PLC在礦山破碎系統中的應用淺析

李淑峰

摘 要：本文分析了破碎機械控制部分以及PLC軟件部分的設計，探討PLC在礦山破碎系統中的應用，為今后的研究提供一些有利依據。

關鍵詞：破碎機械控制;PLC軟件;可編程序控制器

一、破碎機械控制部分的設計

針對礦山破碎系統的要求設計了每個機械的控制回路。由于破碎系統的現場分布較廣，輸煤線路較長，為了在控制室既能集中了解現場的運行情況又能對現場的設備進行操作控制，以使對設備的檢修與維護。所以，每個機械都設計了遠程自動和就地手動兩部分。遠程自動可以引入PLC控制。

1、可編程控制器的概念

1987年，國際電工委員會（IEC）頒布了新的PLC標準及其標準定義：“可編程控制器”是一種數字運算操作的電子系統，專為在工業環境而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內部存儲執行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算等操作指令，并通過數字模式或模擬模式的輸入、輸出，控制各種類型的機械或生產過程。而有關外圍設備，都應按照易于與工業系統聯成一個整體，易于擴充其功能的原則設計”。PLC就是使用一系列指令構成的程序來操作、控制相關工業控制機械，使其形成一個完整的工業控制系統，以完成各種各樣的控制功能。

PLC的基本特點

PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統的1/10～1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。

2、PLC的基本組成

PLC主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入接口電路、輸出接口電路、通信接口、內部電源等部分組成。

3、PLC的選擇

（1）機型的選擇

PLC機型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性能價格比的最優化機型。在工藝過程比較固定、環境條件較好（維修量較?。┑膱龊希ㄗh選用整體式結構的PLC;其它情況則最好選用模塊式結構的PLC。

（2）輸入/輸出的選擇

PLC從現場收集的信息及輸出給外部設備的控制信號都需經過一定距離，為了確保這些信息的正確無誤，PLC的I/O接口模塊都具有較好的抗干擾能力。

（3）選擇編程方式

PLC一般可以通過三種方式進行編程。廠家提供編程器或編程軟件來編程編程，語言多種多樣，有的看似相同卻不通用。

4、PLC的I/O接口設計

在確定系統I/O模塊時，不僅考慮到I/O點的數量及具體連接方式必須能夠滿足系統的要求。

5、S7-200 CPU226簡介

S7-200 是一種小型的可編程序控制器，適用于各行各業，各種場合中的檢測、監測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現復雜控制功能。因此S7-200系列具有極高的性能/價格比。

S7-200系列出色表現在以下幾個方面：

（1）極高的可靠性（2）極豐富的指令集（3）易于掌握（4）便捷的操作（5）豐富的內置集成功能（6）實時特性（7）強勁的通訊能力（8）豐富的擴展模塊

CPU 226有如下特點 ：

集成24輸入/16輸出共40個數字量I/O 點?？蛇B接7個擴展模塊，最大擴展至248路數字量I/O 點或35路模擬量I/O 點。13K字節程序和數據存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數器，2路獨立的20kHz高速脈沖輸出，具有PID控制器。用于較高要求的控制系統，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴展能力，更快的運行速度和功能更強的內部集成特殊功能。可完全適應于一些復雜的中小型控制系統。

本系統中，采用的是西門子公司S7-200系列產品，在輸入端是匯點/源通用輸入輸出端雙向晶閘管輸出。據上面對系統的流程分析與PLC I/O端口相連器件的介紹，可以詳細列出PLC的I/O分配的說明，它是畫電氣圖和后續軟件設計的依據。

（1）輸入點：I0.0～I0.5;輸入機構：分別是啟動、停止、驗燈、驗鈴、備妥、位置按鈕;說明：檢查斷路器是否閉合，以及SA是否在自動位置。

（2）輸入點：I2.5～I4.3;輸入機構：檢測斷路器的中間繼電器;說明：備妥檢查用，也就是檢測啟動前各斷路是否閉合。

（3）輸入點：I4.4～I6.3;輸入機構：用于啟動電機的交流接觸器;說明：檢測備電機是否故障及是否運行。

二、PLC軟件部分的設計

梯形圖有如下特點：

（1）梯形圖是按自上而下、從左到右的順序排列。每一個繼電器為一個邏輯行，稱為一個梯形。每一個邏輯行起始于左母線，然后是觸點的各種聯接，最后是線圈，整個圖形呈梯形。

（2）梯形圖中的繼電器不是繼電器控制電路中的物理繼電器，它實質上是變量存儲器中的位觸發器，因此稱為軟繼電器，相應的某位觸發器為真態，表示該繼電器通電，其常開觸點閉合，常閉觸點打開。梯形圖中的繼電器的線圈的定義是廣義的，除了輸出繼電器、內部繼電器以外，還包括定時器、計數器等。

（3）梯形圖中，一般情況下某個編號的繼電器線圈只能出現一次，而繼電器的觸點是可以被無限制的引用，既可是常開觸點也可以是常閉觸點。

（4）梯形圖是PLC形象化的編程方式，其左右兩側的母線不接任何電源，因而圖中各個支路也沒有真實的電流通過，但是為了方便，常用有電流或得電來形像地描述運算中滿足輸出線圈的動作條件。所以僅僅是概念上的電流，而且認為只能從左向右流動，層次的改變只能是先上后下。

（5）輸入繼電器用于接收PLC的外部輸入信號，而不能由內部繼電器的觸點動。因此，梯形圖中只出現輸入繼電器的觸點而不出現輸入繼電器的線圈。輸繼電器的觸點表示相應的外部輸入信號的狀態。

（6）輸出繼電器供PLC做輸出控制，但它只是輸出狀態寄存表的相應位，不直接驅動現場的執行部件，而是通過PLC開關量輸出模塊相應的功率開關去驅現場的執行部件。當梯形圖中的輸出繼電器得電接通后，則相應的模塊上的功開關閉合。

聯鎖控制分析如下：

順序啟動：正常啟動時， 按下控制面板“啟動”按鈕， 啟動電鈴，延時1min后解除電鈴，并按開車順序啟動各輸送設備。電機的轉速和皮帶長度影響各臺設備的啟動時問，經過計算，具體過程為：10#皮帶一（延時10s）一9#皮帶一（延時10s）一8#皮帶一（延時10s）一7#皮帶一（延時10s）一6#皮帶一（延時10s）一振動篩一（延時10s）一5#皮帶一（延時10s）一圓錐破碎機一（延時10s）一4#皮帶一（延時10s）一3#皮帶一（延時10s）一雙顎破碎機一（延時10s）一2#皮帶一（延時10s）一單顎破碎機一（延時10s）一1#皮帶一（延時10s）一振動給料機。

順序制動：正常停車時，按下控制面板“停止”按鈕，啟動電鈴，延時1min后解除電鈴， 并按正常停車順序停止各輸料設備。正常停車時， 同樣根據電機的轉速和皮帶長度計算各停車時間。

其中I6.0為8號皮帶交流接觸器輔助觸點，T101是7號皮帶順序停車遞減定時器觸點，T113是復位定時器觸點，其功能是在啟動完成前保持T100得電，讓串在8號皮帶啟動程序中的T100觸點保持閉合。當7號皮帶停止后T101會斷開，或者8號的交流接觸器斷開（I6.0斷開），T100會失電而計數9S后T100動作使Q1.4無輸出所以7號皮帶停止。

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