S7-200型PLC在破碎系统中的生产应用

林 斌

（紫金山金铜矿，福建 龙岩 364200）

1 引言

随着先进的自动化控制技术在工矿企业生产中的推广应用，智能化生产已成为现今我国社会经济不断发展的一种必然趋势。PLC控制系统与传统的控制系统相比，具有操作简单、体积小、安装便捷、稳定性高、安全性强、可拓展性强、维护便利等优点，该技术编程简单方便，抗干扰能力强，在比较恶劣的环境中都能够正常使用，在大多数自动化控制领域中，PLC 技术都得到了广泛的应用和发展［1-4］。通过引入PLC控制技术对碎矿车间破碎系统进行联锁控制，能实现单体设备由简单控制到远程集中联锁控制，实现工业生产自动化控制，提升了设备使用效率，并且能为企业带来可观的经济效益。

2 矿石破碎工艺控制简介

振动给料机、破碎机、皮带运输机等设备是矿山企业破碎和运输矿石的核心设备，承担球磨机的原料供应。颚式破碎机C100和JM1312、圆锥破碎机φ1750 共3台、2YHA 4800*1800振动筛1台、皮带机全长534m。根据破碎车间工作环境差、设备运转时间长，可靠性要求高的特点原破碎系统采用传统继电器的控制方式，但是此种方式存在线路复杂、故障点多，维护检修繁琐等缺点。若使用PLC控制取代传统的继电器控制方式，简化了硬件构成，提高了控制性能、可靠性和生产过程的自动化程度。且现场技术人员只需经过简单培训，便能够掌握最基础的编程方法，直观地对梯形图语言进行运用操作［5-6］。

3 PLC控制系统硬件配置及控制要求

3.1 PLC控制系统选型

当前，美国、德国、日本等多种系列PLC都均可在国内市场方便采购，且国内许多厂家也能自身研发、组装多款PLC，故PLC系列功能参差不齐，价格悬殊较大，行业标准不一的情况普遍存在。通过综合考虑可靠性高，功能强，带负载能力，性价比等因素，选用西门子公司S7-200型PLC作为破碎车间破碎工艺控制系统具有结构小巧、可靠性和拓展性强、运行效率高、配置灵活等优点。该技术实现了模块化与系列化，用户只需根据自身需求运用软件针对性地对程序进行改变，完成自由组合的组态，最后直接将输入与输出信号接在端子上就完成了改变过程［4］。

图1 I/O模块接线图

3.2 控制系统硬件配置

需选用S7-200PLC CPU224 14/10点I/O 一个单元，输入口36点，输出口41点，用以实现连锁的手动/自动控制，配置扩展模块EM223*2 8/8点I/O、EM223 16/16点I/O、EM222*2 4/4点I/O，共计54/50点I/O 6个单元的PLC。为保证PLC控制系统的运行安全，采用输入光电隔离器，输出配置继电器隔离的方式，使外部接入的I/O点与PLC模块完全隔离，防止外部电源对PLC模块的冲击。

S7200型PLC具有带负载能力强的优点；通过手动/自动转换、按钮和接触器常开触点输入信号；输出选用设备接触器线圈通电，设备运行、电子报警器和指示灯。本系统单机/联锁功能转换使用转换开关LW5-15D3461/12两个，简化了 I/O模块接线图，节省了输入、输出口数量，模块接线配置如图1。

4 工艺流程及控制要求

4.1 工艺控制流程

矿石破碎系统工艺控制流程，按顺序先启动振动筛、鄂式破碎机、圆锥破碎机，再开启皮带输送机，最后开启给料机进行下料的开机顺序进行控制。反之，系统停机顺序按照先停皮带运输机，再停破碎机，最后停振动筛控制工艺流程，详见图2。

图2 工艺流程图

4.2 控制要求

控制系统可以根据生产的需要分为多段来设定，通过PLC控制系统软件编程实现给料机、破碎机、皮带机、原矿仓等设备的联锁控制，振动给料机、破碎机JM1312和槽式给料机、破碎机C100形成互备，共开的控制模式，并实现分段显示。当破碎机、皮带机在开机、停机时，指示灯显示控制，声光报警在故障时自动发出，并显示停机，系统具有手动/自动两种控制方式，操作人员现场解除故障后，再按下确认按钮解除报警信号，闪烁灯光切换至平光。

将HK转换按钮转换至连锁接通按钮时，系统连锁自动开始运行，现场启动按钮不起作用，只用紧急停车开关SK和拉绳开关处于接通状态，由集中控制盘发出启动预警信号，现场发出同意启动回铃，才能集中启动。当发生故障时扳动紧急停车开关SK和拉绳开关，按所扳动的设备位置，信号传输给PLC系统，PLC根据程序规定将相关的皮带或设备全部停车，并发出故障报警，在按动事故响铃按钮，事故接触。系统停车时，按动集中停车按钮，信号传输给PLC，PLC根据程序规定和时间，按顺序停车。

4.3 控制程序编制

利用编程软件中内部的继电器指令，定时器指令、计数器指令、位指令等功能，按照工艺控制要求进行逻辑编程，从而实现对外部I/O信号进行相关自动控制。图3为本控制系统中部分梯形图控制程序片段。

图3 梯形图控制程序片段图

启动条件程序PLC 梯形图如图3中Network24所示。T35是拉绳开关信号（瞬间动作，自动复位），M3.7是热继电器辅助触点信号，当拉绳开关动作时，T35断开，内部继电器M3.7动作，M3.7辅助触点闭合，回路通过T35和M3.7辅助触点接通。需要解除信号时，按下复位按钮，T35断开，即可断开回路。从图1中Network24可知，Q0.5得电时，无故障信号，具备启动条件。

停车程序PLC 梯形图如图3 Network25、26所示。I1.0是启动条件， T41是递减定时器，当发生故障或设备启动条件不满足时，PLC根据程序规定将相关的皮带全部停车，并发出故障报警，启动T41递减定时器，计时10 s后，T41 动作，触点Q0.3断开，使Q3.7无输出， PLC根据程序规定和时间，按顺序停车。

5 结语

S7-200型PLC模块具有性能稳定、性价比高、维修简单等许多优点，简化了系统的硬件构成，稳定性大大提高，故障明显减少。它改变了控制面貌，正逐步取代继电器电路。破碎车间破碎系统采用PLC系统控制，简化了系统的硬件构成，稳定性大大提高，故障明显减少。它改变了控制面貌，正逐步取代继电器电路的控制，系统在保留了设备现场单独的基础上，增加了强大自动化程序控制功能，能实现从单体设备控制到远程、过程、集散等多种控制，并兼顾各种保护功能，提高了企业生产效率。