DIY“PLC学习模板”，助力矿井自动化

（中国华能集团华亭煤电股份有限公司砚北煤矿机电动力科，甘肃 平凉 744100）

1 制作背景

矿井下条件和环境复杂、恶劣，往往需要多台设备联络使用才能实现实际控制和保护，对电气控制系统维护也带来很大的不便[1]。随着电子技术集成化，智能化技术的普及使用，煤矿井下电气设备控制系统已逐渐实现自动化、智能化（即PLC控制）。

PLC是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电子技术、计算机技术、自动控制技术和通讯技术而形成的一代新型工业控制装置，目的是用来取代继电器、执行逻辑、记时、计数等顺序控制功能，建立柔性的程控系统。PLC是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下应用而设计，它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或实施生产作业。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点[2]。PLC程序既有生产厂家的系统程序，又有用户自己开发的应用程序，系统程序提供运行平台，同时，还为PLC程序可靠运行及信息与信息转换进行必要的公共处理，用户程序由用户按控制要求设计。

对我们矿山企业来说，操作复杂，周围环境恶劣，井下电器控制要求多点控制，保护齐全，对于传统继电器控制系统实现联合控制，保护，输出需要多台设备联合组装使用，存在很大的不便；PLC控制慢慢升入煤矿电气系统，实现了输入，保护，输出复杂控制于一体，便于操作与维护。但对PLC控制系统的学习一直是我们的一大难题，这也是一直制约着PLC控制系统出现故障后，无法维修与解除故障，需要请厂家人员来矿处理后才能排除故障[3]。鉴于这种情况，作者萌生出了制作模板的想法，制作模板，对于我们学习PLC控制很直观便捷，也便于我们对于一些PLC控制在线模拟实践。只要我们加以学习和实践模拟会很快对PLC新技术的普及和维护。

2 DIY“PLC学习的模板“

首先作者在网上购买PLC学习配件（图1），利用空闲时间制作了PLC控制系统学习的模板，在此介绍两例。

图1 购买PLC学习配件

2.1 DIY电机正反转PLC控制学习模板

DIY时，作者应用经验设计法，经过不断修改和反复调试，终于达成较为满意的效果，如图2所示，具体制作如下：

（1）空气开关，实现对24V电源模块和PLC供电220V电源隔离。

（2）24V电源模块，给PLC输入，输出和输出继电器提供24V控制电源，24V属于安全电压，便于设备和人身安全操作，保护。

（3）PLC采用西门子S7-200（CPU224）PLC提供14点输人和10点输通道，一组模拟量输入输出端口，9针2组通讯端口，可以实现和电脑和触摸屏通讯。这款PLC也是我们初学者最适合的一款PLC。

（4）PLC输入按钮作者采用1个转换开关和5个按钮，转换开关可以实现多个控制模式转换，按钮实现输入控制和返回，位置传感器等保护给PLC输入系统。

（5）PLC输出继电器，作者采用24V中间继电器模拟控制输出，8路输出，继电器采用发光显示继电器，可以直观观察PLC输出系统。

图2 DIY的电机PLC学习模板

2.2 DIY运料小车控制系统PLC控制学习模板

首先分析循环小车的工艺要求，如图3所示，通过PLC控制循环小车在SQ1到SQ4这4个位置循环往返运行，满足实际生产使用需要。

图3 小车工作示意图

具体设计制作如下：

（1）进行PLC选型；同前也采用经验设计法，PLC仍选择西门子的S7-200普通PLC，继电器或者晶体管输出都可以，共使用了7路数字里输入，4路数字量输出，没有使用模拟量输入和输出，也没有使用特殊的输入例如高速计数，特殊的输出例如高速脉冲输出[4,5]。

根据点数，故选择S7-224 PLC，使用的是交流电源，包含了14路数字量的输入以及10路继电器的输出，以上完全可以满足了本次系统的控制所需。

（2）确定PLC输入和输出接线图（图4）以及相应设备的数量种类等（表1）。

图4 PLC输入和输出接线图

表1 器件清单

（3）进行控制流程图设计（图5），编制控制程序。

图5 程序流程图

梯形图程序

ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1

TITLE=

BEGIN

Network 1

//自动运行指示灯

图6 自动运行指示灯网络系统

语句表程序

ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1

TITLE=

BEGIN

Network 1

//自动运行指示灯

LD I0.0

O Q0.2

AN M2.0

AN I0.6

=Q0.2

（4）系统调试。

3 应用实施及经济效益

通过DIY的PLC学习模板，能够在职工培训时进行现场PLC知识的学习，使职工掌握简单的PLC控制原理，模拟实验可以增加职工熟悉编程基本原理，判定并排除一般故障。

这样免除了一有点小故障就干瞪眼，只能等专家高手来的尴尬情形，激发了工友们争先排故维修的场景，产生了良好的经济效益，如节省了专业培训费、专家指导费、外请行家故障维修费用等。

综上所述，DIY的PLC控制系统学习模板确实带来了明显的好处，但限于本人的水平，有很多问题还没有彻底解决，需要和工友们继续探索。