姚明華　任維

摘要：PLC綜合了自動控制技術和通信技術，具有抗干擾能力強、組態(tài)靈活、可靠性高等優(yōu)點，在工業(yè)控制系統(tǒng)中得到廣泛的應用，它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案。文章對PLC進行了介紹，闡述了西門子PLC在碳酸鈣生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應用。

關鍵詞：碳酸鈣生產(chǎn)線；工業(yè)控制系統(tǒng)；西門子PLC；自動控制技術；通信技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP278 文章編號：1009-2374（2015）32-0037-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.020

PLC即可編程控制器，是現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中的核心。PLC通過可編程存儲器，執(zhí)行邏輯運算、順序控制以及定時、計數(shù)等操作指令，然后以數(shù)字量和模擬量輸入輸出，從而實現(xiàn)對生產(chǎn)設備等的控制。

1 PLC在碳酸鈣生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的應用

該碳酸鈣生產(chǎn)線控制系統(tǒng)采用西門子300PLC，控制系統(tǒng)的硬件包括CPU 315-2DP/PN、通訊模塊CP343-1、擴展模塊ET200M、S7-300的功能模塊和西門子無線觸摸屏等。西門子無線觸摸屏通過西門子無線發(fā)射器、全向天線與PLC進行以太網(wǎng)通訊。碳酸鈣生產(chǎn)線所有設備進行自動控制和計算機監(jiān)控，主要實現(xiàn)了碳酸鈣生產(chǎn)線設備的自動/手動啟停、控制畫面動態(tài)顯示等功能。

碳酸鈣生產(chǎn)線分為兩個系統(tǒng)：Ⅰ系統(tǒng)為破碎；Ⅱ系統(tǒng)為微磨，循環(huán)水補水等部分。現(xiàn)只就Ⅰ系統(tǒng)破碎加以說明。

Ⅰ系統(tǒng)包括的設備有：（1）往復給料機、鄂破機、皮帶輸送機、收塵風機、錘式破碎機；（2）鏈式提升機、小收塵等。

具體控制大致分為：

1.1 現(xiàn)場控制

現(xiàn)場設有控制箱，在現(xiàn)場控制箱上安裝有轉(zhuǎn)換開關，轉(zhuǎn)換開關打到遠程控制，可送遠方控制信號到PLC系統(tǒng)。在就地控制狀態(tài)下，現(xiàn)場全部設備在控制箱上進行啟動、停止操作控制，聯(lián)鎖保護仍在PLC系統(tǒng)內(nèi)完成，此時在PLC上位機和觸摸屏中都無法對現(xiàn)場設備進行啟動、停止控制。

1.2 觸摸屏控制

現(xiàn)場設有西門子無線觸摸屏，現(xiàn)場控制箱上安裝有轉(zhuǎn)換開關，轉(zhuǎn)換開關打到HMI控制，可送HMI控制信號到PLC系統(tǒng)?，F(xiàn)場控制箱上的轉(zhuǎn)換開關切換至HMI控制，觸摸屏在手動狀態(tài)下，觸摸屏可以對現(xiàn)場任一臺電機進行啟動、停止，可以對任一臺氣動閥或脈沖閥進行打開、關閉。在自動狀態(tài)下，觸摸屏可以自動開機、自動停機。此時PLC上位機無法對現(xiàn)場設備進行啟動、停止操作控制。

觸摸屏采用西門子WinCC flexible 2008 SP4進行組態(tài)編程。HMI運行界面顯示了現(xiàn)場設備實際的各種動作和運行狀態(tài)。在HMI畫面中雙擊設備按鈕時可以顯示該設備的運行狀態(tài)、自動或手動、HMI或就地遠程等。在HMI界面中顯示現(xiàn)場各直啟電機的運行電流以及各變頻器控制電機的運行頻率、運行電流等，HMI界面能夠快速實時的更新。當設備發(fā)生故障或達到某些需要報警的條件時，在HMI報警界面上有顯示，并且在HMI報警記錄中可以快速查到故障設備及發(fā)生故障的時間，報警復位后故障信息仍然保留在報警記錄中。

1.3 遠程控制

現(xiàn)場控制箱上的轉(zhuǎn)換開關切換至遠程控制，在手動狀態(tài)下，PLC上位機可以對現(xiàn)場任一臺電機進行啟動、停止，可以對任一臺氣動閥或脈沖閥進行打開、關閉。在自動狀態(tài)下，PLC上位機可以自動開機、自動停機。

遠程自動開機邏輯控制：（1）啟動收塵風機，收塵上的脈沖電磁閥按照預定程序開始噴吹循環(huán)；（2）啟動原料桶進料鏈式提升機，鏈式提升機上的兩臺小收塵同時啟動；（3）鏈式提升機運行15秒后，啟動錘式破碎機；（4）錘式破碎機完全運轉(zhuǎn)（運行信號到PLC）15秒后，啟動皮帶輸送機；（5）皮帶輸送機運行15秒鐘后，啟動鄂破機；（6）鄂破機完全運轉(zhuǎn)（運行信號到PLC）15秒后，啟動往復給料機。

遠程自動停機邏輯控制：（1）停止往復給料機；（2）往復給料機的運行信號消失，延時40秒后停止鄂破機；（3）鄂破機的運行信號消失，延時40秒后停止皮帶輸送機；（4）皮帶輸送機的運行信號消失，延時40秒后停止錘式破碎機；（5）錘式破碎機的運行信號消失，延時90秒后停止鏈式提升機，同時停止兩個小收塵；（6）鏈式提升機的運行信號消失，延時5秒后停止收塵風機，同時除塵器脈沖電磁閥噴吹循環(huán)停止。

控制要求：原料桶設上限位、下限位物位計各一個，料位到達上限或下限時在PLC上位監(jiān)控機上要有紅色報警顯示；在自動狀態(tài)下達到原料桶上限位置時，按自動停機順序停機；在任何狀態(tài)下達到原料桶下限位置時，不可以自動開機，但必須有聲光報警；當原料桶料位到達上限時，無論是在就地控制或遠方控制狀態(tài)下，均不能啟動鏈式提升機。

鄂破機的附近安裝一個急停按鈕，當此急停按鈕按下后，原料系統(tǒng)設備禁止啟動。在PLC上位機和觸摸屏中要有急停顯示。

本上位機控制界面的具體要求：在顯示畫面中，設備停止的顏色為設備本色；合閘信號為綠色顯示；設備運行信號為綠色顯示；故障設備為紅、黃色交替閃爍，并有聲光報警，在報警記錄中可以快速有效地查到故障設備及發(fā)生故障的時間。排除故障后，在PLC上位機運行界面中按下復位按鈕，使系統(tǒng)復位。在顯示畫面中雙擊設備時可以顯示該設備的運行狀態(tài)、自動或手動、遠程或就地以及電機運行時的電流等，變頻器控制的電機有實際頻率、運行電流等顯示并可設定頻率。在控制畫面中能夠監(jiān)控所有設備的狀態(tài)及有電流測試設備的運行電流。

遠程控制硬性聯(lián)鎖：鄂破機沒有運行信號，往復給料機禁止啟動；皮帶輸送機沒有運行信號，鄂破機禁止啟動；錘式破碎機沒有運行信號，皮帶輸送機禁止啟動；鏈式提升機沒有運行信號，錘式破碎機禁止啟動；原料桶高料位信號時，按自動停機順序進行停機；原料桶高料位信號時，鏈式提升機禁止啟動。

遠程控制故障聯(lián)鎖：鏈式提升機故障：錘式破碎機、皮帶輸送機、鄂破機、往復給料機同時停止；錘式破碎機故障：皮帶輸送機、鄂破機、往復給料機同時停止；皮帶輸送機故障：鄂破機、往復給料機同時停止；鄂破機故障：往復給料機停止。

上位機控制界面的設計：碳酸鈣生產(chǎn)線控制系統(tǒng)的控制界面使用WINCC 6.2 SP3來組態(tài)編程，上位機的運行界面以動畫和圖像的方式顯示了現(xiàn)場設備實際的各種動作和運行狀態(tài)。通過WINCC中豐富的動畫功能，依據(jù)I/O變量采集來的數(shù)據(jù)和AI采集來的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了遠程對碳酸鈣生產(chǎn)線現(xiàn)場運行狀況的實時監(jiān)視。

上位機控制界面提供了碳酸鈣生產(chǎn)線的歷史趨勢圖、變量歸檔以及報表等功能。報表可實現(xiàn)整點打印、求平均值等。在運行界面中能夠快速切換到各控制系統(tǒng)畫面，且運行界面能夠?qū)崟r的更新。

2 結語

PLC不但使工業(yè)控制變得快捷方便，而且有助于降低企業(yè)的成本，提升企業(yè)的生產(chǎn)能力。本控制系統(tǒng)已在實際中得到應用，自投運以來，碳酸鈣生產(chǎn)線控制系統(tǒng)運行穩(wěn)定、安全可靠，達到了生產(chǎn)工藝的要求，為企業(yè)節(jié)省了大量人力，并產(chǎn)生了較大的經(jīng)濟效益。

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作者簡介：姚明華（1984-），男，中航（沈陽）高新科技有限公司助理工程師，研究方向：工業(yè)自動化。

（責任編輯：陳 潔）