【導(dǎo)讀】由于早期的輸煤系統(tǒng)設(shè)計(jì)自動化水平不高，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)、性價比高等優(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、逆煤流停車功能。系統(tǒng)設(shè)計(jì)八個燃料煤倉，對系統(tǒng)的鍋爐及時。通過選擇多種適合的傳感器，對整個系統(tǒng)的皮帶機(jī)、煤倉以及現(xiàn)場進(jìn)行故障信號采集。通過將信號傳送給PLC實(shí)現(xiàn)故障處理，使系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。一個主站五個從站，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)簡潔和功能完善。

　　

【正文】 調(diào)試過程的查錯，也有利于功能程序以后的修改。所以建立符號表是 PLC 編程的良好習(xí)慣之一。 表 符號表 符號 地址 數(shù)據(jù)類型 符號 地址 數(shù)據(jù)類型 給煤啟動 BOOL 皮帶 C4A BOOL 給煤停止 BOOL 皮帶 C4B BOOL 煤倉擋板 1 反轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C5A BOOL 煤倉擋板 1 正轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C5B BOOL 煤倉擋板 2 反轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C6A BOOL 煤倉擋板 2 正轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C6B BOOL 煤倉擋板 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 煤倉擋板 3 正轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C7B BOOL 煤倉擋板 4 反轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C8A BOOL 煤倉擋板 4 正轉(zhuǎn) BOOL 皮帶 C8B BOOL 煤倉擋板 5 反轉(zhuǎn) BOOL 擋板 1 反轉(zhuǎn) BOOL 煤倉擋板 5 正轉(zhuǎn) BOOL 擋板 1 正轉(zhuǎn) BOOL 煤倉擋板 6 反轉(zhuǎn) BOOL 擋板 2 反轉(zhuǎn) BOOL 煤倉擋板 6 正轉(zhuǎn) BOOL 擋板 2 正轉(zhuǎn) BOOL 煤倉擋板 7 反轉(zhuǎn) BOOL 擋板 3 反轉(zhuǎn) BOOL 煤倉擋板 7 正轉(zhuǎn) BOOL 擋板 3 正轉(zhuǎn) BOOL 煤倉擋板 8 反轉(zhuǎn) BOOL 擋板 4 反轉(zhuǎn) BOOL 煤倉擋板 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 手動控制 BOOL 皮帶 C1B BOOL 系統(tǒng)工作 BOOL 皮帶 C2A BOOL 卸煤啟動 BOOL 皮帶 C2B BOOL 卸煤停止 BOOL 皮帶 C3A BOOL 自動控制 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颍F(xiàn)在以其中一條皮帶機(jī)為例，對電機(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 圖 星三角啟動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解釋 L L L3 380 交流電 FA 保險絲 QAL 斷路器 S1 手動啟動開關(guān) QA3 三角啟動 S2 手動停車開關(guān) QA2 星型啟動 SW 兩項(xiàng)轉(zhuǎn)換開關(guān) QA5 傳感器報(bào)警動作 KM12 自 動停止 KF 延時繼電器 KM11 自動啟動 QA1 繼電器 QA4 前部動作 由上圖可知：當(dāng)電機(jī)切換到自動路時， PLC 給 KM11 一個脈沖信號 ，則 QA1 自鎖住， QA2開始接通，同時延時繼電器開始延時，當(dāng) KF 延時到的時候，斷 QA2，接通 QA3，從而完成由星啟動到三角啟動的過程。 需要停車的時候， PLC 給 KM12 一個脈沖信號，使電路斷開，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)換開關(guān)，安裝在現(xiàn)場，當(dāng)需要手動時候到現(xiàn)場進(jìn)行轉(zhuǎn)動按鈕，不需要的時候轉(zhuǎn)換到自動回路。 電機(jī)啟動可分為重載啟動和 輕載啟 動 ，輕載啟動 是正常的啟動 方式，它對電動機(jī)繞組不會造成破壞性影響；重載啟動是一種不得 已 而 為之的啟動方式。在需要重載啟動時，必須改變電動機(jī)的啟動方式，即不能直接的全壓啟動。目前比較實(shí)用的方式有：變頻啟動（交流電動機(jī)），降壓啟動（交直流均可），轉(zhuǎn)子串電阻啟動（繞線轉(zhuǎn)子適用），星三角轉(zhuǎn)換啟動（屬于降壓啟動的一種）。 星型起動的目的是降低電機(jī)的起動電流，減少對電網(wǎng)的沖擊。星型起動時，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），待電動機(jī)轉(zhuǎn)速接近額定轉(zhuǎn)速時，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 星 三角轉(zhuǎn)換啟動就是在啟動瞬 間，通過控制外圍接觸器，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)啟動后（并為達(dá)到額定），通過控制外圍接觸器，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)到限流啟動或限制沖擊電流的目的。星三角降壓起動設(shè)備簡單，成本較低，但起動轉(zhuǎn)矩較小，所以只適用于空載或輕載起動的電動機(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 。 圖 電機(jī)正反轉(zhuǎn) 控制線路 表 電機(jī)正反轉(zhuǎn)符號表 L L L3 380 交流電 FA 保險絲 QAL 斷路器 S1 手動 正轉(zhuǎn)啟動按鈕 QA1 正轉(zhuǎn) S2 手動正 轉(zhuǎn)停車按鈕 QA2 反轉(zhuǎn) SW SW2 兩項(xiàng)轉(zhuǎn)換開關(guān) QA4 傳感器報(bào)警動作 QA5 前部動作 S3 手動反轉(zhuǎn)啟動 S4 手動反轉(zhuǎn)停止 KM11 自動正轉(zhuǎn)啟動 KM12 自動正轉(zhuǎn)停止 KM21 自首反轉(zhuǎn)啟動 KM22 自動反轉(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 啟動備用皮帶的時候，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，控制回路分為手動和自動兩種切換方式。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 手動時，點(diǎn)動 S1，則 QA1 自鎖，此時完成電機(jī)正轉(zhuǎn)電路的接通。 當(dāng)點(diǎn)動 S2 時，完成電機(jī)的停車。 控制回路中實(shí)現(xiàn)互鎖功能，使電機(jī)不能同時接收到正轉(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刂茡醢鍎幼鞯奈恢茫?當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度 （ 稱為 “ 步距角 ”）， 它的旋轉(zhuǎn)是以 固定的角度一步一步運(yùn)行的?？梢酝ㄟ^控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的速度和加速度，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)，利用其沒有積累誤差 （ 精度為 100%） 的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(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)檢測報(bào)警流程圖，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用檢測啟動功能有效保護(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)啟動功能，目的是為了檢測啟動前是否存在故障以及各開關(guān)是否復(fù)位，也就是系統(tǒng)自 檢測位置初始化工程。然后啟動皮帶程序。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)啟動完成以后，對工作的系統(tǒng)進(jìn)行檢測，依次進(jìn)行速度檢測、跑偏檢測、煙霧檢測、溫度檢測、撕帶檢測、液壓檢測、煤位檢測。如果出現(xiàn)故障則發(fā)生報(bào)警。發(fā)生報(bào)警以后，一個周期檢測完成之后，這個周期是很短的，如果有報(bào)警則停車并結(jié)束，如果沒有問題則進(jìn)行下一周期檢測。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 系統(tǒng)檢測報(bào)警流程圖 開始程序初始化系統(tǒng)自檢正常封鎖輸出并報(bào)警 故障處理初始化位置檢測完成進(jìn)入初始化狀態(tài)啟動皮帶機(jī)程序過熱 ?堆煤 ？跑偏 ？煙霧 ？撕帶 ？油壓超限 ？煤位超限 ?停車結(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 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 CPU，四個 IM153 作為 DP 從站控制，每個電機(jī)以及電機(jī)附近的傳感器接線均接到對應(yīng)最近的 DP 從站對應(yīng)的數(shù)字模塊和模擬塊上，最后利用 DP 總線通訊。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)場總線是信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展在控制領(lǐng)域的具體體現(xiàn)，是自動化發(fā)展的重要組成部分。因其具有數(shù)字化、開放性、分散性以及現(xiàn)場環(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)場總線系 統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡化，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，由于現(xiàn)場總線設(shè)備的智能化、數(shù)字化，與模擬信號相比，它從根本上提高了測量和控制的精度，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 總線是最為流行的現(xiàn)場總線技術(shù)之一，世界上許多自動化產(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、交通燈自動化領(lǐng)域。PROFIBUS_DP 是 PROFIBUS 總線經(jīng)過優(yōu)化的高速通訊總線。特別適合裝置一級控制系統(tǒng)與分散I/O 之間通訊總線周 期一般小于 10ms。本設(shè)計(jì)采用 PROFIBUS_DP 作為現(xiàn)場總線形式。 PROFIBUS 是一個既簡單，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)控制對象控制對象 控制對象 控制對象 控制對象以太網(wǎng) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 25 頁 ~12Mb 范圍內(nèi)選擇，且當(dāng)總線系統(tǒng)啟動時，所有連到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度?？偩€按令牌方法存取。即在一個邏輯環(huán)中，激活了主站取得在一個確定時間窗口的發(fā)送資格。在這個時間內(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裝置進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。對于可變速傳動，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)過程數(shù)據(jù)對象。這個通訊通道稱為標(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、寫參數(shù)值。 當(dāng)總線啟動時，用于 PROFIBUS 主站到尋址傳動裝置的 PPO 類型可以被選用。選用那種類型的 PPO，取決于自動化網(wǎng)絡(luò)中傳動裝置的性能和功能要求。在本設(shè)計(jì)中，兩組整流器和勵磁整流器均選擇 PPO5 類型。即：可傳傳輸 PKW 參數(shù)，又可傳輸十個 PZD 過程數(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)，因而在傳動系統(tǒng)可設(shè)定一個參數(shù)請求任務(wù)。一旦這個任務(wù)唄處理，傳動系統(tǒng)發(fā)回一個應(yīng)答。在收到這個應(yīng)答之前，主站沒有設(shè)定新的任務(wù)，即沒有其他內(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)選用型號為 6ES7 3152EH13OABO/ 模塊化 CPU，作為 DP 主站，