ＰＬＣ在工業控制系統中的應用

張清顏　凌世紀

[摘要]主要介紹PLC在工業控制系統的提升機和濕噴機中的應用實例。

[關鍵詞]PLC提升機濕噴機

中圖分類號：TH11文獻標識碼：A文章編號：1671-7597(2009)0610113-01

可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，簡稱PLC)和可編程序控制器是基于微型計算機技術的通用工業自動控制設備。目前，在世界上許多先進的工業國家，可編程序控制器已成為工業控制的標準設備，它的應用基本上涉及了所有的行業，下面主要介紹一下PLC在礦井提升機和濕噴機中的應用。

一、PLC在礦井提升機中的應用

提升機一般擔任運輸人員、炸藥、設備等多種作業任務。基于提升機擔負的這種繁重的任務，它的安全運行就成為人們關注的焦點。一旦發生事故，往往就是災難性的。許多礦山長期運行經驗表明，一些事故往往是由于信號系統的不完善造成的。

可編程控制器主要實現系統的運行控制，采集電機的位置信號、報警信號、下降信號等運行狀態；實現電機的穩定運行、變頻器的正反轉，并驅動顯示器件知識運行狀態。為滿足實際生產過程的需要，該提升機主控制系統設置了手動、單周期和連續三種工作模式，單周期工作模式和連續工作模式又屬于自動工作模式。正常情況下按下起動按鈕，電機處于運行準備階段，運行時分兩種情況，一是自動運行，電機根據預定程序自動運行到頂端，然后直流制動、停車，最后下降到底層。另一種情況是手動運行，根據上升、下降信號來控制提升機的運行，可實現提升機的罐籠任意位置的停靠。

三菱FX系列是由電源、CPU、存儲器和輸入輸出器件組成的單元型可編程控制器。而且，AC電源、DC輸入型的內裝DC24V電源可作為傳感器的輔助電源。基本單元采用易于維修的裝卸端子臺。標準型內裝8K步有備用電池的RAM存儲器。另外，若采用可選的存儲卡盒，最大可擴展到16K步。關于存儲器的類型，可以選用RAM、EEPROM和EPROM。FX2N內含計時功能，可以進行時間控制。PC使用ATPHP／A7HGP、A6GPP／A6PHP相對應的編程軟件，可以在RUN時改變程序。通過設定參數可以確保編程存儲器內元件的注釋區域。此外還有具有利用可輸入漢字的外圍設備給程序加漢字注釋的顯示功能。為防止順控程序被寫入或盜用，可以對程序存儲器設定3級保護。具有豐富的輸入輸出擴展設備：繼電器輸出、三段雙向可控硅開關元件輸出、晶體管輸出；豐富的特殊擴展設備：模擬輸入輸出設備、溫度傳感器輸入、熱電偶輸入設備、1軸定位設備、雙軸(內插)定位設備、脈沖輸出設各、高速計數器、并聯連接、NELSCLNET／MIN—S3連接設各、RS485通信設備、RS232通信設備、ID機器連接設備、模擬量模塊等。

FX2N系列是PLCFX家族中最先進的系列。由于FX2N系列具有如下優點：最大范圍的包容了標準特點、程式執行更快、全面補充了通信功能、適合世界各國不同的電源以及滿足單個需要的大量特殊功能模塊，它可以為提升機的自動化控制提供最大的靈活性和控制能力。

1、輸入點(設備)的數量

控制提升機系統的運行，需要設置啟動開關、手動提升、手動下降，手／自動轉換開關以及停車開關。為了后期試驗需要，額外設置了一個失電保護試驗開關，試驗失電情況下，電機的保護情況和運行狀態。當系統斷電的情況下，電機起動斷電保護程序，所以需要一個斷電保護信號，可由交流接觸器提供。因此，由PLC組成的提升機控制系統共有19個輸入信號，都是開關量。其中，2個位置檢測信號，2個限位開關信號，9個按鈕開關輸入信號，1個斷電保護信號，2個旋轉編碼器測得的信號，4個變頻器異常輸入信號。

2．輸出點(設備)的數量

控制變頻器的正反向輸出、復位、停止、及高低速選擇，需要6點開關量輸出，失電試驗需要一個接觸器，控制主電源的通斷。系統運行時，為了指示罐籠的運行狀態，如上升、下降、報警等，設置8個輸出指示信號。此外，還需要深度指示系統的2個LED7段碼顯示，需要6個輸出口，因此共需要20個輸出信號，LED的顯示驅動電路由MC14495譯碼器組成，它將PLC輸出口送來的BCD碼送給LED顯示。

根據系統要實現的功能及輸入／輸出點，確定輸入、／輸出地址分配表，即輸入／輸出設各所占用的PLC輸入／輸出地址，這對繪制PLC與輸入／輸出設備間的接線圖及繪制用戶程序都有很大的幫助。

二、PLC在濕噴機中的應用

濕噴機是水電隧道、地下廠房、地鐵工程、鐵路隧道、巖土工程、軍事地下工程及公路工程等領域廣泛使用的一種施工設各。它利用液壓力或壓縮空氣，將預先攪拌好的混合料通過管道輸送，高速噴射到受噴面凝結硬化，從而形成混凝土支護層。

利用PLC具有可靠性高，抗干擾能力強，系統設計維護方便、容易改造等優點，采用FX2N-32MR PLC對原電控系統進行改造，準確采集輸入信號，精確輸出控制信號，使系統中接觸器、電液換向閥、接近開關、電磁閥等電氣元件都能夠可靠工作，保證系統的正常運行。

根據控制系統控制要求分析可以確定電氣系統的輸入輸出信號。電氣系統的輸入信號有主電機的起動、停止信號，計量泵的正泵、反泵、泵停信號，震動電機的啟動、停止信號，主油缸的兩個換向信號，分配閥的兩個換向信號，手動自動方式選擇信號，保護主電機、計量泵、震動電機的熱繼電器的三個信號，一共有十五個輸入信號。輸出信號有控制主電機起動的兩個交流接觸器；控制計量泵起動的交流接觸器：控制震動電機起動的交流接觸器；主電機、計量泵、震動電機啟動完成指示：左主油缸電磁鐵；左主油缸電磁鐵工作指示：右主油缸電磁鐵；右主油缸電磁鐵工作指示；左分配闊電磁鐵；左分配閥電磁鐵工作指示：右分配閥電磁鐵；右分配閥電磁鐵工作指示共計十五個輸出信號。

輸入點數為15點，輸出點數為15點，所以選用三菱公司生產的FX2N-32MR比較合適，FX2N-32MR的輸入點數有16點，輸出點數有16點，正好能夠滿足本系統的需要。

由于PLC體積小、功能強、速度快、可靠性高，又具有較大的靈活性和可擴展性，因此很快被應用到機械制造、冶金、化工、交通、電子、紡織等各個領域。近年來，我國在研制、生產、應用PLC方面進展很快，在引進國外PLC的同時，也開始大量生產自己的PLC。可以預見，PLC在我國的應用將會越來越廣泛，我國的工業自動化水平必將邁上一個新臺階。