ＰＬＣ在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

張清顏　凌世紀(jì)

[摘要]主要介紹PLC在工業(yè)控制系統(tǒng)的提升機(jī)和濕噴機(jī)中的應(yīng)用實(shí)例。

[關(guān)鍵詞]PLC提升機(jī)濕噴機(jī)

中圖分類號(hào)：TH11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-7597(2009)0610113-01

可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller，簡(jiǎn)稱PLC)和可編程序控制器是基于微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的通用工業(yè)自動(dòng)控制設(shè)備。目前，在世界上許多先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家，可編程序控制器已成為工業(yè)控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，它的應(yīng)用基本上涉及了所有的行業(yè)，下面主要介紹一下PLC在礦井提升機(jī)和濕噴機(jī)中的應(yīng)用。

一、PLC在礦井提升機(jī)中的應(yīng)用

提升機(jī)一般擔(dān)任運(yùn)輸人員、炸藥、設(shè)備等多種作業(yè)任務(wù)?；谔嵘龣C(jī)擔(dān)負(fù)的這種繁重的任務(wù)，它的安全運(yùn)行就成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。一旦發(fā)生事故，往往就是災(zāi)難性的。許多礦山長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，一些事故往往是由于信號(hào)系統(tǒng)的不完善造成的。

可編程控制器主要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的運(yùn)行控制，采集電機(jī)的位置信號(hào)、報(bào)警信號(hào)、下降信號(hào)等運(yùn)行狀態(tài)；實(shí)現(xiàn)電機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行、變頻器的正反轉(zhuǎn)，并驅(qū)動(dòng)顯示器件知識(shí)運(yùn)行狀態(tài)。為滿足實(shí)際生產(chǎn)過程的需要，該提升機(jī)主控制系統(tǒng)設(shè)置了手動(dòng)、單周期和連續(xù)三種工作模式，單周期工作模式和連續(xù)工作模式又屬于自動(dòng)工作模式。正常情況下按下起動(dòng)按鈕，電機(jī)處于運(yùn)行準(zhǔn)備階段，運(yùn)行時(shí)分兩種情況，一是自動(dòng)運(yùn)行，電機(jī)根據(jù)預(yù)定程序自動(dòng)運(yùn)行到頂端，然后直流制動(dòng)、停車，最后下降到底層。另一種情況是手動(dòng)運(yùn)行，根據(jù)上升、下降信號(hào)來控制提升機(jī)的運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)提升機(jī)的罐籠任意位置的停靠。

三菱FX系列是由電源、CPU、存儲(chǔ)器和輸入輸出器件組成的單元型可編程控制器。而且，AC電源、DC輸入型的內(nèi)裝DC24V電源可作為傳感器的輔助電源?；締卧捎靡子诰S修的裝卸端子臺(tái)。標(biāo)準(zhǔn)型內(nèi)裝8K步有備用電池的RAM存儲(chǔ)器。另外，若采用可選的存儲(chǔ)卡盒，最大可擴(kuò)展到16K步。關(guān)于存儲(chǔ)器的類型，可以選用RAM、EEPROM和EPROM。FX2N內(nèi)含計(jì)時(shí)功能，可以進(jìn)行時(shí)間控制。PC使用ATPHP／A7HGP、A6GPP／A6PHP相對(duì)應(yīng)的編程軟件，可以在RUN時(shí)改變程序。通過設(shè)定參數(shù)可以確保編程存儲(chǔ)器內(nèi)元件的注釋區(qū)域。此外還有具有利用可輸入漢字的外圍設(shè)備給程序加漢字注釋的顯示功能。為防止順控程序被寫入或盜用，可以對(duì)程序存儲(chǔ)器設(shè)定3級(jí)保護(hù)。具有豐富的輸入輸出擴(kuò)展設(shè)備：繼電器輸出、三段雙向可控硅開關(guān)元件輸出、晶體管輸出；豐富的特殊擴(kuò)展設(shè)備：模擬輸入輸出設(shè)備、溫度傳感器輸入、熱電偶輸入設(shè)備、1軸定位設(shè)備、雙軸(內(nèi)插)定位設(shè)備、脈沖輸出設(shè)各、高速計(jì)數(shù)器、并聯(lián)連接、NELSCLNET／MIN—S3連接設(shè)各、RS485通信設(shè)備、RS232通信設(shè)備、ID機(jī)器連接設(shè)備、模擬量模塊等。

FX2N系列是PLCFX家族中最先進(jìn)的系列。由于FX2N系列具有如下優(yōu)點(diǎn)：最大范圍的包容了標(biāo)準(zhǔn)特點(diǎn)、程式執(zhí)行更快、全面補(bǔ)充了通信功能、適合世界各國(guó)不同的電源以及滿足單個(gè)需要的大量特殊功能模塊，它可以為提升機(jī)的自動(dòng)化控制提供最大的靈活性和控制能力。

1、輸入點(diǎn)(設(shè)備)的數(shù)量

控制提升機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行，需要設(shè)置啟動(dòng)開關(guān)、手動(dòng)提升、手動(dòng)下降，手／自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)以及停車開關(guān)。為了后期試驗(yàn)需要，額外設(shè)置了一個(gè)失電保護(hù)試驗(yàn)開關(guān)，試驗(yàn)失電情況下，電機(jī)的保護(hù)情況和運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)斷電的情況下，電機(jī)起動(dòng)斷電保護(hù)程序，所以需要一個(gè)斷電保護(hù)信號(hào)，可由交流接觸器提供。因此，由PLC組成的提升機(jī)控制系統(tǒng)共有19個(gè)輸入信號(hào)，都是開關(guān)量。其中，2個(gè)位置檢測(cè)信號(hào)，2個(gè)限位開關(guān)信號(hào)，9個(gè)按鈕開關(guān)輸入信號(hào)，1個(gè)斷電保護(hù)信號(hào)，2個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器測(cè)得的信號(hào)，4個(gè)變頻器異常輸入信號(hào)。

2．輸出點(diǎn)(設(shè)備)的數(shù)量

控制變頻器的正反向輸出、復(fù)位、停止、及高低速選擇，需要6點(diǎn)開關(guān)量輸出，失電試驗(yàn)需要一個(gè)接觸器，控制主電源的通斷。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，為了指示罐籠的運(yùn)行狀態(tài)，如上升、下降、報(bào)警等，設(shè)置8個(gè)輸出指示信號(hào)。此外，還需要深度指示系統(tǒng)的2個(gè)LED7段碼顯示，需要6個(gè)輸出口，因此共需要20個(gè)輸出信號(hào)，LED的顯示驅(qū)動(dòng)電路由MC14495譯碼器組成，它將PLC輸出口送來的BCD碼送給LED顯示。

根據(jù)系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能及輸入／輸出點(diǎn)，確定輸入、／輸出地址分配表，即輸入／輸出設(shè)各所占用的PLC輸入／輸出地址，這對(duì)繪制PLC與輸入／輸出設(shè)備間的接線圖及繪制用戶程序都有很大的幫助。

二、PLC在濕噴機(jī)中的應(yīng)用

濕噴機(jī)是水電隧道、地下廠房、地鐵工程、鐵路隧道、巖土工程、軍事地下工程及公路工程等領(lǐng)域廣泛使用的一種施工設(shè)各。它利用液壓力或壓縮空氣，將預(yù)先攪拌好的混合料通過管道輸送，高速噴射到受噴面凝結(jié)硬化，從而形成混凝土支護(hù)層。

利用PLC具有可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)維護(hù)方便、容易改造等優(yōu)點(diǎn)，采用FX2N-32MR PLC對(duì)原電控系統(tǒng)進(jìn)行改造，準(zhǔn)確采集輸入信號(hào)，精確輸出控制信號(hào)，使系統(tǒng)中接觸器、電液換向閥、接近開關(guān)、電磁閥等電氣元件都能夠可靠工作，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

根據(jù)控制系統(tǒng)控制要求分析可以確定電氣系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)。電氣系統(tǒng)的輸入信號(hào)有主電機(jī)的起動(dòng)、停止信號(hào)，計(jì)量泵的正泵、反泵、泵停信號(hào)，震動(dòng)電機(jī)的啟動(dòng)、停止信號(hào)，主油缸的兩個(gè)換向信號(hào)，分配閥的兩個(gè)換向信號(hào)，手動(dòng)自動(dòng)方式選擇信號(hào)，保護(hù)主電機(jī)、計(jì)量泵、震動(dòng)電機(jī)的熱繼電器的三個(gè)信號(hào)，一共有十五個(gè)輸入信號(hào)。輸出信號(hào)有控制主電機(jī)起動(dòng)的兩個(gè)交流接觸器；控制計(jì)量泵起動(dòng)的交流接觸器：控制震動(dòng)電機(jī)起動(dòng)的交流接觸器；主電機(jī)、計(jì)量泵、震動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)完成指示：左主油缸電磁鐵；左主油缸電磁鐵工作指示：右主油缸電磁鐵；右主油缸電磁鐵工作指示；左分配闊電磁鐵；左分配閥電磁鐵工作指示：右分配閥電磁鐵；右分配閥電磁鐵工作指示共計(jì)十五個(gè)輸出信號(hào)。

輸入點(diǎn)數(shù)為15點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)為15點(diǎn)，所以選用三菱公司生產(chǎn)的FX2N-32MR比較合適，F(xiàn)X2N-32MR的輸入點(diǎn)數(shù)有16點(diǎn)，輸出點(diǎn)數(shù)有16點(diǎn)，正好能夠滿足本系統(tǒng)的需要。

由于PLC體積小、功能強(qiáng)、速度快、可靠性高，又具有較大的靈活性和可擴(kuò)展性，因此很快被應(yīng)用到機(jī)械制造、冶金、化工、交通、電子、紡織等各個(gè)領(lǐng)域。近年來，我國(guó)在研制、生產(chǎn)、應(yīng)用PLC方面進(jìn)展很快，在引進(jìn)國(guó)外PLC的同時(shí)，也開始大量生產(chǎn)自己的PLC?？梢灶A(yù)見，PLC在我國(guó)的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛，我國(guó)的工業(yè)自動(dòng)化水平必將邁上一個(gè)新臺(tái)階。