計中以PLC的選型過程及程序編制為主要內容，故一、二次控制原理圖、變頻器接線圖、計量控制器接線圖均沒給出，會給大家理解帶來困難，請諒解。另外，由于時間緊和水平問題，一定存在不少問題，敬請專家斧正。

參考文獻：

[1] 宋德玉.可編程序控制器原理及應用系統設計技術[M].北京：冶金工業出版社，2005.

2] 王兆義.可編程序控制器教程[M]. 北京：機械工業出版社，1993.