S7-200型PLC在破碎系統中的生產應用

林 斌

（紫金山金銅礦，福建 龍巖 364200）

1 引言

隨著先進的自動化控制技術在工礦企業生產中的推廣應用，智能化生產已成為現今我國社會經濟不斷發展的一種必然趨勢。PLC控制系統與傳統的控制系統相比，具有操作簡單、體積小、安裝便捷、穩定性高、安全性強、可拓展性強、維護便利等優點，該技術編程簡單方便，抗干擾能力強，在比較惡劣的環境中都能夠正常使用，在大多數自動化控制領域中，PLC 技術都得到了廣泛的應用和發展［1-4］。通過引入PLC控制技術對碎礦車間破碎系統進行聯鎖控制，能實現單體設備由簡單控制到遠程集中聯鎖控制，實現工業生產自動化控制，提升了設備使用效率，并且能為企業帶來可觀的經濟效益。

2 礦石破碎工藝控制簡介

振動給料機、破碎機、皮帶運輸機等設備是礦山企業破碎和運輸礦石的核心設備，承擔球磨機的原料供應。顎式破碎機C100和JM1312、圓錐破碎機φ1750 共3臺、2YHA 4800*1800振動篩1臺、皮帶機全長534m。根據破碎車間工作環境差、設備運轉時間長，可靠性要求高的特點原破碎系統采用傳統繼電器的控制方式，但是此種方式存在線路復雜、故障點多，維護檢修繁瑣等缺點。若使用PLC控制取代傳統的繼電器控制方式，簡化了硬件構成，提高了控制性能、可靠性和生產過程的自動化程度。且現場技術人員只需經過簡單培訓，便能夠掌握最基礎的編程方法，直觀地對梯形圖語言進行運用操作［5-6］。

3 PLC控制系統硬件配置及控制要求

3.1 PLC控制系統選型

當前，美國、德國、日本等多種系列PLC都均可在國內市場方便采購，且國內許多廠家也能自身研發、組裝多款PLC，故PLC系列功能參差不齊，價格懸殊較大，行業標準不一的情況普遍存在。通過綜合考慮可靠性高，功能強，帶負載能力，性價比等因素，選用西門子公司S7-200型PLC作為破碎車間破碎工藝控制系統具有結構小巧、可靠性和拓展性強、運行效率高、配置靈活等優點。該技術實現了模塊化與系列化，用戶只需根據自身需求運用軟件針對性地對程序進行改變，完成自由組合的組態，最后直接將輸入與輸出信號接在端子上就完成了改變過程［4］。

圖1 I/O模塊接線圖

3.2 控制系統硬件配置

需選用S7-200PLC CPU224 14/10點I/O 一個單元，輸入口36點，輸出口41點，用以實現連鎖的手動/自動控制，配置擴展模塊EM223*2 8/8點I/O、EM223 16/16點I/O、EM222*2 4/4點I/O，共計54/50點I/O 6個單元的PLC。為保證PLC控制系統的運行安全，采用輸入光電隔離器，輸出配置繼電器隔離的方式，使外部接入的I/O點與PLC模塊完全隔離，防止外部電源對PLC模塊的沖擊。

S7200型PLC具有帶負載能力強的優點；通過手動/自動轉換、按鈕和接觸器常開觸點輸入信號；輸出選用設備接觸器線圈通電，設備運行、電子報警器和指示燈。本系統單機/聯鎖功能轉換使用轉換開關LW5-15D3461/12兩個，簡化了 I/O模塊接線圖，節省了輸入、輸出口數量，模塊接線配置如圖1。

4 工藝流程及控制要求

4.1 工藝控制流程

礦石破碎系統工藝控制流程，按順序先啟動振動篩、鄂式破碎機、圓錐破碎機，再開啟皮帶輸送機，最后開啟給料機進行下料的開機順序進行控制。反之，系統停機順序按照先停皮帶運輸機，再停破碎機，最后停振動篩控制工藝流程，詳見圖2。

圖2 工藝流程圖

4.2 控制要求

控制系統可以根據生產的需要分為多段來設定，通過PLC控制系統軟件編程實現給料機、破碎機、皮帶機、原礦倉等設備的聯鎖控制，振動給料機、破碎機JM1312和槽式給料機、破碎機C100形成互備，共開的控制模式，并實現分段顯示。當破碎機、皮帶機在開機、停機時，指示燈顯示控制，聲光報警在故障時自動發出，并顯示停機，系統具有手動/自動兩種控制方式，操作人員現場解除故障后，再按下確認按鈕解除報警信號，閃爍燈光切換至平光。

將HK轉換按鈕轉換至連鎖接通按鈕時，系統連鎖自動開始運行，現場啟動按鈕不起作用，只用緊急停車開關SK和拉繩開關處于接通狀態，由集中控制盤發出啟動預警信號，現場發出同意啟動回鈴，才能集中啟動。當發生故障時扳動緊急停車開關SK和拉繩開關，按所扳動的設備位置，信號傳輸給PLC系統，PLC根據程序規定將相關的皮帶或設備全部停車，并發出故障報警，在按動事故響鈴按鈕，事故接觸。系統停車時，按動集中停車按鈕，信號傳輸給PLC，PLC根據程序規定和時間，按順序停車。

4.3 控制程序編制

利用編程軟件中內部的繼電器指令，定時器指令、計數器指令、位指令等功能，按照工藝控制要求進行邏輯編程，從而實現對外部I/O信號進行相關自動控制。圖3為本控制系統中部分梯形圖控制程序片段。

圖3 梯形圖控制程序片段圖

啟動條件程序PLC 梯形圖如圖3中Network24所示。T35是拉繩開關信號（瞬間動作，自動復位），M3.7是熱繼電器輔助觸點信號，當拉繩開關動作時，T35斷開，內部繼電器M3.7動作，M3.7輔助觸點閉合，回路通過T35和M3.7輔助觸點接通。需要解除信號時，按下復位按鈕，T35斷開，即可斷開回路。從圖1中Network24可知，Q0.5得電時，無故障信號，具備啟動條件。

停車程序PLC 梯形圖如圖3 Network25、26所示。I1.0是啟動條件， T41是遞減定時器，當發生故障或設備啟動條件不滿足時，PLC根據程序規定將相關的皮帶全部停車，并發出故障報警，啟動T41遞減定時器，計時10 s后，T41 動作，觸點Q0.3斷開，使Q3.7無輸出， PLC根據程序規定和時間，按順序停車。

5 結語

S7-200型PLC模塊具有性能穩定、性價比高、維修簡單等許多優點，簡化了系統的硬件構成，穩定性大大提高，故障明顯減少。它改變了控制面貌，正逐步取代繼電器電路。破碎車間破碎系統采用PLC系統控制，簡化了系統的硬件構成，穩定性大大提高，故障明顯減少。它改變了控制面貌，正逐步取代繼電器電路的控制，系統在保留了設備現場單獨的基礎上，增加了強大自動化程序控制功能，能實現從單體設備控制到遠程、過程、集散等多種控制，并兼顧各種保護功能，提高了企業生產效率。