【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。首先它的硬件部分屬于電氣控制，軟件部分是利用 PLC 的軟件編程對(duì)其進(jìn)行控制，同時(shí)利用組態(tài)軟件建立上位機(jī)監(jiān)測(cè)畫面，通過與 PLC 的通信對(duì)運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。 設(shè)計(jì)信號(hào)說明 輸煤機(jī)組的拖動(dòng)系統(tǒng)由 6臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī) M1～ M6 和一臺(tái)磁選料器 YA組成。SA1 為手動(dòng) /自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)， SB1 和 SB2 為自動(dòng)開車 /停車按鈕， SB3 為事故緊急停車按鈕， SB4～ SB9 為 6 個(gè)控制按鈕，手動(dòng)時(shí)單機(jī)操作使用。 HA 為開車 /停車時(shí)訊響器，提示在輸煤機(jī)組附近的工作人員，輸煤機(jī)準(zhǔn)備起動(dòng)請(qǐng)注意安全。 HL1 為手動(dòng)運(yùn)行指示， HL2 為緊急停車指示， HL3 為系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示。為保證輸煤機(jī)組輸煤順暢，開車采用逆煤流方向啟動(dòng)，停車時(shí)按順煤流方向停車。 輸煤機(jī)組的控制信號(hào)說明見表 21。 表 21 輸煤機(jī)組控制信號(hào)說明 輸 入 輸 出 文字 符號(hào) 說 明 文字符號(hào) 說 明 SA11 輸煤機(jī)組手動(dòng)控制開關(guān) KM1 給料器和磁選料器接觸器 SA12 輸煤機(jī)組自動(dòng)控制開關(guān) KM2 1送煤機(jī)接觸器 SB1 輸煤機(jī)組自動(dòng)開車按鈕 KM3 破碎機(jī)接觸器 SB2 輸煤機(jī)組自動(dòng)停車按鈕 KM4 提升機(jī)接觸器 SB3 輸煤機(jī)組緊急停車按鈕 KM5 2送煤機(jī)接觸器 SB4 給料器和磁選料器手動(dòng)按鈕 KM6 回收機(jī)接觸器 SB5 送煤機(jī) P1 手動(dòng)按鈕 HL1 手動(dòng)運(yùn)行指示燈 SB6 破碎機(jī)手動(dòng)按鈕 HL2 緊急停車指示燈 SB7 提升機(jī)手動(dòng)按鈕 HL3 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈 SB8 送煤機(jī) P2 手動(dòng)按鈕 HA 報(bào)警電鈴 SB9 回收機(jī)手動(dòng)按鈕 FR M1～ M6， YA 過載保護(hù)信號(hào) 5 輸煤機(jī)組運(yùn)行過程 /停車功能 SA1 手柄指向左 45186。時(shí)，接點(diǎn) SA11 接通，通過 SB4～ SB9 控制按鈕，對(duì)輸煤機(jī)組單臺(tái)設(shè)備獨(dú)立調(diào)試與維護(hù)使用，任何一臺(tái)單機(jī)開車 /停車時(shí)都有音響提示，保證檢修和調(diào)試時(shí)人身和設(shè)備安全。 /停車功能 SA1 手柄指向右 45186。時(shí)，接點(diǎn) SA12 接通，輸煤機(jī)組自動(dòng)運(yùn)行。 (1) 正常開車 按下自動(dòng)開車按鈕 SB1，音響提示 5s 后回收電動(dòng)機(jī) M6 起動(dòng)運(yùn)行； 10s 后送煤機(jī) P2 電動(dòng)機(jī) M5 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)運(yùn)行； 10s 后提升電動(dòng) 機(jī) M4 起動(dòng)運(yùn)行；10s 后破碎電動(dòng)機(jī) M3 起動(dòng)運(yùn)行； 10s 后送煤機(jī) P1 電動(dòng)機(jī) M2 起動(dòng)運(yùn)行； 10s 后給料器電動(dòng)機(jī) M1 和磁選料器 YA 起動(dòng)運(yùn)行并； 10s 后，點(diǎn)亮 HL3 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈，輸煤機(jī)組正常運(yùn)行。 (2) 正常停車 按下自動(dòng) 停 車按鈕 SB2，音響提示 5s 后給料器電動(dòng)機(jī) M1 和磁選料器 YA 停車，同時(shí)，熄滅 HL3 系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈； 10s 后送煤機(jī) P2 電動(dòng)機(jī)M5 停車； 10s 后破碎電動(dòng)機(jī) M3 停車； 10s 后提升電動(dòng)機(jī) M4 停車； 10s 后送煤機(jī)P1 電動(dòng)機(jī) M2 電動(dòng)機(jī)停車； 10s 后，回收電動(dòng)機(jī) M6 停車；至此輸煤機(jī)組全部正常停車。 (3) 過載保護(hù) 輸煤機(jī)組有三相異步電動(dòng)機(jī) M1～ M6 和磁選料器 YA 的過載保護(hù)裝置熱繼電器，如果電動(dòng)機(jī)、磁選料器在輸煤生產(chǎn)中，發(fā)生過載故障需立即全線停車并發(fā)出報(bào)警指示， HA 電鈴斷續(xù)報(bào)警 20s，到事故處理完畢，繼續(xù)正常開車，恢復(fù)生產(chǎn)。 (4) 緊急停車 輸煤機(jī)組正常生產(chǎn)過程中，可能會(huì)突發(fā)各種事件，因此需要設(shè)置緊急停車按鈕，實(shí)現(xiàn)緊急停車防止事故擴(kuò)大。緊急停車與正常停車不同，當(dāng)按下緊急停車按鈕 SB3 時(shí)，輸煤機(jī)組立即全線停車， HA 警報(bào)聲持續(xù) 10s 停止，緊急停車指示燈 HL2 連續(xù)閃亮 10s，直到事故處理完畢，恢復(fù)正 常生產(chǎn)。 (5) 系統(tǒng)正常運(yùn)行指示 輸煤機(jī)組中，拖動(dòng)電動(dòng)機(jī) M1～ M6 和磁選料器 YA 按照程序全部正常起動(dòng)運(yùn)行后， HL3 指示燈點(diǎn)亮。如果有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)或選料器未能正常起動(dòng)運(yùn)行，則視為故障，輸煤機(jī)組停車。 6 程序流程圖 軟件部分即程序的設(shè)計(jì)，程序設(shè)計(jì)要根據(jù) I/O 地址的分配和要實(shí)現(xiàn)的功能結(jié)合硬件電氣的連接進(jìn)行編程，來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)系統(tǒng)要完成的功能， PLC 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)后，首先進(jìn)行手動(dòng) /自動(dòng)的選擇，所以程序的主流程圖如圖 23 所示。 開 始內(nèi) 部 初 始 化自 動(dòng) 手 動(dòng) 控 制NY自 動(dòng) 控 制 圖 23 控制程序主流 程圖 當(dāng)系統(tǒng)以手動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)，是單個(gè)設(shè)備點(diǎn)動(dòng)控制，較為簡(jiǎn)單，這里不再做程序流程圖。當(dāng)系統(tǒng)以自動(dòng)方式運(yùn)行時(shí)， PLC 運(yùn)行的程序流程圖如圖 24 所示。 7 按 下 自 動(dòng) 開車 按 鈕回 收 電 機(jī)M 6 啟 動(dòng)送 煤 電 機(jī)M 5 啟 動(dòng)提 升 電 機(jī)M 4 啟 動(dòng)破 碎 電 機(jī)M 3 啟 動(dòng)送 煤 電 機(jī)M 2 啟 動(dòng)給 料 電 機(jī)M 1 啟 動(dòng)給 料 電 機(jī)M 1 啟 動(dòng)故 障結(jié) 束YYYYYYYNNNNNNYY停 車正 常 輸 煤NN開 始 圖 24 輸煤機(jī)組程序設(shè)計(jì)流程圖 上位機(jī)監(jiān)控 監(jiān)控部分是利用組態(tài)軟件建立監(jiān)控畫面，通過建立通道連接、動(dòng)畫連接和控制策略實(shí)現(xiàn) PLC 與上位的行通信后的運(yùn)行動(dòng)畫，對(duì)輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和故障報(bào)警。 8 第三章 下位機(jī)設(shè)計(jì) 硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)控制主電路圖設(shè)計(jì) 按照設(shè)計(jì)方 案，給料器 M P1 送煤機(jī) M破碎機(jī) M提升機(jī) M P2 送煤機(jī) M5 和回收電動(dòng)機(jī) M6 由 6 臺(tái)三相異步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)。磁選料器 YA 由兩相電源提供。負(fù)載 M2M6 由接觸器 KM2KM6 控制，給料器 M1 和磁選料器 YA 共同由 KM1控制。由于破碎機(jī) M3 功率為 13KW 和 2送煤機(jī) M5 功率為 75KW 都比 大，在實(shí)際使用中要 采用星 — 三角降壓?jiǎn)?dòng)。其余負(fù)載均采用直接啟動(dòng)方式，本設(shè)計(jì)考慮實(shí)驗(yàn)室 PLC I/O 口數(shù)限制，只做直接啟動(dòng)。主電路圖見圖 31。 電源 回收機(jī) 送煤機(jī) P1 提升 機(jī) 破碎 機(jī) 送煤機(jī) P2 給料器及磁選料 器 圖 31 輸煤機(jī)控制主電路圖 （ 1) 主回路中交流接觸器 KM KM KM KM KM KM6 分別控制三相異步電動(dòng)機(jī) M1 給料電動(dòng)機(jī)， M2 送煤電動(dòng)機(jī)， M3 破碎電動(dòng)機(jī)， M4 提升電動(dòng)機(jī)，M5 送煤電動(dòng)機(jī)， M6 回收電動(dòng)機(jī)。 （ 2) 熱繼電器 FR FR FR FR FR FR6 的作用是對(duì)電動(dòng)機(jī) M MM M M M6 實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。 9 （ 3) 熔斷器 FU FU FU FU FU FU6 分別實(shí)現(xiàn)各負(fù)載回路的短路保護(hù)。 電器元件的選擇 設(shè)計(jì)該控制系統(tǒng)室考慮實(shí)驗(yàn)室調(diào)試方便，使用了最簡(jiǎn)的點(diǎn)數(shù)，輸入點(diǎn)數(shù)有： 2個(gè)輸入開關(guān)分別控制手動(dòng) /自動(dòng)控制， 9 個(gè)輸入按鈕分別為 SB1 和 SB2 為自動(dòng)開車 /停車按鈕， SB3 為事故緊急停車按鈕， SB4～ SB9 分為 6 個(gè)電動(dòng)機(jī)控制按鈕。 輸出點(diǎn)數(shù)有： 6 個(gè)輸出接觸器 KM KM KM KM KM KM6 分別控制三相異步電動(dòng)機(jī) M1 給料電動(dòng)機(jī)， M2 送煤電動(dòng)機(jī)， M3 破碎電動(dòng)機(jī)， M4 提升電動(dòng)機(jī)， 3個(gè)輸出指示燈其中 HL1 手動(dòng)運(yùn)行指示燈、 HL2 為緊急停車指示燈、 HL3 為系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)指示燈和 1 個(gè)輸出 HA 電鈴。繼電 接觸器系統(tǒng)雖然有較好的抗干擾能力，但使用了大量的機(jī)械觸點(diǎn)，使得設(shè)備連線復(fù)雜，且觸電在開閉是易受電弧的危害，壽命短，系統(tǒng)可靠性差；所以如果采用繼電 接觸器控制方式，控制電路將會(huì)很復(fù)雜，而且可靠性難以保證。本文按照本課題的控制要求，控制過程主要采用邏輯和順序控制， PLC 恰能滿足此控制要求。所以用 PLC 進(jìn)行控制，不僅能滿足控制要求、控制方便簡(jiǎn)單，而且具有較高的可靠性。因此，本設(shè)計(jì)應(yīng)采用 PLC 進(jìn)行控制。 （ 1）本設(shè)計(jì)采用西門子 S7200PLC,使用 CPU224 模塊，其輸入 /輸出接口（ I/O）數(shù)量分別 為輸入端口 14 個(gè)，輸出端口 10 個(gè)，剛好可以滿足本設(shè)計(jì)的 I/O 使用需求。 （ 2）為保證負(fù)載安全可靠的供電，所以采用輸出形式為繼電器。 I/O 地址分配 I/O 信號(hào)在 PLC 接線圖端子的地址分配是進(jìn)行 PC 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。對(duì)軟件設(shè)計(jì)來說，分配 I/O 點(diǎn)地址以后才可以進(jìn)行編程；對(duì)控制柜和 PLC 的外圍接線來說，只有 I/O 點(diǎn)地址確定以后，才可以繪制電氣接線圖、裝配圖，讓裝配人員根據(jù)接線圖和安裝圖安裝控制柜。由上硬件系統(tǒng)的選擇可知控制系統(tǒng)使用一個(gè) CPU224即可。 CPU224 基本單元的 I/O 地址如下： 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 ； 、 、 、 、 、 、 、 、 、 PLC 輸入輸出接口地址分配表見表 31。 10 表 31 PLC 輸入輸出接口地址分配表 輸 入 信 號(hào) 輸煤機(jī)組手動(dòng)控制開關(guān) SA11 輸煤機(jī)組自動(dòng)控制開關(guān) SA12 輸煤機(jī)組自動(dòng)開車按鈕 SB1 輸煤機(jī)組自動(dòng)停車按鈕 SB2 輸煤機(jī)組緊急停車按鈕 SB3 給料器磁選料器手動(dòng)按鈕 SB4 送煤機(jī) P1 手動(dòng)按鈕 SB5 破碎機(jī)手動(dòng)按鈕 SB6 提升機(jī)手動(dòng)按鈕 SB7 送煤機(jī) P2 手動(dòng)按鈕 SB8 回收機(jī)手動(dòng)按鈕 SB9 M1M6,YA 過載保護(hù)信號(hào) FR 輸 出 信 號(hào) 給料器磁選料器接觸器 KM1 送煤機(jī) P1 接觸器 KM2 破碎機(jī)接觸器 KM3 提升機(jī)接觸器 KM4 送煤機(jī) P2 接觸器 KM5 回收機(jī)接觸器 KM6 手動(dòng)運(yùn)行指示燈 HL1 緊急停車指示燈 HL2 系統(tǒng)正常運(yùn)行指示燈 HL3 報(bào)警電鈴 HA PLC 控制電路接線圖 根據(jù)上述硬件選型及工藝要求，繪制 PLC 控制電路接線圖，如圖 32。在接線過程中要注意，在實(shí)驗(yàn)室的試驗(yàn)箱中輸入公共端 1M/2M 要求連接 24VDC 電源的的正極“ L+”處，此時(shí)輸入端是低電平有效；輸出公共端的 1L/2L/3L 要求連接 24VDC電源的負(fù)極“ M”處，此時(shí)輸出端輸出的是高電平有效。 11 圖 32 I/O 接線圖 軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)選用西門子公司的 S7200PLC 剛好可以滿足設(shè)計(jì)要求，程序是設(shè)計(jì)使用西門子公司的 STEP 7 Micro/WIN SP3 編程軟件。此軟件具有漢化的語言，使用起來十分方便。該軟件功能強(qiáng)大，界面友好，并有方便的聯(lián)機(jī)幫助功能?？梢允褂么塑浖_發(fā) PLC 應(yīng)用程序，同時(shí)也可以實(shí)時(shí)監(jiān)控用戶程序的執(zhí)行狀態(tài)。西門子S7200 PLC 的編程語言有三種，分別是：梯形圖（ LAD）和功能塊圖（ FBD）是一種圖形語言，語句表（ STL）是一種類似于匯編語言的文本型語言。三種 語言之間可以相互轉(zhuǎn)化，本設(shè)計(jì)采用梯形圖編程。 順序功能圖 輸煤機(jī)組的控制過程分為自動(dòng)和手動(dòng)控制方式。在自動(dòng)控制模式下，要求各負(fù)載從 M6 到 M1 逆序自動(dòng)啟動(dòng)，并能從 M1 到 M6 順序自動(dòng)停止。同時(shí)，該輸煤機(jī)組還能在手動(dòng)控制模式下進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)，以便調(diào)試和維修。而且，該系統(tǒng)還能實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)、緊急停車和故障提醒功能，并有相應(yīng)的指示報(bào)警功能。根據(jù)此要求，本設(shè)計(jì)采用 SCR 指令編寫梯形圖程序 [9]。 輸煤機(jī)組的整個(gè)運(yùn)行過程可以用順序功能圖來描述。鍋爐車間輸煤機(jī)組控制系統(tǒng)的順序功能圖如圖 33 所示，該順序功能圖非常直觀， 清楚地面描述了鍋爐車間輸煤機(jī)組自動(dòng)工作的過程。 12 0初 始 狀 態(tài)2S A 1 2電 鈴 響 5 s5 s31 0 s4啟 動(dòng) M 6 并 保 持啟 動(dòng) M 5 并 保 持5啟 動(dòng) M 4 并 保 持1 0 s6啟 動(dòng) M 3 并 保 持1 0啟 動(dòng) M 2 并 保 持1 0 s1 0 s7啟 動(dòng) M 1 和 Y A并 保 持1 0 s9S B 21自 動(dòng) 運(yùn) 行S B 1M 1 和 Y A 停 止H L 3 滅 、 電 鈴 響 5 s5 s981 0 sH L 3 點(diǎn) 亮1 1M 2 停 止1 0 s1 2M 3 停 止1 0 s1 3M 4 停 止1 0 s1 4M 5 停 止1 0 s1 5M 6 停 止1 0 s 圖 33 輸煤機(jī)組自動(dòng)控制順序功能圖 程序設(shè)計(jì) 完成以上內(nèi)容緊接著即可對(duì)控制系統(tǒng)的運(yùn)行過程進(jìn)行相應(yīng)的梯形圖設(shè)計(jì)， STEP 7 Micro/WIN 編程軟件的界面如圖 34 所示。 13 圖 34 STEP 7 Micro/WIN 編程軟件主界面 使用 STEP 7 Micro/WIN 編程軟件編輯和修改程序是本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容之一，設(shè)計(jì)只采用了梯形圖編程，其語 句表和功能圖可以相互轉(zhuǎn)化。 （一）輸入編程元件 梯形圖的編程元件（編程元素）主要有線圈、觸