【導(dǎo)讀】由于早期的輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動(dòng)化水平不高，人工作業(yè)量大，維護(hù)困難等缺點(diǎn)，因此與現(xiàn)代化工業(yè)需求不相適應(yīng)。操作維護(hù)方便、抗干擾能力強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。設(shè)置十六條皮帶機(jī)互為備用，實(shí)現(xiàn)卸煤程。序與給煤程序的順煤流啟動(dòng)、逆煤流停車(chē)功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)八個(gè)燃料煤倉(cāng)，對(duì)系統(tǒng)的鍋爐及時(shí)。通過(guò)選擇多種適合的傳感器，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的皮帶機(jī)、煤倉(cāng)以及現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行故障信號(hào)采集。通過(guò)將信號(hào)傳送給PLC實(shí)現(xiàn)故障處理，使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。一個(gè)主站五個(gè)從站，完成系統(tǒng)的通訊功能。本文設(shè)計(jì)的基于PLC的輸煤控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，最后通過(guò)模擬仿真實(shí)現(xiàn)PLC控制功能；先進(jìn)的PLC技術(shù)和通訊技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)簡(jiǎn)潔和功能完善。

　　

【正文】 調(diào)試過(guò)程的查錯(cuò)，也有利于功能程序以后的修改。所以建立符號(hào)表是 PLC 編程的良好習(xí)慣之一。 表 符號(hào)表 符號(hào) 地址 數(shù)據(jù)類(lèi)型 符號(hào) 地址 數(shù)據(jù)類(lèi)型 給煤?jiǎn)?dòng) BOOL 皮帶 C4A BOOL 給煤停止 BOOL 皮帶 C4B BOOL 煤倉(cāng)擋板 1 反轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C5A BOOL 煤倉(cāng)擋板 1 正轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C5B BOOL 煤倉(cāng)擋板 2 反轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C6A BOOL 煤倉(cāng)擋板 2 正轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C6B BOOL 煤倉(cāng)擋板 3 反轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C7A BOOL L +0213457602134576M PLC AIVC +GNDAAAAVVVV6ES7 3317KF010AB0 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 煤倉(cāng)擋板 3 正轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C7B BOOL 煤倉(cāng)擋板 4 反轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C8A BOOL 煤倉(cāng)擋板 4 正轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C8B BOOL 煤倉(cāng)擋板 5 反轉(zhuǎn) BOOL 擋板 1 反轉(zhuǎn) BOOL 煤倉(cāng)擋板 5 正轉(zhuǎn) BOOL 擋板 1 正轉(zhuǎn) BOOL 煤倉(cāng)擋板 6 反轉(zhuǎn) BOOL 擋板 2 反轉(zhuǎn) BOOL 煤倉(cāng)擋板 6 正轉(zhuǎn) BOOL 擋板 2 正轉(zhuǎn) BOOL 煤倉(cāng)擋板 7 反轉(zhuǎn) BOOL 擋板 3 反轉(zhuǎn) BOOL 煤倉(cāng)擋板 7 正轉(zhuǎn) BOOL 擋板 3 正轉(zhuǎn) BOOL 煤倉(cāng)擋板 8 反轉(zhuǎn) BOOL 擋板 4 反轉(zhuǎn) BOOL 煤倉(cāng)擋板 8 正轉(zhuǎn) BOOL 擋板 4 正轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 1 選擇 BOOL 擋板 5 反轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 2 選擇 BOOL 擋板 5 正轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 3 選擇 BOOL 擋板 6 反轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 4 選擇 BOOL 擋板 6 正轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 5 選擇 BOOL 擋板 7 反轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 6 選擇 BOOL 擋板 7 正轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 7 選擇 BOOL 擋板 8 反轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 8 選擇 BOOL 擋板 8 正轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C1A BOOL 手動(dòng)控制 BOOL 皮帶 C1B BOOL 系統(tǒng)工作 BOOL 皮帶 C2A BOOL 卸煤?jiǎn)?dòng) BOOL 皮帶 C2B BOOL 卸煤停止 BOOL 皮帶 C3A BOOL 自動(dòng)控制 BOOL 皮帶 C3B BOOL 主回路和控制回路設(shè)計(jì) 皮帶的主回路與控制回路設(shè)計(jì) 由于本設(shè)計(jì)皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向?yàn)橥?，現(xiàn)在以其中一條皮帶機(jī)為例，對(duì)電機(jī)主回路和輔助回路進(jìn)行設(shè)計(jì)。電路圖如 。 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 20 頁(yè) 圖 星三角啟動(dòng)主回路與控制回路電路圖 表 星三角控制回路與主回路符號(hào)解釋 L L L3 380 交流電 FA 保險(xiǎn)絲 QAL 斷路器 S1 手動(dòng)啟動(dòng)開(kāi)關(guān) QA3 三角啟動(dòng) S2 手動(dòng)停車(chē)開(kāi)關(guān) QA2 星型啟動(dòng) SW 兩項(xiàng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) QA5 傳感器報(bào)警動(dòng)作 KM12 自 動(dòng)停止 KF 延時(shí)繼電器 KM11 自動(dòng)啟動(dòng) QA1 繼電器 QA4 前部動(dòng)作 由上圖可知：當(dāng)電機(jī)切換到自動(dòng)路時(shí)， PLC 給 KM11 一個(gè)脈沖信號(hào) ，則 QA1 自鎖住， QA2開(kāi)始接通，同時(shí)延時(shí)繼電器開(kāi)始延時(shí)，當(dāng) KF 延時(shí)到的時(shí)候，斷 QA2，接通 QA3，從而完成由星啟動(dòng)到三角啟動(dòng)的過(guò)程。 需要停車(chē)的時(shí)候， PLC 給 KM12 一個(gè)脈沖信號(hào)，使電路斷開(kāi)，后面相應(yīng)繼電器完成斷路的要求。 本設(shè)計(jì)輔助回路設(shè)計(jì)了兩項(xiàng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)，安裝在現(xiàn)場(chǎng)，當(dāng)需要手動(dòng)時(shí)候到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)按鈕，不需要的時(shí)候轉(zhuǎn)換到自動(dòng)回路。 電機(jī)啟動(dòng)可分為重載啟動(dòng)和 輕載啟 動(dòng) ，輕載啟動(dòng) 是正常的啟動(dòng) 方式，它對(duì)電動(dòng)機(jī)繞組不會(huì)造成破壞性影響；重載啟動(dòng)是一種不得 已 而 為之的啟動(dòng)方式。在需要重載啟動(dòng)時(shí)，必須改變電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式，即不能直接的全壓?jiǎn)?dòng)。目前比較實(shí)用的方式有：變頻啟動(dòng)（交流電動(dòng)機(jī)），降壓?jiǎn)?dòng)（交直流均可），轉(zhuǎn)子串電阻啟動(dòng)（繞線(xiàn)轉(zhuǎn)子適用），星三角轉(zhuǎn)換啟動(dòng)（屬于降壓?jiǎn)?dòng)的一種）。 星型起動(dòng)的目的是降低電機(jī)的起動(dòng)電流，減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊。星型起動(dòng)時(shí)，加在定子每相繞組上的電壓為電源電壓的根 三 分之一倍（ 220V），待電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，轉(zhuǎn)為三角形運(yùn)轉(zhuǎn)。 QAM~QA 3QA 2BBL1 23 4QA 1QA 4SWS 1QA 1S 2KM 11QA 5QA 2KFQA 3KFQA 3QA 3KFQA 2NFA KM 12QA 12020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 21 頁(yè) 星 三角轉(zhuǎn)換啟動(dòng)就是在啟動(dòng)瞬 間，通過(guò)控制外圍接觸器，使三相定子繞組一端短接，構(gòu)成 Y 型接法，即星型接法，在電機(jī)啟動(dòng)后（并為達(dá)到額定），通過(guò)控制外圍接觸器，將星型短接去除，三相首位連接，構(gòu)成閉合三角形形式，即三角形接法，此時(shí)才達(dá)到額定運(yùn)行狀態(tài)。星型接法電流大概為三角形接法的 1/3，達(dá)到限流啟動(dòng)或限制沖擊電流的目的。星三角降壓起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單，成本較低，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較小，所以只適用于空載或輕載起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)。 擋板電機(jī)設(shè)計(jì) 由于本系統(tǒng)使用備用皮帶，當(dāng)啟用備用皮帶的時(shí)候必須有擋板將煤流引到備用皮帶上，擋板的電機(jī)設(shè)計(jì)必須設(shè)計(jì)為正反轉(zhuǎn)。其電路圖 見(jiàn) 。 圖 電機(jī)正反轉(zhuǎn) 控制線(xiàn)路 表 電機(jī)正反轉(zhuǎn)符號(hào)表 L L L3 380 交流電 FA 保險(xiǎn)絲 QAL 斷路器 S1 手動(dòng) 正轉(zhuǎn)啟動(dòng)按鈕 QA1 正轉(zhuǎn) S2 手動(dòng)正 轉(zhuǎn)停車(chē)按鈕 QA2 反轉(zhuǎn) SW SW2 兩項(xiàng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān) QA4 傳感器報(bào)警動(dòng)作 QA5 前部動(dòng)作 S3 手動(dòng)反轉(zhuǎn)啟動(dòng) S4 手動(dòng)反轉(zhuǎn)停止 KM11 自動(dòng)正轉(zhuǎn)啟動(dòng) KM12 自動(dòng)正轉(zhuǎn)停止 KM21 自首反轉(zhuǎn)啟動(dòng) KM22 自動(dòng)反轉(zhuǎn)停止 由于輸煤系統(tǒng)的皮帶機(jī)采用備用，所以輸煤進(jìn)料口在 啟動(dòng)備用皮帶的時(shí)候，必須由擋板將落料口切換到備用皮帶上，擋板電機(jī)必須分為正反轉(zhuǎn)，才能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 如上圖 所示，電機(jī)主回路接 380V 交流電，控制回路分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種切換方式。QAM~QA 3BBQA 2L 1 L 2 L 3L1 23 4QA 1QA 4SW 1S 1QA 1S 2KM 11NFA1 23 4SW 1S 4S 3QA 2QA 4QA 1QA 2QA 2KM 21QA 1KM 12QA 2KM 212020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 22 頁(yè) 手動(dòng)時(shí)，點(diǎn)動(dòng) S1，則 QA1 自鎖，此時(shí)完成電機(jī)正轉(zhuǎn)電路的接通。 當(dāng)點(diǎn)動(dòng) S2 時(shí)，完成電機(jī)的停車(chē)。 控制回路中實(shí)現(xiàn)互鎖功能，使電機(jī)不能同時(shí)接收到正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)的命令。 當(dāng)然此系統(tǒng)設(shè)計(jì)中電機(jī)必須選擇步進(jìn)電機(jī)，因?yàn)樾枰刂茡醢鍎?dòng)作的位置， 當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度 （ 稱(chēng)為 “ 步距角 ”）， 它的旋轉(zhuǎn)是以 固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒(méi)有積累誤差 （ 精度為 100%） 的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開(kāi)環(huán)控制。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)工作流程圖 如圖 是 系統(tǒng)檢測(cè)報(bào)警流程圖，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用檢測(cè)啟動(dòng)功能有效保護(hù)輸煤系統(tǒng)的各種故障，并做到報(bào)警。首先需要系統(tǒng)完成的是系統(tǒng)預(yù)啟動(dòng)功能，目的是為了檢測(cè)啟動(dòng)前是否存在故障以及各開(kāi)關(guān)是否復(fù)位，也就是系統(tǒng)自 檢測(cè)位置初始化工程。然后啟動(dòng)皮帶程序。皮帶程序包括：卸煤皮帶程序、給煤皮帶程序、擋板控制程序。預(yù)啟動(dòng)完成以后，對(duì)工作的系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)，依次進(jìn)行速度檢測(cè)、跑偏檢測(cè)、煙霧檢測(cè)、溫度檢測(cè)、撕帶檢測(cè)、液壓檢測(cè)、煤位檢測(cè)。如果出現(xiàn)故障則發(fā)生報(bào)警。發(fā)生報(bào)警以后，一個(gè)周期檢測(cè)完成之后，這個(gè)周期是很短的，如果有報(bào)警則停車(chē)并結(jié)束，如果沒(méi)有問(wèn)題則進(jìn)行下一周期檢測(cè)。從而保證系統(tǒng)的正常工作。 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 23 頁(yè) 系統(tǒng)檢測(cè)報(bào)警流程圖 開(kāi)始程序初始化系統(tǒng)自檢正常封鎖輸出并報(bào)警 故障處理初始化位置檢測(cè)完成進(jìn)入初始化狀態(tài)啟動(dòng)皮帶機(jī)程序過(guò)熱 ?堆煤 ？跑偏 ？煙霧 ？撕帶 ？油壓超限 ？煤位超限 ?停車(chē)結(jié)束報(bào)警報(bào)警YYNNNNNNNNYYYYYNYYN報(bào)警報(bào)警報(bào)警報(bào)警報(bào)警2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 24 頁(yè) 系統(tǒng)通訊功能 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 PLC 之間通訊一般采用以太網(wǎng)或者利用 DP 從站進(jìn)行通訊，本例中采用 DP 從站進(jìn)行通訊。采用一個(gè) CPU，四個(gè) IM153 作為 DP 從站控制，每個(gè)電機(jī)以及電機(jī)附近的傳感器接線(xiàn)均接到對(duì)應(yīng)最近的 DP 從站對(duì)應(yīng)的數(shù)字模塊和模擬塊上，最后利用 DP 總線(xiàn)通訊。完成系統(tǒng)的通訊功能。 通訊網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成與分析 [3] 現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展在控制領(lǐng)域的具體體現(xiàn)，是自動(dòng)化發(fā)展的重要組成部分。因其具有數(shù)字化、開(kāi)放性、分散性以及現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性的特點(diǎn)而獲得了非常廣泛的應(yīng)用。特別是現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，使控制系統(tǒng)從設(shè)計(jì)、安裝、投入到正常運(yùn)行及維護(hù)體現(xiàn)了巨大的優(yōu)越性。同時(shí)，由于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)設(shè)備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號(hào)相比，它從根本上提高了測(cè)量和控制的精度，減少了傳送誤差，實(shí)現(xiàn)側(cè)底的分散控制，系統(tǒng)的可靠性得到提高。目前 PROFIBUS 總線(xiàn)是最為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)之一，世界上許多自動(dòng)化產(chǎn)品生產(chǎn)商都為他們的成品提供了 PROFIBUS 接口，它廣泛應(yīng)用于工礦、電力、能源、交通燈自動(dòng)化領(lǐng)域。PROFIBUS_DP 是 PROFIBUS 總線(xiàn)經(jīng)過(guò)優(yōu)化的高速通訊總線(xiàn)。特別適合裝置一級(jí)控制系統(tǒng)與分散I/O 之間通訊總線(xiàn)周 期一般小于 10ms。本設(shè)計(jì)采用 PROFIBUS_DP 作為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)形式。 PROFIBUS 是一個(gè)既簡(jiǎn)單，又便宜，并且有較高傳輸速度的設(shè)備。 PROFIBUS 傳送速度可在上位機(jī)打印機(jī)PLC 300IM 153[ 5 ]IM 153[ 1 ]IM 153[ 2 ]IM 153[ 3 ]IM 153[ 4 ]PROFIBUS _ DP以太網(wǎng)控制對(duì)象控制對(duì)象 控制對(duì)象 控制對(duì)象 控制對(duì)象以太網(wǎng) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁(yè) ~12Mb 范圍內(nèi)選擇，且當(dāng)總線(xiàn)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，所有連到總線(xiàn)上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度?？偩€(xiàn)按令牌方法存取。即在一個(gè)邏輯環(huán)中，激活了主站取得在一個(gè)確定時(shí)間窗口的發(fā)送資格。在這個(gè)時(shí)間內(nèi)主站與其他從站進(jìn)行通訊。 PROFIBUS_DP 主要使用主從方式，通常周期性地與傳動(dòng)裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。對(duì)于可變速傳動(dòng)，在 PROFIBUS 程序文件中，周期型通 道的可用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被定義為參數(shù)過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)象。這個(gè)通訊通道稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)通道?？捎脭?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分成不同的兩部分，且能用報(bào)文分別傳送： 過(guò)程數(shù)據(jù)（ PZD）部分，包括控制字、設(shè)定值、狀態(tài)值和實(shí)際值。 PKW 參數(shù)部分用于讀、寫(xiě)參數(shù)值。 當(dāng)總線(xiàn)啟動(dòng)時(shí)，用于 PROFIBUS 主站到尋址傳動(dòng)裝置的 PPO 類(lèi)型可以被選用。選用那種類(lèi)型的 PPO，取決于自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)中傳動(dòng)裝置的性能和功能要求。在本設(shè)計(jì)中，兩組整流器和勵(lì)磁整流器均選擇 PPO5 類(lèi)型。即：可傳傳輸 PKW 參數(shù)，又可傳輸十個(gè) PZD 過(guò)程數(shù)據(jù)。 利用 PKW 結(jié)構(gòu)（在 PPO 型 1， 2 和 5）可以改變 參數(shù)數(shù)值和讀出參數(shù)，因而在傳動(dòng)系統(tǒng)可設(shè)定一個(gè)參數(shù)請(qǐng)求任務(wù)。一旦這個(gè)任務(wù)唄處理，傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)回一個(gè)應(yīng)答。在收到這個(gè)應(yīng)答之前，主站沒(méi)有設(shè)定新的任務(wù)，即沒(méi)有其他內(nèi)容的任務(wù)，而進(jìn)行重復(fù)舊的任務(wù)。 主控制網(wǎng) 系統(tǒng)選用型號(hào)為 6ES7 3152EH13OABO/ 模塊化 CPU，作為 DP 主站，