PLC在矿山破碎系统中的应用浅析

李淑峰

摘 要：本文分析了破碎机械控制部分以及PLC软件部分的设计，探讨PLC在矿山破碎系统中的应用，为今后的研究提供一些有利依据。

关键词：破碎机械控制;PLC软件;可编程序控制器

一、破碎机械控制部分的设计

针对矿山破碎系统的要求设计了每个机械的控制回路。由于破碎系统的现场分布较广，输煤线路较长，为了在控制室既能集中了解现场的运行情况又能对现场的设备进行操作控制，以使对设备的检修与维护。所以，每个机械都设计了远程自动和就地手动两部分。远程自动可以引入PLC控制。

1、可编程控制器的概念

1987年，国际电工委员会（IEC）颁布了新的PLC标准及其标准定义：“可编程控制器”是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境而设计。它采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字模式或模拟模式的输入、输出，控制各种类型的机械或生产过程。而有关外围设备，都应按照易于与工业系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计”。PLC就是使用一系列指令构成的程序来操作、控制相关工业控制机械，使其形成一个完整的工业控制系统，以完成各种各样的控制功能。

PLC的基本特点

PLC用软件代替大量的中间继电器和时间继电器，仅剩下与输入和输出有关的少量硬件，接线可减少到继电器控制系统的1/10～1/100，因触点接触不良造成的故障大为减少。

2、PLC的基本组成

PLC主要由中央处理器（CPU）、存储器、输入接口电路、输出接口电路、通信接口、内部电源等部分组成。

3、PLC的选择

（1）机型的选择

PLC机型选择的基本原则是，在功能满足要求的前提下，选择最可靠、维护使用最方便以及性能价格比的最优化机型。在工艺过程比较固定、环境条件较好（维修量较小）的场合，建议选用整体式结构的PLC;其它情况则最好选用模块式结构的PLC。

（2）输入/输出的选择

PLC从现场收集的信息及输出给外部设备的控制信号都需经过一定距离，为了确保这些信息的正确无误，PLC的I/O接口模块都具有较好的抗干扰能力。

（3）选择编程方式

PLC一般可以通过三种方式进行编程。厂家提供编程器或编程软件来编程编程，语言多种多样，有的看似相同却不通用。

4、PLC的I/O接口设计

在确定系统I/O模块时，不仅考虑到I/O点的数量及具体连接方式必须能够满足系统的要求。

5、S7-200 CPU226简介

S7-200 是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200系列具有极高的性能/价格比。

S7-200系列出色表现在以下几个方面：

（1）极高的可靠性（2）极丰富的指令集（3）易于掌握（4）便捷的操作（5）豐富的内置集成功能（6）实时特性（7）强劲的通讯能力（8）丰富的扩展模块

CPU 226有如下特点 ：

集成24输入/16输出共40个数字量I/O 点。可连接7个扩展模块，最大扩展至248路数字量I/O 点或35路模拟量I/O 点。13K字节程序和数据存储空间。6个独立的30kHz高速计数器，2路独立的20kHz高速脉冲输出，具有PID控制器。用于较高要求的控制系统，具有更多的输入/输出点，更强的模块扩展能力，更快的运行速度和功能更强的内部集成特殊功能。可完全适应于一些复杂的中小型控制系统。

本系统中，采用的是西门子公司S7-200系列产品，在输入端是汇点/源通用输入输出端双向晶闸管输出。据上面对系统的流程分析与PLC I/O端口相连器件的介绍，可以详细列出PLC的I/O分配的说明，它是画电气图和后续软件设计的依据。

（1）输入点：I0.0～I0.5;输入机构：分别是启动、停止、验灯、验铃、备妥、位置按钮;说明：检查断路器是否闭合，以及SA是否在自动位置。

（2）输入点：I2.5～I4.3;输入机构：检测断路器的中间继电器;说明：备妥检查用，也就是检测启动前各断路是否闭合。

（3）输入点：I4.4～I6.3;输入机构：用于启动电机的交流接触器;说明：检测备电机是否故障及是否运行。

二、PLC软件部分的设计

梯形图有如下特点：

（1）梯形图是按自上而下、从左到右的顺序排列。每一个继电器为一个逻辑行，称为一个梯形。每一个逻辑行起始于左母线，然后是触点的各种联接，最后是线圈，整个图形呈梯形。

（2）梯形图中的继电器不是继电器控制电路中的物理继电器，它实质上是变量存储器中的位触发器，因此称为软继电器，相应的某位触发器为真态，表示该继电器通电，其常开触点闭合，常闭触点打开。梯形图中的继电器的线圈的定义是广义的，除了输出继电器、内部继电器以外，还包括定时器、计数器等。

（3）梯形图中，一般情况下某个编号的继电器线圈只能出现一次，而继电器的触点是可以被无限制的引用，既可是常开触点也可以是常闭触点。

（4）梯形图是PLC形象化的编程方式，其左右两侧的母线不接任何电源，因而图中各个支路也没有真实的电流通过，但是为了方便，常用有电流或得电来形像地描述运算中满足输出线圈的动作条件。所以仅仅是概念上的电流，而且认为只能从左向右流动，层次的改变只能是先上后下。

（5）输入继电器用于接收PLC的外部输入信号，而不能由内部继电器的触点动。因此，梯形图中只出现输入继电器的触点而不出现输入继电器的线圈。输继电器的触点表示相应的外部输入信号的状态。

（6）输出继电器供PLC做输出控制，但它只是输出状态寄存表的相应位，不直接驱动现场的执行部件，而是通过PLC开关量输出模块相应的功率开关去驱现场的执行部件。当梯形图中的输出继电器得电接通后，则相应的模块上的功开关闭合。

联锁控制分析如下：

顺序启动：正常启动时， 按下控制面板“启动”按钮， 启动电铃，延时1min后解除电铃，并按开车顺序启动各输送设备。电机的转速和皮带长度影响各台设备的启动时问，经过计算，具体过程为：10#皮带一（延时10s）一9#皮带一（延时10s）一8#皮带一（延时10s）一7#皮带一（延时10s）一6#皮带一（延时10s）一振动筛一（延时10s）一5#皮带一（延时10s）一圆锥破碎机一（延时10s）一4#皮带一（延时10s）一3#皮带一（延时10s）一双颚破碎机一（延时10s）一2#皮带一（延时10s）一单颚破碎机一（延时10s）一1#皮带一（延时10s）一振动给料机。

顺序制动：正常停车时，按下控制面板“停止”按钮，启动电铃，延时1min后解除电铃， 并按正常停车顺序停止各输料设备。正常停车时， 同样根据电机的转速和皮带长度计算各停车时间。

其中I6.0为8号皮带交流接触器辅助触点，T101是7号皮带顺序停车递减定时器触点，T113是复位定时器触点，其功能是在启动完成前保持T100得电，让串在8号皮带启动程序中的T100触点保持闭合。当7号皮带停止后T101会断开，或者8号的交流接触器断开（I6.0断开），T100会失电而计数9S后T100动作使Q1.4无输出所以7号皮带停止。

参考文献：

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[4]赵大伟. 基于PLC的火电厂输煤程控系统[D]，大连理工大学，2007