【正文】 在設(shè)計(jì)中強(qiáng)化了 PLC 的抗干擾能力，使之能抗諸如電噪聲、電源波動(dòng)、振動(dòng)、電。同時(shí)，由于 PLC 采用存儲(chǔ)邏輯，其控制邏輯以程序方式存儲(chǔ)在內(nèi)存中，當(dāng)生產(chǎn)工藝改變或生產(chǎn)設(shè)備更新時(shí)，不必改變 PLC 的硬件，只需改變程序，改變控制邏輯，其連線少，體積小，加之 PLC 中每只軟繼電器的觸點(diǎn)數(shù)理論上無(wú)限制，因此，靈活性和擴(kuò)展性都很好。 PLC 的特點(diǎn) 通用性強(qiáng)、靈活性好、功能齊全 PLC 是專為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的，具有面向工業(yè)控制的鮮明特 點(diǎn)。 數(shù)據(jù)處理 現(xiàn)代 PLC 具有數(shù)學(xué)運(yùn)算（含矩陣運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。 PLC 還可與其它智能控制設(shè)備（如變頻器、數(shù)控裝置）實(shí)現(xiàn)通信。 網(wǎng)絡(luò)通信 現(xiàn)代 PLC 具有網(wǎng)絡(luò)通信的功能，它既可以對(duì)遠(yuǎn)程 I/O 進(jìn)行控制，又能實(shí)現(xiàn) PLC與計(jì)算機(jī)之間的通信，從而構(gòu)成“集中管理，分散控制”的分布式控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化。計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值可以由用戶在編寫(xiě)程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開(kāi)關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)控制。 PLC 提供了定位模塊、脈沖輸出模塊等智能模塊，以實(shí)現(xiàn)各種需求的定位控制。 定時(shí)、定位、計(jì)數(shù)控制 PLC 具有定時(shí)控制的功能，它為用戶提供了若干個(gè)定時(shí)器，定時(shí)器的時(shí)間可以由用戶在編寫(xiě)程序時(shí)設(shè)定，也可以用撥盤開(kāi)關(guān)在外部設(shè)定，實(shí)現(xiàn)定時(shí)或延時(shí)控制。 閉環(huán)過(guò)程控制 使用 PLC 不僅可以對(duì)模擬量進(jìn)行開(kāi)環(huán)控制，而且還可以進(jìn)行閉環(huán)控制。 模擬量控制 在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液 位和速度等都是模擬量。 PLC 具有強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力，它提供了與、或、非等各種邏輯指令，可實(shí)現(xiàn)繼電器觸點(diǎn)的串聯(lián)、并聯(lián)和串并聯(lián)等各種連接的開(kāi)關(guān)控制，常用于取代傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)。 PLC 的功能特點(diǎn) PLC 的功能 隨著自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的迅速發(fā)展， PLC 的功能日益增多。 系統(tǒng)向標(biāo)準(zhǔn)化和開(kāi)放化方向發(fā)展，以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，在 windows 平臺(tái)上開(kāi)發(fā)符合全新一體化開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的 PLC。以此來(lái)提高產(chǎn)品的性能和降低產(chǎn)品的成本，提高產(chǎn)品的易用性和專業(yè)化水平。這個(gè) 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 21 頁(yè) 時(shí)期發(fā)展了大型機(jī)和超小型機(jī)、誕生了各種各樣的特殊功能單元、生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元，使應(yīng)用可編程控制器的工業(yè)控制設(shè)備的配套更加容易。在這時(shí)期， PLC在處理模擬量能力、數(shù)字運(yùn)算能力、人機(jī)接口能力和網(wǎng)絡(luò)能力得到大幅度提高， PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，在某些應(yīng)用上取代了在過(guò)程控制領(lǐng)域處于統(tǒng)治地位的 DCS系統(tǒng)。這標(biāo)志著可編程控制器已步入成熟階段。 20 世紀(jì) 80 年代初，可編程控制器在先進(jìn)工業(yè)國(guó)家中已獲得廣泛應(yīng)用。 20 世紀(jì) 70 年代中末期，可編程控制器進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)已全面引入可編程控制器中，使其功能發(fā)生了飛躍。人們很快將其引入可編程控制器，使 PLC 增加了運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送及處理等功能，完成了真正具有計(jì)算機(jī)特征的工業(yè)控制裝置。 1969 年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出了第一臺(tái)可編程控制器，在美國(guó)通用汽車公司的生產(chǎn)線上試用成功 。它采用可以編制程序的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計(jì)時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過(guò)數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 20 頁(yè) 第三章 硬件設(shè)計(jì) PLC 概述 技術(shù)的概念 PLC 即可編程控制器（ Programmable logic Controller），是指以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。將 IWLAN/PB Link PN IO 作為代理服務(wù)器使用，可以更大程度地使用現(xiàn)有 PROFIBUS 設(shè)備，并使其成為 PROFINET 應(yīng)用的一部分。 本文采用其第一個(gè)應(yīng)用。 ● SCALANCE W788xPRO/RR 可用作兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的無(wú)線網(wǎng)橋。該設(shè)備適合以下應(yīng)用： ● SCALANCE W788xPRO/RR 在其傳輸范圍內(nèi)將數(shù)據(jù)由一個(gè)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)不需要連接到有線以太網(wǎng)。 由于砂石加工廠位于水電站大壩下， 環(huán)境復(fù)雜， 布線困難，因此 中控室和各車間之間采用 無(wú)線通信 ， 使用西門子無(wú)線接入點(diǎn)模塊 SCALANCE W7881RR和 IWLAN/PB LINK PN IO。每個(gè)子系統(tǒng)包括一個(gè) DPMI．指定的若干從站及可能的 DPM2 設(shè)備。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 19 頁(yè) ⑤ 多主站系統(tǒng)：總線上連有多個(gè)主站。 ③ DP 從站： DP 從站是進(jìn)行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設(shè)備（ I/O 設(shè)備．驅(qū)動(dòng)器． HMI．閥門等）。典型的 DPM1 如 PLC 或 PC。在同一總線上最多可連接 126 個(gè)站點(diǎn)。 DP 從站是帶二進(jìn)制值或模擬量輸入輸出的驅(qū)動(dòng)器、 閥門等；同時(shí)也可以是智能從站，即從站支持可編程，一般智能從站即另外一個(gè) PLC 主機(jī)。 設(shè)備類型：第二類 DP 主站（ DPM2）是可進(jìn)行編程、組態(tài)、 診斷的設(shè)備。通過(guò)總線給 DP 從站賦予地址。強(qiáng)大的診斷功能，三級(jí)診斷診斷信息。各 DP 從站的動(dòng)態(tài)激活和可激活。同步模式：輸出同步；鎖定模式：輸入同步。循環(huán)主－從用戶數(shù)據(jù)傳送和非循環(huán)主－主數(shù)據(jù)傳送。最多可用 32 個(gè)主站，總的站數(shù)可達(dá) 127 個(gè)（多主）。總線上最多站點(diǎn)（主－從設(shè)備）數(shù)為 126。 總線存取：各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主－從傳送。 傳輸技術(shù)： RS－ 485 雙絞線．雙線電纜或光纜。總線循環(huán)時(shí)間必須要比主站（ PLC）程序循環(huán)時(shí)間短。 用于現(xiàn)場(chǎng)層的高速數(shù)據(jù)傳送。 Porfibus 支持主 —從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。由 Profibus Dp、 Profibus FMS、 ProfibusPA 組成了 Profibus 系列。 Profibus是作為德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) DIN 19245 和歐洲標(biāo)準(zhǔn) prEN 50170 的現(xiàn)場(chǎng)總線。 PROFIBUS – DP 的 DP 即 Decentralized Periphery。 在設(shè)備層使用西門子 ProfiBusDP 現(xiàn)場(chǎng)總線 ， 現(xiàn)場(chǎng)控制站點(diǎn)和中控室站點(diǎn)采用無(wú)線通信的方式進(jìn)行連接。在現(xiàn)場(chǎng)級(jí)使用的設(shè)備提供過(guò)程值和消息等，并且也向設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)命令。根據(jù)性能要求，主要的網(wǎng)絡(luò)類型是工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)場(chǎng)總線。 在單元級(jí)， 處理自動(dòng)化任務(wù)。在這種網(wǎng)絡(luò)中的站數(shù)可以超過(guò) 1000。其級(jí)別一般可分如下幾級(jí)： 在管理級(jí)，處理影響整個(gè)操作的任務(wù)，它包括歸檔，處理，求和過(guò)程與消息的匯報(bào)。在發(fā)送端，通過(guò)調(diào)制把數(shù)字信 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 17 頁(yè) 號(hào)變換成一定頻帶范 圍的模擬信號(hào)，以適應(yīng)在模擬信道上傳輸；在接收端，通過(guò)解調(diào)手段進(jìn)行相反變換，把模擬的調(diào)制信號(hào)復(fù)原為數(shù)字信號(hào)。 ，它要求信道具有較寬的通頻帶。 PLC 網(wǎng)絡(luò)中一般采用半雙工或全雙工通信方式。 工通信數(shù)據(jù)流可以在兩個(gè)方向上流動(dòng)，但同一時(shí)刻只限于一個(gè)方 向流動(dòng)。在 PLC網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)大多數(shù)采用串行方式。 的方式，即數(shù)據(jù)是一位一位順序傳送的，只用很少幾根通信線。其特點(diǎn)是傳輸速度快， 但由于一個(gè)并行數(shù)據(jù)有多少位二進(jìn)制位，就需要多少根傳輸線，因而成本較高，不宜進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信。 數(shù)據(jù)通信方式 數(shù)據(jù)通信主要采用并行通信和串行通信兩種方式。數(shù)字通信就是將數(shù)字信息通過(guò)適當(dāng)?shù)膫鬏斁€路，從一臺(tái)機(jī)器傳輸?shù)搅硪慌_(tái)機(jī)器，其任務(wù)是 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 16 頁(yè) 把地理位置不同的計(jì)算機(jī)和 PLC 及其他數(shù)字設(shè)備連接起來(lái)，高效率地完成數(shù)據(jù)的傳輸、信息交換和通信處理三大任務(wù)。它們之間交換的 信息是由“ 0”和“ 1”表示的數(shù)字信號(hào)。 通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，上位機(jī)與 PLC 的通信是比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它牽涉到如何將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備狀態(tài)和數(shù)據(jù)及時(shí)傳送到中央監(jiān)控中心，以便進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和管理。上位機(jī)和下位機(jī)通信數(shù)據(jù)量較大，因此對(duì)通信速率和容量有要求，而對(duì)實(shí)時(shí)性要求并不高，由于通信的主體工控機(jī)和 PLC 控制柜都安裝在同一 個(gè)控制室內(nèi)，由此使用工業(yè)以太網(wǎng)就能滿足要求。 通信功能要求 系統(tǒng)由上位和下位兩個(gè)部分組成，下位控制系統(tǒng)的控制站點(diǎn)多且分布范圍廣。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)可以選擇控制模式，在自動(dòng)控制模式下，監(jiān)控軟件主要用于監(jiān)視設(shè)備運(yùn)行情況，將設(shè)備的實(shí)時(shí)狀況反饋至監(jiān)控畫(huà)面。在手動(dòng)控制狀態(tài)下，可人工地對(duì)單個(gè)設(shè)備電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng) /停止操作，控制其它執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，以及必需的清潔、測(cè)試等操作。并將生產(chǎn)過(guò)程中重要的數(shù)據(jù)，以及設(shè)備的運(yùn)行情況等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送到上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)，使操作和管理人員能夠隨時(shí)掌握現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況。上述控制模式下，設(shè)備根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況自動(dòng)啟停，稱之為自動(dòng)聯(lián)鎖保護(hù)控制模式，在有些特殊情況，還要求系統(tǒng)能夠不考慮其他設(shè)備情況，而是由操作人員通過(guò)上位軟件直接對(duì)單臺(tái)設(shè)備進(jìn)行啟停，稱之為手動(dòng)控制模式。正常停機(jī)時(shí)，位于工藝流程上游的設(shè)備要先于下游設(shè)備停止，給料機(jī)先停機(jī)以保證沒(méi)有新的石料投入到系統(tǒng)，依次停機(jī)至最下游的膠帶輸送機(jī)。過(guò)程中涉及設(shè)備較多，且主要設(shè)備是通過(guò)膠帶輸送機(jī)連接在一起的，因此系統(tǒng)動(dòng)作時(shí)設(shè)備是相互關(guān)聯(lián)的，要按照所屬工 藝階段順序動(dòng)作，否則會(huì)出現(xiàn)堆料現(xiàn)象。因此自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能要求要分上位系統(tǒng)和下位系統(tǒng)兩個(gè)方面。系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)如圖 所示 ： 圖 2. 3 砂石加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 系統(tǒng)按照控制方式可以分為，現(xiàn)場(chǎng)就地控制和遠(yuǎn)程 PLC 控制兩種方式，當(dāng)系統(tǒng)處于現(xiàn)場(chǎng)就地控制方式時(shí)，設(shè)備的啟動(dòng)停止等功能通過(guò)安裝在生產(chǎn)車間的現(xiàn)場(chǎng) 控制箱直接操作，自動(dòng)控制系統(tǒng)的 PLC 程序不起作用，僅使用上位監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)視功能，查看現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行情況?？紤]砂石 加工生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境惡劣，布線不方便，而且即使鋪設(shè)有線電纜，也會(huì)頻繁出現(xiàn)故障，因此現(xiàn)場(chǎng)站點(diǎn)和中控室的通信需要采用無(wú)線的方式。 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 12 頁(yè) 表 2. 2砂石加工系統(tǒng)設(shè)備表 車間名 設(shè)備名稱 規(guī)格型號(hào) 數(shù)量 功率 (mm) 粗碎車間 振動(dòng)給料機(jī) GZT1356 1 37 鄂式破碎機(jī) ASJE4836 1 160 半成品料堆 電磁振動(dòng)給料機(jī) GZ8 3 2 中碎車間 除鐵器 MCQ3100L 1 圓錐破碎機(jī) GP300S 1 250 第一篩分車間 圓振動(dòng)篩 3YKR2460 1 37 細(xì)碎車間 除鐵器 MCQ3100L 1 電磁振動(dòng)給料機(jī) G26 1 2 圓錐破碎機(jī) GP11F 1 160 超細(xì)碎車間 除鐵器 MCQ3100L 2 電磁振動(dòng)給料機(jī) G27 2 2 立軸沖擊破碎機(jī) B7150 2 2 160 圖 2. 3 控制回路電氣設(shè)計(jì)圖 設(shè)計(jì)（論文）專用紙 第 13 頁(yè) 系統(tǒng)功能 砂石加工系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)由中央控制室和現(xiàn)場(chǎng)車間控制兩部分組成，其中中央控制室用來(lái)監(jiān)視整個(gè)生產(chǎn)流程，總覽所有車間的全部信息，并完成對(duì)生產(chǎn)的統(tǒng)一控制過(guò)程，中央控制室由安裝有專業(yè)組態(tài)監(jiān)控軟件的工控機(jī)和控制程序運(yùn)行的高性能 PLC 的控制柜組成。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)就是針對(duì)遠(yuǎn)程 PLC 控制方式進(jìn)行設(shè)計(jì)的。本次設(shè)計(jì)的砂石加工系統(tǒng)使用的設(shè)備情況如表 2. 2 所示 ： 電氣設(shè)計(jì)說(shuō)明 在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，每一臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備都配備單獨(dú)的配電柜，在配電柜內(nèi)控制回路的電氣設(shè)計(jì)如圖 2. 3 所示，設(shè)備的主接觸器 KM 的線圈是由繼電器 KA1 控制，由圖可知，設(shè)備的啟停有三路可以控制，分別是集中控制 臺(tái)，現(xiàn)場(chǎng)就地控制箱和遠(yuǎn)程 PLC 控制柜，集中控制臺(tái)將所有設(shè)備的啟停按鈕集中在一個(gè)操作臺(tái)上，系統(tǒng)處于集控臺(tái)控制方式下時(shí)，通過(guò)啟動(dòng)和停止按鈕可以直接操作，一般很少使用，因此不作為本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)功能要求。 (5)棒磨制砂機(jī) 棒磨制砂機(jī)利用電動(dòng)機(jī)及減速設(shè)備，驅(qū)動(dòng)裝有磨礦介質(zhì)的筒體回轉(zhuǎn)，利用離心力和摩擦力將磨礦介質(zhì)提升到一定高度后拋落，使被磨制的物料被粉碎，并通過(guò)溢流和連續(xù)給礦的力量將砂石排除機(jī)外，以進(jìn)行下一工序作業(yè)。 (3)圓振動(dòng)蹄 圓振動(dòng)蹄由振動(dòng)器、蹄網(wǎng)、蹄箱以及減震彈賛等部件組成，由電動(dòng)機(jī)通過(guò)皮帶帶動(dòng)安裝在蹄箱側(cè)板上的振動(dòng)器，從而產(chǎn)生離心慣性力，迫使蹄箱振動(dòng)，物料在蹄網(wǎng)網(wǎng)面