林 斌

（紫金山金銅礦，福建 龍巖 364200）

1 引言

隨著先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)在工礦企業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用，智能化生產(chǎn)已成為現(xiàn)今我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的一種必然趨勢(shì)。PLC控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，具有操作簡(jiǎn)單、體積小、安裝便捷、穩(wěn)定性高、安全性強(qiáng)、可拓展性強(qiáng)、維護(hù)便利等優(yōu)點(diǎn)，該技術(shù)編程簡(jiǎn)單方便，抗干擾能力強(qiáng)，在比較惡劣的環(huán)境中都能夠正常使用，在大多數(shù)自動(dòng)化控制領(lǐng)域中，PLC 技術(shù)都得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展［1-4］。通過(guò)引入PLC控制技術(shù)對(duì)碎礦車間破碎系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖控制，能實(shí)現(xiàn)單體設(shè)備由簡(jiǎn)單控制到遠(yuǎn)程集中聯(lián)鎖控制，實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制，提升了設(shè)備使用效率，并且能為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

2 礦石破碎工藝控制簡(jiǎn)介

振動(dòng)給料機(jī)、破碎機(jī)、皮帶運(yùn)輸機(jī)等設(shè)備是礦山企業(yè)破碎和運(yùn)輸?shù)V石的核心設(shè)備，承擔(dān)球磨機(jī)的原料供應(yīng)。顎式破碎機(jī)C100和JM1312、圓錐破碎機(jī)φ1750 共3臺(tái)、2YHA 4800*1800振動(dòng)篩1臺(tái)、皮帶機(jī)全長(zhǎng)534m。根據(jù)破碎車間工作環(huán)境差、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，可靠性要求高的特點(diǎn)原破碎系統(tǒng)采用傳統(tǒng)繼電器的控制方式，但是此種方式存在線路復(fù)雜、故障點(diǎn)多，維護(hù)檢修繁瑣等缺點(diǎn)。若使用PLC控制取代傳統(tǒng)的繼電器控制方式，簡(jiǎn)化了硬件構(gòu)成，提高了控制性能、可靠性和生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度。且現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單培訓(xùn)，便能夠掌握最基礎(chǔ)的編程方法，直觀地對(duì)梯形圖語(yǔ)言進(jìn)行運(yùn)用操作［5-6］。

3 PLC控制系統(tǒng)硬件配置及控制要求

3.1 PLC控制系統(tǒng)選型

當(dāng)前，美國(guó)、德國(guó)、日本等多種系列PLC都均可在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)方便采購(gòu)，且國(guó)內(nèi)許多廠家也能自身研發(fā)、組裝多款PLC，故PLC系列功能參差不齊，價(jià)格懸殊較大，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不一的情況普遍存在。通過(guò)綜合考慮可靠性高，功能強(qiáng)，帶負(fù)載能力，性價(jià)比等因素，選用西門子公司S7-200型PLC作為破碎車間破碎工藝控制系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)小巧、可靠性和拓展性強(qiáng)、運(yùn)行效率高、配置靈活等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了模塊化與系列化，用戶只需根據(jù)自身需求運(yùn)用軟件針對(duì)性地對(duì)程序進(jìn)行改變，完成自由組合的組態(tài)，最后直接將輸入與輸出信號(hào)接在端子上就完成了改變過(guò)程［4］。

圖1 I/O模塊接線圖

3.2 控制系統(tǒng)硬件配置

需選用S7-200PLC CPU224 14/10點(diǎn)I/O 一個(gè)單元，輸入口36點(diǎn)，輸出口41點(diǎn)，用以實(shí)現(xiàn)連鎖的手動(dòng)/自動(dòng)控制，配置擴(kuò)展模塊EM223*2 8/8點(diǎn)I/O、EM223 16/16點(diǎn)I/O、EM222*2 4/4點(diǎn)I/O，共計(jì)54/50點(diǎn)I/O 6個(gè)單元的PLC。為保證PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行安全，采用輸入光電隔離器，輸出配置繼電器隔離的方式，使外部接入的I/O點(diǎn)與PLC模塊完全隔離，防止外部電源對(duì)PLC模塊的沖擊。

S7200型PLC具有帶負(fù)載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)；通過(guò)手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換、按鈕和接觸器常開(kāi)觸點(diǎn)輸入信號(hào)；輸出選用設(shè)備接觸器線圈通電，設(shè)備運(yùn)行、電子報(bào)警器和指示燈。本系統(tǒng)單機(jī)/聯(lián)鎖功能轉(zhuǎn)換使用轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)LW5-15D3461/12兩個(gè)，簡(jiǎn)化了 I/O模塊接線圖，節(jié)省了輸入、輸出口數(shù)量，模塊接線配置如圖1。

4 工藝流程及控制要求

4.1 工藝控制流程

礦石破碎系統(tǒng)工藝控制流程，按順序先啟動(dòng)振動(dòng)篩、鄂式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)，再開(kāi)啟皮帶輸送機(jī)，最后開(kāi)啟給料機(jī)進(jìn)行下料的開(kāi)機(jī)順序進(jìn)行控制。反之，系統(tǒng)停機(jī)順序按照先停皮帶運(yùn)輸機(jī)，再停破碎機(jī)，最后停振動(dòng)篩控制工藝流程，詳見(jiàn)圖2。

圖2 工藝流程圖

4.2 控制要求

控制系統(tǒng)可以根據(jù)生產(chǎn)的需要分為多段來(lái)設(shè)定，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)軟件編程實(shí)現(xiàn)給料機(jī)、破碎機(jī)、皮帶機(jī)、原礦倉(cāng)等設(shè)備的聯(lián)鎖控制，振動(dòng)給料機(jī)、破碎機(jī)JM1312和槽式給料機(jī)、破碎機(jī)C100形成互備，共開(kāi)的控制模式，并實(shí)現(xiàn)分段顯示。當(dāng)破碎機(jī)、皮帶機(jī)在開(kāi)機(jī)、停機(jī)時(shí)，指示燈顯示控制，聲光報(bào)警在故障時(shí)自動(dòng)發(fā)出，并顯示停機(jī)，系統(tǒng)具有手動(dòng)/自動(dòng)兩種控制方式，操作人員現(xiàn)場(chǎng)解除故障后，再按下確認(rèn)按鈕解除報(bào)警信號(hào)，閃爍燈光切換至平光。

將HK轉(zhuǎn)換按鈕轉(zhuǎn)換至連鎖接通按鈕時(shí)，系統(tǒng)連鎖自動(dòng)開(kāi)始運(yùn)行，現(xiàn)場(chǎng)啟動(dòng)按鈕不起作用，只用緊急停車開(kāi)關(guān)SK和拉繩開(kāi)關(guān)處于接通狀態(tài)，由集中控制盤發(fā)出啟動(dòng)預(yù)警信號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)出同意啟動(dòng)回鈴，才能集中啟動(dòng)。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)扳動(dòng)緊急停車開(kāi)關(guān)SK和拉繩開(kāi)關(guān)，按所扳動(dòng)的設(shè)備位置，信號(hào)傳輸給PLC系統(tǒng)，PLC根據(jù)程序規(guī)定將相關(guān)的皮帶或設(shè)備全部停車，并發(fā)出故障報(bào)警，在按動(dòng)事故響鈴按鈕，事故接觸。系統(tǒng)停車時(shí)，按動(dòng)集中停車按鈕，信號(hào)傳輸給PLC，PLC根據(jù)程序規(guī)定和時(shí)間，按順序停車。

4.3 控制程序編制

利用編程軟件中內(nèi)部的繼電器指令，定時(shí)器指令、計(jì)數(shù)器指令、位指令等功能，按照工藝控制要求進(jìn)行邏輯編程，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部I/O信號(hào)進(jìn)行相關(guān)自動(dòng)控制。圖3為本控制系統(tǒng)中部分梯形圖控制程序片段。

圖3 梯形圖控制程序片段圖

啟動(dòng)條件程序PLC 梯形圖如圖3中Network24所示。T35是拉繩開(kāi)關(guān)信號(hào)（瞬間動(dòng)作，自動(dòng)復(fù)位），M3.7是熱繼電器輔助觸點(diǎn)信號(hào)，當(dāng)拉繩開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，T35斷開(kāi)，內(nèi)部繼電器M3.7動(dòng)作，M3.7輔助觸點(diǎn)閉合，回路通過(guò)T35和M3.7輔助觸點(diǎn)接通。需要解除信號(hào)時(shí)，按下復(fù)位按鈕，T35斷開(kāi)，即可斷開(kāi)回路。從圖1中Network24可知，Q0.5得電時(shí)，無(wú)故障信號(hào)，具備啟動(dòng)條件。

停車程序PLC 梯形圖如圖3 Network25、26所示。I1.0是啟動(dòng)條件， T41是遞減定時(shí)器，當(dāng)發(fā)生故障或設(shè)備啟動(dòng)條件不滿足時(shí)，PLC根據(jù)程序規(guī)定將相關(guān)的皮帶全部停車，并發(fā)出故障報(bào)警，啟動(dòng)T41遞減定時(shí)器，計(jì)時(shí)10 s后，T41 動(dòng)作，觸點(diǎn)Q0.3斷開(kāi)，使Q3.7無(wú)輸出， PLC根據(jù)程序規(guī)定和時(shí)間，按順序停車。

5 結(jié)語(yǔ)

S7-200型PLC模塊具有性能穩(wěn)定、性價(jià)比高、維修簡(jiǎn)單等許多優(yōu)點(diǎn)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，穩(wěn)定性大大提高，故障明顯減少。它改變了控制面貌，正逐步取代繼電器電路。破碎車間破碎系統(tǒng)采用PLC系統(tǒng)控制，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成，穩(wěn)定性大大提高，故障明顯減少。它改變了控制面貌，正逐步取代繼電器電路的控制，系統(tǒng)在保留了設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)單獨(dú)的基礎(chǔ)上，增加了強(qiáng)大自動(dòng)化程序控制功能，能實(shí)現(xiàn)從單體設(shè)備控制到遠(yuǎn)程、過(guò)程、集散等多種控制，并兼顧各種保護(hù)功能，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率。