PLC在碳酸鈣生產線控制系統中的應用

姚明華　任維

摘要：PLC綜合了自動控制技術和通信技術，具有抗干擾能力強、組態靈活、可靠性高等優點，在工業控制系統中得到廣泛的應用，它能夠為自動化控制應用提供安全可靠和比較完善的解決方案。文章對PLC進行了介紹，闡述了西門子PLC在碳酸鈣生產線控制系統中的應用。

關鍵詞：碳酸鈣生產線；工業控制系統；西門子PLC；自動控制技術；通信技術 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP278 文章編號：1009-2374（2015）32-0037-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.020

PLC即可編程控制器，是現代工業自動化控制中的核心。PLC通過可編程存儲器，執行邏輯運算、順序控制以及定時、計數等操作指令，然后以數字量和模擬量輸入輸出，從而實現對生產設備等的控制。

1 PLC在碳酸鈣生產線控制系統中的應用

該碳酸鈣生產線控制系統采用西門子300PLC，控制系統的硬件包括CPU 315-2DP/PN、通訊模塊CP343-1、擴展模塊ET200M、S7-300的功能模塊和西門子無線觸摸屏等。西門子無線觸摸屏通過西門子無線發射器、全向天線與PLC進行以太網通訊。碳酸鈣生產線所有設備進行自動控制和計算機監控，主要實現了碳酸鈣生產線設備的自動/手動啟停、控制畫面動態顯示等功能。

碳酸鈣生產線分為兩個系統：Ⅰ系統為破碎；Ⅱ系統為微磨，循環水補水等部分。現只就Ⅰ系統破碎加以說明。

Ⅰ系統包括的設備有：（1）往復給料機、鄂破機、皮帶輸送機、收塵風機、錘式破碎機；（2）鏈式提升機、小收塵等。

具體控制大致分為：

1.1 現場控制

現場設有控制箱，在現場控制箱上安裝有轉換開關，轉換開關打到遠程控制，可送遠方控制信號到PLC系統。在就地控制狀態下，現場全部設備在控制箱上進行啟動、停止操作控制，聯鎖保護仍在PLC系統內完成，此時在PLC上位機和觸摸屏中都無法對現場設備進行啟動、停止控制。

1.2 觸摸屏控制

現場設有西門子無線觸摸屏，現場控制箱上安裝有轉換開關，轉換開關打到HMI控制，可送HMI控制信號到PLC系統。現場控制箱上的轉換開關切換至HMI控制，觸摸屏在手動狀態下，觸摸屏可以對現場任一臺電機進行啟動、停止，可以對任一臺氣動閥或脈沖閥進行打開、關閉。在自動狀態下，觸摸屏可以自動開機、自動停機。此時PLC上位機無法對現場設備進行啟動、停止操作控制。

觸摸屏采用西門子WinCC flexible 2008 SP4進行組態編程。HMI運行界面顯示了現場設備實際的各種動作和運行狀態。在HMI畫面中雙擊設備按鈕時可以顯示該設備的運行狀態、自動或手動、HMI或就地遠程等。在HMI界面中顯示現場各直啟電機的運行電流以及各變頻器控制電機的運行頻率、運行電流等，HMI界面能夠快速實時的更新。當設備發生故障或達到某些需要報警的條件時，在HMI報警界面上有顯示，并且在HMI報警記錄中可以快速查到故障設備及發生故障的時間，報警復位后故障信息仍然保留在報警記錄中。

1.3 遠程控制

現場控制箱上的轉換開關切換至遠程控制，在手動狀態下，PLC上位機可以對現場任一臺電機進行啟動、停止，可以對任一臺氣動閥或脈沖閥進行打開、關閉。在自動狀態下，PLC上位機可以自動開機、自動停機。

遠程自動開機邏輯控制：（1）啟動收塵風機，收塵上的脈沖電磁閥按照預定程序開始噴吹循環；（2）啟動原料桶進料鏈式提升機，鏈式提升機上的兩臺小收塵同時啟動；（3）鏈式提升機運行15秒后，啟動錘式破碎機；（4）錘式破碎機完全運轉（運行信號到PLC）15秒后，啟動皮帶輸送機；（5）皮帶輸送機運行15秒鐘后，啟動鄂破機；（6）鄂破機完全運轉（運行信號到PLC）15秒后，啟動往復給料機。

遠程自動停機邏輯控制：（1）停止往復給料機；（2）往復給料機的運行信號消失，延時40秒后停止鄂破機；（3）鄂破機的運行信號消失，延時40秒后停止皮帶輸送機；（4）皮帶輸送機的運行信號消失，延時40秒后停止錘式破碎機；（5）錘式破碎機的運行信號消失，延時90秒后停止鏈式提升機，同時停止兩個小收塵；（6）鏈式提升機的運行信號消失，延時5秒后停止收塵風機，同時除塵器脈沖電磁閥噴吹循環停止。

控制要求：原料桶設上限位、下限位物位計各一個，料位到達上限或下限時在PLC上位監控機上要有紅色報警顯示；在自動狀態下達到原料桶上限位置時，按自動停機順序停機；在任何狀態下達到原料桶下限位置時，不可以自動開機，但必須有聲光報警；當原料桶料位到達上限時，無論是在就地控制或遠方控制狀態下，均不能啟動鏈式提升機。

鄂破機的附近安裝一個急停按鈕，當此急停按鈕按下后，原料系統設備禁止啟動。在PLC上位機和觸摸屏中要有急停顯示。

本上位機控制界面的具體要求：在顯示畫面中，設備停止的顏色為設備本色；合閘信號為綠色顯示；設備運行信號為綠色顯示；故障設備為紅、黃色交替閃爍，并有聲光報警，在報警記錄中可以快速有效地查到故障設備及發生故障的時間。排除故障后，在PLC上位機運行界面中按下復位按鈕，使系統復位。在顯示畫面中雙擊設備時可以顯示該設備的運行狀態、自動或手動、遠程或就地以及電機運行時的電流等，變頻器控制的電機有實際頻率、運行電流等顯示并可設定頻率。在控制畫面中能夠監控所有設備的狀態及有電流測試設備的運行電流。

遠程控制硬性聯鎖：鄂破機沒有運行信號，往復給料機禁止啟動；皮帶輸送機沒有運行信號，鄂破機禁止啟動；錘式破碎機沒有運行信號，皮帶輸送機禁止啟動；鏈式提升機沒有運行信號，錘式破碎機禁止啟動；原料桶高料位信號時，按自動停機順序進行停機；原料桶高料位信號時，鏈式提升機禁止啟動。

遠程控制故障聯鎖：鏈式提升機故障：錘式破碎機、皮帶輸送機、鄂破機、往復給料機同時停止；錘式破碎機故障：皮帶輸送機、鄂破機、往復給料機同時停止；皮帶輸送機故障：鄂破機、往復給料機同時停止；鄂破機故障：往復給料機停止。

上位機控制界面的設計：碳酸鈣生產線控制系統的控制界面使用WINCC 6.2 SP3來組態編程，上位機的運行界面以動畫和圖像的方式顯示了現場設備實際的各種動作和運行狀態。通過WINCC中豐富的動畫功能，依據I/O變量采集來的數據和AI采集來的現場數據，實現了遠程對碳酸鈣生產線現場運行狀況的實時監視。

上位機控制界面提供了碳酸鈣生產線的歷史趨勢圖、變量歸檔以及報表等功能。報表可實現整點打印、求平均值等。在運行界面中能夠快速切換到各控制系統畫面，且運行界面能夠實時的更新。

2 結語

PLC不但使工業控制變得快捷方便，而且有助于降低企業的成本，提升企業的生產能力。本控制系統已在實際中得到應用，自投運以來，碳酸鈣生產線控制系統運行穩定、安全可靠，達到了生產工藝的要求，為企業節省了大量人力，并產生了較大的經濟效益。

參考文獻

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作者簡介：姚明華（1984-），男，中航（沈陽）高新科技有限公司助理工程師，研究方向：工業自動化。

（責任編輯：陳 潔）