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(shè)計，探討PLC在礦山破碎系統(tǒng)中的應(yīng)用，為今后的研究提供一些有利依據(jù)。

關(guān)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(shè)計

針對礦山破碎系統(tǒng)的要求設(shè)計了每個機械的控制回路。由于破碎系統(tǒng)的現(xiàn)場分布較廣，輸煤線路較長，為了在控制室既能集中了解現(xiàn)場的運行情況又能對現(xiàn)場的設(shè)備進(jìn)行操作控制，以使對設(shè)備的檢修與維護(hù)。所以，每個機械都設(shè)計了遠(yuǎn)程自動和就地手動兩部分。遠(yuǎn)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(biāo)準(zhǔn)及其標(biāo)準(zhǔn)定義：“可編程控制器”是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境而設(shè)計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)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(chǎn)過程。而有關(guān)外圍設(shè)備，都應(yīng)按照易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計”。PLC就是使用一系列指令構(gòu)成的程序來操作、控制相關(guān)工業(yè)控制機械，使其形成一個完整的工業(yè)控制系統(tǒng)，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(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)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(nèi)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(hù)使用最方便以及性能價格比的最優(yōu)化機型。在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較小）的場合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC;其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。

（2）輸入/輸出的選擇

PLC從現(xiàn)場收集的信息及輸出給外部設(shè)備的控制信號都需經(jīng)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(jìn)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(shè)計

在確定系統(tǒng)I/O模塊時，不僅考慮到I/O點的數(shù)量及具體連接方式必須能夠滿足系統(tǒng)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(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)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(wǎng)絡(luò)皆能實現(xiàn)復(fù)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(xiàn)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(nèi)置集成功能（6）實時特性（7）強勁的通訊能力（8）豐富的擴(kuò)展模塊

CPU 226有如下特點 ：

集成24輸入/16輸出共40個數(shù)字量I/O 點?？蛇B接7個擴(kuò)展模塊，最大擴(kuò)展至248路數(shù)字量I/O 點或35路模擬量I/O 點。13K字節(jié)程序和數(shù)據(jù)存儲空間。6個獨立的30kHz高速計數(shù)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(tǒng)，具有更多的輸入/輸出點，更強的模塊擴(kuò)展能力，更快的運行速度和功能更強的內(nèi)部集成特殊功能。可完全適應(yīng)于一些復(fù)雜的中小型控制系統(tǒng)。

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

（1）輸入點：I0.0～I(xiàn)0.5;輸入機構(gòu)：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～I(xiàn)4.3;輸入機構(gòu)：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～I(xiàn)6.3;輸入機構(gòu)：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(shè)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(lián)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(zhì)上是變量存儲器中的位觸發(fā)器，因此稱為軟繼電器，相應(yīng)的某位觸發(fā)器為真態(tài)，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(nèi)部繼電器以外，還包括定時器、計數(shù)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(xiàn)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(cè)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(rèn)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(nèi)部繼電器的觸點動。因此，梯形圖中只出現(xiàn)輸入繼電器的觸點而不出現(xiàn)輸入繼電器的線圈。輸繼電器的觸點表示相應(yīng)的外部輸入信號的狀態(tài)。

（6）輸出繼電器供PLC做輸出控制，但它只是輸出狀態(tài)寄存表的相應(yīng)位，不直接驅(qū)動現(xiàn)場的執(zhí)行部件，而是通過PLC開關(guān)量輸出模塊相應(yīng)的功率開關(guān)去驅(qū)現(xiàn)場的執(zhí)行部件。當(dāng)梯形圖中的輸出繼電器得電接通后，則相應(yīng)的模塊上的功開關(guān)閉合。

聯(lián)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(shè)備。電機的轉(zhuǎn)速和皮帶長度影響各臺設(shè)備的啟動時問，經(jīng)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(shè)備。正常停車時， 同樣根據(jù)電機的轉(zhuǎn)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(fù)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(dāng)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(shù)9S后T100動作使Q1.4無輸出所以7號皮帶停止。

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