畢業(yè)設計--焦化推焦車PLC程序設計.doc

畢業(yè)設計（論文）-焦化推焦車PLC程序設計 江蘇科技大學南徐學院本科畢業(yè)論文焦化推焦車PLC控制程序設計Coking pushing car PLC program design摘要隨著科技的不斷進步和發(fā)展，現(xiàn)代化的管理方式越來越廣泛地應用于各個領域，而在冶金煉焦行業(yè)中，由于其工藝過程的特性加上幾十年來生產管理的習慣方式，使其在自動化控制管理方面，無論是生產設備還是控制方式，均落后于其他行業(yè)。，因此根據(jù)我國的實際情況，研究焦化推焦車的PLC控制系統(tǒng)十分必要。本論文是以西門子S7-200 PLC可編程控制器為基礎，利用STEP7-Micro軟件實現(xiàn)PLC程序的編譯調試，從而實現(xiàn)了焦化推焦車的PLC控制。論文重點詳解了焦化推焦車運行的流程以及各段流程的PLC控制過程，并且設計了使用西門子PLC S7-200控制焦化推焦車的程序。該程序實現(xiàn)了：焦化推焦車走行的前行、后退和速度變化的控制；爐門的移門、提門和舉門運動的順序控制；焦化推焦車推焦的前行、后行和速度變化的控制； 本程序將PLC控制與變頻調速應用于焦化推焦車控制系統(tǒng)中，保證推焦車的安全穩(wěn)定運行，保證推焦工作人員的安全，提高生產運行安全可靠性，降低操作管理人員的勞動強度，減少生產人員提高勞動價值，實現(xiàn)設備控制的現(xiàn)代化發(fā)揮了積極作用。關鍵詞：焦化推焦車；PLC控制；程序設計；AbstractAlong with the science and technology progress and development, modern management mode are widely applied in various fields, but the coking industry in metallurgy due to the characteristics of process and production management always make its way in the habit of automation management, production equipment or control mode in decades, so its are behinds other industries. Therefore, according to the actual conditions of our country, it is very necessary for the research of coking pushing car of PLC control system.This paper based on Siemens S7-200 PLC programmable controller, and using the Micro software STEP7 - PLC program compiles and debugging to realizes the control of coking pushing car by PLC. The key point of this papers is the coking pushing car running process and the process of each process and design of PLC control, and devise the control of coking pushing car program buy Siemens S7-200 PLC. This program have many functions .First coking pushing car go back and do, the speed control. Second, the sequence control of door movement .The last, coking pushing car pushing go back and do, the speed control.This program will be controlled by PLC and inverter application in coking pushing vehicle control system, ensure pushing cars for the safe and stable operation, ensure the safety of workers at pushing, improve the production safety of operation reliability and operation management, reduce the labor intensity of production personnel to improve labor value, realize play a positive role in the modern equipment control.Keywords: coking pushing car; the control of PLC；program design；第一章 緒論11.1 選題的背景與意義11.2 推焦車行業(yè)的發(fā)展趨勢11.3 本論文的主要內容2第二章 可編程序控制器及其編輯語言32.1可編程序控制器3 PLC的定義3 PLC的發(fā)展4 PLC的分類5 PLC的優(yōu)點5 PLC的基本結構6 PLC的工作方式82.2可編程序控制器的編程語言9 PLC編程語言特點9語言10 助記符語言11能圖11 順序功能圖11 高級語言12第三章 基于PLC焦化推焦車的控制系統(tǒng)133.1 系統(tǒng)簡介13 系統(tǒng)的組成13 控制方式13 PLC系統(tǒng)的特點13 PLC在焦爐車輛上的應用14 控制功能153.2 控制系統(tǒng)的流程16走行流程16 焦爐門控制流程17 焦化推焦車推焦流程203.3 系統(tǒng)的配置21 系統(tǒng)的硬件配置21 系統(tǒng)的軟件結構24 梯形圖主要部分說明25結 論37致 謝38參考文獻39第一章 緒論1.1 選題的背景與意義煉焦行業(yè)是一個特殊的行業(yè)。由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣、連續(xù)作業(yè)、勞動密集型強、事故的突發(fā)性大等因素，使煉焦裝備技術的自動化顯得尤為重要。過去我國焦化工業(yè)所采用的粗放型生產控制模式己經(jīng)無法滿足當前的生產需要，而且生產中隱藏著許多不安全因素。如果焦車定位精度不夠高，不僅影響生產的效率，在推焦的過程中也容易造成紅焦落地的重大事故。所以采用精確可靠的節(jié)約型生產模式是我國焦化工業(yè)的發(fā)展方向，也是擺在科研工作者面前的一個重要課題。推焦車，攔焦車采用PLC控制、液壓傳動，并且增加了頭尾焦處理、余煤回送、爐門爐框清掃等。該系統(tǒng)的結構主要包括兩部分：定位與連鎖系統(tǒng)和通訊系統(tǒng)。其數(shù)字定位系統(tǒng)是通過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡并行交互來控制焦爐機車變頻器，從而控制機車以一定的速度運行；無線通信采用頻率范圍為420470MHz PLC問世以來，盡管時間不長，但發(fā)展迅速。為了使其生產和發(fā)展標準化，美國電氣制造商協(xié)會NEMA（National Electrical Manufactory Association）經(jīng)過四年的調查工作，于1984年首先將其正式命名為PC（Programmable Controller），并給PC作了如下定義： “PC是一個數(shù)字式的電子裝置，它使用了可編程序的記憶體儲存指令。用來執(zhí)行諸如邏輯，順序，計時，計數(shù)與演算等功能，并通過數(shù)字或類似的輸入/輸出模塊，以控制各種機械或工作程序。一部數(shù)字電子計算機若是從事執(zhí)行PC之功能著，亦被視為PC，但不包括鼓式或類似的機械式順序控制器?！?以后國際電工委員會 IEC 又先后頒布了PLC標準的草案第一稿，第二稿,并在1987年2月通過了對它的定義： “可編程控制器是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序，執(zhí)行邏輯運算,順序控制，定時，計數(shù)與算術操作等面向用戶的指令，并通過數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程?？删幊炭刂破骷捌溆嘘P外部設備，都按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計?！笨傊删幊炭刂破魇且慌_計算機，它是專為工業(yè)環(huán)境應用而設計制造的計算機。它具有豐富的輸入/輸出接口，并且具有較強的驅動能力。但可編程控制器產品并不針對某一具體工業(yè)應用，在實際應用時，其硬件需根據(jù)實際需要進行選用配置，其軟件需根據(jù)控制要求進行設計編制。 PLC的發(fā)展雖然PLC問世時間不長，但是隨著微處理器的出現(xiàn)，大規(guī)模，超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展和數(shù)據(jù)通訊技術的不斷進步，PLC也迅速發(fā)展，其發(fā)展過程大致可分三個階段：一、早期的PLC（60年代末70年代中期） 早期的PLC一般稱為可編程邏輯控制器。這時的PLC多少有點繼電器控制裝置的替代物的含義，其主要功能只是執(zhí)行原先由繼電器完成的順序控制，定時等。它在硬件上以準計算機的形式出現(xiàn)，在I/O接口電路上作了改進以適應工業(yè)控制現(xiàn)場的要求。裝置中的器件主要采用分立元件和中小規(guī)模集成電路，存儲器采用磁芯存儲器。另外還采取了一些措施，以提高其抗干擾的能力。在軟件編程上，采用廣大電氣工程技術人員所熟悉的繼電器控制線路的方式梯形圖。因此，早期的PLC的性能要優(yōu)于繼電器控制裝置，其優(yōu)點包括簡單易懂，便于安裝，體積小，能耗低，有故障指使，能重復使用等。其中PLC特有的編程語言梯形圖一直沿用至今。二、中期的PLC（70年代中期80年代中，后期） 在70年代，微處理器的出現(xiàn)使PLC發(fā)生了巨大的變化。美國，日本，德國等一些廠家先后開始采用微處理器作為PLC的中央處理單元 CPU 。這樣，使PLC得功能大大增強。在軟件方面，除了保持其原有的邏輯運算、計時、計數(shù)等功能以外，還增加了算術運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊、自診斷等功能。在硬件方面，除了保持其原有的開關模塊以外，還增加了模擬量模塊、遠程I/O模塊、各種特殊功能模塊。并擴大了存儲器的容量，使各種邏輯線圈的數(shù)量增加，還提供了一定數(shù)量的數(shù)據(jù)寄存器，使PLC得應用范圍得以擴大。 三、近期的PLC（80年代中、后期至今） 進入80年代中、后期，由于超大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展，微處理器的市場價格大幅度下跌，使得各種類型的PLC所采用的微處理器的當次普遍提高。而且，為了進一步提高PLC的處理速度，各制造廠商還紛紛研制開發(fā)了專用邏輯處理芯片。這樣使得PLC軟、硬件功能發(fā)生了巨大變化。 PLC的分類 小型PLC的 I/O點數(shù)一般在128點以下，其特點是體積小、結構緊湊，整個硬件融為一體，除了開關量I/O以外，還可以連接模擬量I/O以及其他各種特殊功能模塊。它能執(zhí)行包括邏輯運算、計時、計數(shù)、算術運算、數(shù)據(jù)處理和傳送、通訊聯(lián)網(wǎng)以及各種應用指令。 中型PLC采用模塊化結構，其I/O點數(shù)一般在2561024點之間。I/O的處理方式除了采用一般PLC通用的掃描處理方式外，還能采用直接處理方式，即在掃描用戶程序的過程中，直接讀輸入，刷新輸出。它能聯(lián)接各種特殊功能模塊， 通訊聯(lián)網(wǎng)功能更強，指令系統(tǒng)更豐富，內存容量更大，掃描速度更快。 一般I/O點數(shù)在1024點以上的稱為大型PLC。大型PLC的軟、硬件功能極強。具有極強的自診斷功能。通訊聯(lián)網(wǎng)功能強，有各種通訊聯(lián)網(wǎng)的模塊，可以構成三級通訊網(wǎng)，實現(xiàn)工廠生產管理自動化。大型PLC還可以采用三CPU構成表決式系統(tǒng)，使機器的可靠性更高。 PLC的優(yōu)點可編程控制器PLC對用戶來說，是一種無觸點設備，改變程序即可改變生產工藝。目前，可編程控制器已成為工廠自動化的強有力工具，得到了廣泛的推廣應用?？删幊炭刂破魇敲嫦蛴脩舻膶Ｓ霉I(yè)控制計算機，具有許多明顯的特點。 1 可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造。內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。列如西門子公司生產的S7系列PLC平均無故障時間高達30W小時。一些使用沉余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障指自診斷程序，使用系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 2 配套齊全。功能完善，適用性強PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變的非常容易。 3 易學易用，深受工程技術人員歡迎PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受，梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 4 系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造PLC用存儲邏代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為減縮，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。 5 體積小，重量輕，能耗低以超小型PLC為列，新近出產品的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小，很容易裝入機械內部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。 PLC的基本結構 可編程序控制七是以微處理器為核心的用作數(shù)字控制的專用計算機，因此無論何種形式的可編程序控制器，氣息統(tǒng)構成、工作方式均有相似之處。PLC主要由中央處理單元、存儲器、輸入輸出電路、電源和一些其它電路構成。圖2-1為可編程序控制器的結構示意圖。（1）中央處理單元 CPU 中央處理單元 CPU 是PLC的控制中樞。它按照PLC系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存儲從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)；檢查電源、存儲器、I/O以及警戒定時器的狀態(tài)，并能診斷用戶程序中的語法錯誤。當PLC投入運行時，首先它以掃描的方式接收現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并分別存入I/O映象區(qū)，然后從用戶程序存儲器中逐條讀取用戶程序，經(jīng)過命令解釋后按指令的規(guī)定執(zhí)行邏輯或算數(shù)運算的結果送入I/O映象區(qū)或數(shù)據(jù)寄存器內。等所有的用戶程序執(zhí)行完畢之后，最后將I/O映象區(qū)的各輸出狀態(tài)或輸出寄存器內的數(shù)據(jù)傳送到相應的輸出裝置，如此循環(huán)運行，直到停止運行。 為了進一步提高PLC的可靠性，近年來對大型PLC還采用雙CPU構成冗余系統(tǒng)，或采用三CPU的表決式系統(tǒng)。這樣，即使某個CPU出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)仍能正常運行。（2）存儲器可編程序控制器中的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器。系統(tǒng)存儲器中存放系統(tǒng)程序。系統(tǒng)程序包括自診斷程序和監(jiān)控程序，它是由PLC制造廠提供給用戶并固化在只讀存儲器ROM中的系統(tǒng)管理程序。 用戶存儲器存放用戶程序。用戶程序是使用者根據(jù)PLC應用系統(tǒng)的控制要求編寫的符合該PLC語法規(guī)則的一組控制程序。（3）輸入輸出單元 輸入輸出單元是PLC 與被控系統(tǒng)傳遞輸入輸出信號的接口電路。被控系統(tǒng)的按鈕、行程開關等主令電器和各種傳感器的開關狀態(tài)PLC的各個輸入接點通過輸入電路進入PLC。PLC的運算結果通過輸出電路驅動接觸器、電磁閥、指示燈等外部器件。（4）電源 PLC電源為PLC的CPU、存儲器以及輸入輸出單元提供各自所需的直流電壓。PLC一般直接接入220V單相交流電源，因此PLC內部必須具有降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)構成的電源。（5）編程器 編程器是可編程序控制器的一個附件，用于向PLC的用戶存儲器寫入或讀出用戶程序，也可以對用戶程序進行修改或編輯。PLC運行時，可通過編程器測試、監(jiān)控PLC的輸入輸出接點及其他內部資源的狀態(tài)。 PLC的工作方式可編程序控制器是在系統(tǒng)程序的控制下按掃描的方式工作，即順序循環(huán)工作方式。每一循環(huán)為一個掃描周期，每一個掃描周期包括自診斷、輸入處理、程序處理、輸出處理和通信等5個階段，如圖22所示。PLC在加電后和每一個掃描周期之初都要執(zhí)行自診斷程序。自診斷程序包括系統(tǒng)軟件和應用程序的檢驗，存儲器和CPU的測試，總線檢測等。如出現(xiàn)異常，PLC將作出相應的處理并停止運行。在一個周期結束之前，PLC進入與編程器及上位機或下位機的通訊階段。在與編程器通訊過程中，編程器把編程和修改的參數(shù)發(fā)給PLC，把要顯示的狀態(tài)、數(shù)據(jù)、錯誤碼等發(fā)送給編程器進行相應顯示。若有與上位機或下位機的通訊請求的話，PLC將接收上位機發(fā)送來的指令并進入相應的操作，并將PLC和現(xiàn)場輸入輸出接點狀態(tài)、各種數(shù)據(jù)參數(shù)發(fā)送給上位機或下位機。除自診斷和通訊2個階段之外，在一個周期中，PLC面向用戶，完成控制任務的是輸入處理、程序處理和輸出處理3個工作階段。2.2可編程序控制器的編程語言 PLC編程語言特點 PLC的編程語言與一般計算機語言相比，具有明顯的特點，它既不同于高級語言，也不同與一般的匯編語言，它既要滿足易于編寫，又要滿足易于調試的要求。目前，還沒有一種對各廠家產品都能兼容的編程語言。如公司的產品有它自己的編程語言，公司的產品也有它自己的語言。但不管什么型號的PLC，其編程語言都具有以下特點：1. 圖形式指令結構：程序由圖形方式表達，指令由不同的圖形符號組成，易于理解和記憶。系統(tǒng)的軟件開發(fā)者已把工業(yè)控制中所需的獨立運算功能編制成象征性圖形，用戶根據(jù)自己的需要把這些圖形進行組合，并填入適當?shù)膮?shù)。在邏輯運算部分，幾乎所有的廠家都采用類似于繼電器控制電路的梯形圖，很容易接受。如西門子公司還采用控制系統(tǒng)流程圖來表示，它沿用二進制邏輯元件圖形符號來表達控制關系，很直觀易懂。較復雜的算術運算、定時計數(shù)等，一般也參照梯形圖或邏輯元件圖給予表示，雖然象征性不如邏輯運算部分，也受用戶歡迎2. 明確的變量常數(shù)：圖形符相當于操作碼，規(guī)定了運算功能，操作數(shù)由用戶填人，如：K400，T120等。PLC中的變量和常數(shù)以及其取值范圍有明確規(guī)定，由產品型號決定，可查閱產品目錄手冊。3. 簡化的程序結構：PLC的程序結構通常很簡單，典型的為塊式結構，不同塊完成不同的功能，使程序的調試者對整個程序的控制功能和控制順序有清晰的概念。4. 簡化應用軟件生成過程：使用匯編語言和高級語言編寫程序，要完成編輯、編譯和連接三個過程，而使用編程語言，只需要編輯一個過程，其余由系統(tǒng)軟件自動完成，整個編輯過程都在人機對話下進行的，不要求用戶有高深的軟件設計能力。5. 強化調試手段：無論是匯編程序，還是高級語言程序調試，都是令編輯人員頭疼的事，而PLC的程序調試提供了完備的條件，使用編程器，利用PLC和編程器上的按鍵、顯示和內部編輯、調試、監(jiān)控等，并在軟件支持下，診斷和調試操作都很簡單?？傊琍LC的編程語言是面向用戶的，對使用者不要求具備高深的知識、不需要長時間的專門訓練。例如所示的繼電器控制電路，用PLC完成其功能的梯形圖如圖 。圖1-5 繼電器控制電路圖和梯形圖與繼電器-接觸器電路比較，梯形圖程序有以下特征：梯形圖雖然沿用了繼電器-接觸器電路的一些名稱，如輸入繼電器、輸出繼電器、輔助繼電器等。但這些繼電器不是真實的物理繼電器，而是用戶程序存儲器中數(shù)據(jù)存儲單元，是“軟繼電器”。通過存儲單元的狀態(tài)變化（“1”或“0”）來表示相應繼電器的“通”或“斷”。梯形圖中的觸點仍然使用繼電器-接觸器電路的動合觸點和動斷觸點，這些觸點的通斷狀態(tài)，由相應的繼電器線圈是否得電或斷電決定，即由相應的存儲單元的狀態(tài)決定。在梯形圖中，左側的垂線為邏輯母線，每個支路從母線開始，經(jīng)過觸點到線圈或其他輸出元件結束。梯形圖中各觸點的數(shù)量是沒有限制的，因為它們是對元件映像寄存器中各個基本單元狀態(tài)，按照程序邏輯關系，依次讀取出來，進行邏輯運算的。梯形圖中程序的執(zhí)行順序是逐行逐句順序執(zhí)行的，與繼電器-接觸器控制電路的并行工作方式不同。 助記符語言助記符語言是PLC的命令語句表達式。用梯形圖變成雖然直觀、簡便，但要求PLC配置較大的顯示器方可輸入圖形符號，這在有些小機型上長難以滿足，故需借助助記符語言。應該指出的是，不同型號的PLC，其助記符語言也不同，但其基本原理是相近的。編寫時，一般先根據(jù)要求編制梯形圖，然后再根據(jù)梯形圖轉換成助記符語言。PLC中最基本的運算是邏輯運算，最常用的指令是邏輯運算指令，如與、或、非等。這些指令再加上“輸入”、“輸出”、“結束”等指令，就構成了PLC的基本指令。能圖 邏輯功能圖是一種類似于數(shù)字邏輯電路的編程語言，它用了邏輯功能符號組成的功能塊圖來表達控制圖來表達控制邏輯。改編程語言用類似與門、或門和非門的方框來表示輸入信號與輸出信號以及其他位元件的邏輯運算關系。 順序功能圖 順序功能圖是一種采用順序功能符號和功能圖塊來表達控制過程的程序，它用來編程順序控制類程序。它包含步、任務、轉換3個要素。順序功能編程法可將一個復雜的控制過程分解為相互聯(lián)系的工作單元，對這些工作單元的功能分別處理后就可以實現(xiàn)對整體系統(tǒng)的控制。 高級語言 為了增強PLC的數(shù)學運算、數(shù)據(jù)處理、圖表顯示、報表網(wǎng)絡通信等功能，方便用戶的使用，許多大中型PLC配備了PASCAL、BASIC、C等高級編程語言。與梯形圖相比，高級語言有兩個很大的優(yōu)點：一是能實現(xiàn)復雜的控制；二是可以向計算機一樣進行結構化編程。第三章 基于PLC焦化推焦車的控制系統(tǒng)3.1 系統(tǒng)簡介 系統(tǒng)的組成焦化推焦車PLC控制系統(tǒng)由計算機、可編程控制器 PLC 、行程開關、變頻器MM440、液壓泵、液壓閥、PLC擴展模塊、制動電機和風機等組成。系統(tǒng)通過操作臺、行程開關上的開合實現(xiàn)PLC的信號輸入，通過PLC的信號輸出實現(xiàn)對變頻器的控制和液壓閥的控制，通過變頻器的輸出信號控制電機運行。整個系統(tǒng)在各個部分的緊密結合下實現(xiàn)對推焦電機的安全有效控制。 控制方式設計上從安全、可靠、方便簡潔原則出發(fā)系統(tǒng)控制分2個層次：操作臺控制：在工作人員的控制操作臺上，有控制焦化推焦車所有運行狀態(tài)的按鈕和各個運行狀態(tài)提示燈。操作臺控制為工作人員提供了簡單、快捷、安全的操作平臺，使推焦車的控制更方便、安全的運行。配電柜中心控制：在配電柜里，也有焦化推焦車運行狀態(tài)的提示燈和控制按鈕。配電柜控制為工作人員的檢修、維護、調試提供了方便快捷的操作平臺，使推焦車的檢修、維護更加方便。 PLC系統(tǒng)的特點PLC控制系統(tǒng)采用優(yōu)秀的上位機軟件作為操作和監(jiān)控的人機界面，利用開放的工業(yè)以太網(wǎng)或PROFIBUS現(xiàn)場總線實現(xiàn)現(xiàn)場信息采集和系統(tǒng)通信，采用控制站來實現(xiàn)過程控制，以靈活多樣的分布式IO接收現(xiàn)場傳感檢測信號。PLC系統(tǒng)具有以下特點：一是高度的可靠性和穩(wěn)定性；二是高速度、大容量的控制站；三是集中的、從上到下的組態(tài)方式；四是集中的、友好的人機界面；五是開放的結構，可以同管理級進行通信；六是同現(xiàn)場總線技術融為一體。 PLC在焦爐車輛上的應用 1 PLC系統(tǒng)聯(lián)鎖動作的控制:PLC在焦爐車輛聯(lián)鎖控制中是保障機車安全操作的必要條件，通過PLC聯(lián)鎖，大大降低了工人的勞動強度。其主要聯(lián)鎖工藝如下：摘門聯(lián)鎖：允許推焦車摘門 推焦車摘門機構對準計劃推焦炭化室的中心位置 在規(guī)定允許范圍內 +當前時間離計劃時問在規(guī)定允許范圍內。允許攔焦車摘門 攔焦車摘門機構對準計劃推焦炭化室的中心位置 在規(guī)定允許范圍內 +當前時間離計劃時間在規(guī)定允許范圍內。推焦聯(lián)鎖：一級允推 推焦車、攔焦車、熄焦車對準計劃推焦炭化室的中心位置 在規(guī)定允許范圍內 +攔焦車導焦柵到位 閉鎖 +熄焦車卸焦門關閉+當前時間離計劃時間在規(guī)定允許范圍內。二級允推：一級允推+攔焦車確認+熄焦車確認。平煤聯(lián)鎖：允許平煤：推焦車對準平煤中心位置 在規(guī)定允許范圍內 +裝煤車允許平煤+小爐門打開。裝煤聯(lián)鎖：允許開蓋 裝煤車對準計劃推焦炭化室 已推完焦 的中心位置 在規(guī)定允許范圍內 +機、焦側炭化室爐門關閉。允許裝煤 裝煤車對準計劃推焦炭化室 已推完焦 的中心位置 在規(guī)定允許范圍內 +已開蓋+機、焦側炭化室爐門關閉。允許取煤 裝煤車對準任一取煤口的中心位置 在規(guī)定允許范圍內 。 2 PLC系統(tǒng)對焦爐車輛動作的控制推焦車、攔焦車：推焦動作和平煤動作在接焦操作完畢后，根據(jù)實際設定的工藝流程和串序方式 或計劃爐號 ，由PLC控制機車自動行走到下一計劃爐號，并一次定位在規(guī)定允許范圍內的位置。裝煤車：裝煤操作完畢后，裝煤車自動行走并定位到電子秤位置 規(guī)定允許范圍，此時向網(wǎng)關PLC發(fā)送稱重信號 ；稱皮重完畢后，裝煤車自動行走并定位到取煤位置 規(guī)定允許范圍 ，取煤完畢后，裝煤車自動行走并定位到電子秤位置 規(guī)定允許范圍；此時向網(wǎng)關PLC發(fā)送稱重信號 ；稱毛重完畢后，根據(jù)實際設定的工藝流程和串序方式 或計劃爐號 ，機車自動行走到下一計劃爐號，并一次定位在規(guī)定允許范圍內的位置。熄焦車：位置判斷是否熄焦 行程開關 ，定位熄焦、定位接焦。接焦完畢后，熄焦車自動行走并定位到熄焦位置 規(guī)定允許范圍 ；熄焦完畢后，熄焦車自動行走并定位到計劃卸焦位置 規(guī)定允許范圍 ；卸焦完畢 控制功能（1） 推焦車走行啟動推焦車的走行啟動是利用PLC控制MM440變頻器，實現(xiàn)推焦車走行的前后運動和走形速度的控制。（2） 推焦車走行停止推焦車走形停止有三種方式：a、正常停止：正常運行時，推焦車上的走行停止開關和推焦車走行軌道上的行程開關可以控制推焦車正常停止。b、故障停止：當前端控制單元檢測到設備故障時，PLC上的自動保護裝置和變頻器上的保護裝置會自動啟動，從而實現(xiàn)推焦車走行的停止。c、緊急停止：系統(tǒng)出現(xiàn)緊急情況時，可通過操作臺的緊急按鈕，立即停止所有運行中的設備，以保證系統(tǒng)和人員的安全。（3） 推焦車走行控制系統(tǒng)和焦爐門的控制系統(tǒng)、推焦車推焦系統(tǒng)的聯(lián)鎖推焦車走行控制系統(tǒng)和焦爐門的控制系統(tǒng)、推焦車推焦系統(tǒng)，只能有一個系統(tǒng)處于運行狀態(tài)，并且每一個系統(tǒng)都有其各自的走行和停止。如果要控制三個系統(tǒng)的有序運行，就必須要對各個系統(tǒng)的行程開關進行邏輯編程，以保證推焦車能夠正常有序的運行。當推焦車走到焦爐門前時自動停止，停止之后爐門的運動才可以進行，只有焦爐門的舉門運動結束后推焦系統(tǒng)才可以運行。如果推焦車沒有運行到位，則焦爐門的一切操作都將無效；如果焦爐門的舉門沒有結束對推焦車推焦的的一切操作都將無效；焦爐門的運動也要按照嚴格的順序運行，即先移門再提門最后舉門。如果移門前行沒有結束則舉門和提門都無效，如果提門上行沒有結束則舉門無效，如果舉門上行沒有結束則舉門下行無效，如果舉門下行沒有結束則提門無效，如果提門下行沒有結束則移門無效。由于三個系統(tǒng)的正常運行時推焦安全運行的保證，以上的過程是推焦PLC控制程序編輯的基本依據(jù)。3.2 控制系統(tǒng)的流程焦化推焦車運行的一般流程為：焦化推焦車走行焦爐門的控制焦化推焦車進行推焦。該控制系統(tǒng)的工作主要分為三塊：焦化推焦車走行、焦爐門的控制和焦化推焦車推焦。控制系統(tǒng)的流程圖如下:圖3.1 焦化推焦車控制系統(tǒng)流程圖走行流程推焦車的走行，即通過PLC控制推焦車上的走行電機的正反轉和停止的過程。當對推焦車走行電機通電后，為了保證推焦車走行的安全，推焦車的走行電機并沒有立即運動，此時推焦車走行的預警裝置啟動。當推焦車的啟動按鈕閉合時，推焦車開始向前運行，當推焦車運行到爐門時或者推焦車走行停止按鈕閉合時，推焦車停止運動。在推焦車走行的過程中，為了保證走行的安全必須對推焦車走行、停止、反轉三個開關進行互鎖控制。在控制過程中要保證正轉和反轉的按鈕不能同時工作。當電機處于正轉時，只有停止開關有效，此時如果要求電機反轉，則要先使推焦車走行停止開關通電，然后等三秒才能改變推焦車走行的方向。推焦車走行中如果遇到了故障則要求推焦車立即停止，此時使與推焦車走行的電機相連接的電路斷路器要立即斷開，以保證推焦車走行的安全。此電路斷路器是連接走行電機與主電路連接的開關。焦化推焦車走行流程圖如下：圖3.2焦化推焦車走行流程圖 焦爐門控制流程圖3.3推焦車走行與MM440接線圖當推焦車運行到爐門前并且停止后，焦爐門的所有開關才能有效。如果焦爐門的舉門沒有結束對推焦車推焦的的一切操作都將無效；焦爐門的運動也要按照嚴格的順序運行，即先移門再提門最后舉門。如果移門前行沒有結束則舉門和提門都無效，如果提門上行沒有結束則舉門無效，如果舉門上行沒有結束則舉門下行無效，如果舉門下行沒有結束則提門無效，如果提門下行沒有結束則移門無效。在這個過程中焦化爐門的控制需要許多行程開關，這些行程開關能否正確準時的打開/閉合，決定了焦化爐門的控制是否能夠安全及時的完成。爐門運動流程圖如下：圖3.3爐門運動流程圖 焦化推焦車推焦流程焦化推焦車的推焦，即通過PLC控制推焦車上的推焦電機的正反轉和停止的過程。圖3.4焦化推焦車推焦當推焦的啟動按鈕閉合時，推焦車開始向前運行，當推焦車運行到爐門時或者推焦車走行停止按鈕閉合時，推焦車停止運動。在推焦車走行的過程中，為了保證走行的安全必須對推焦車走行、停止、反轉三個開關進行互鎖控制。在控制過程中要保證正轉和反轉的按鈕不能同時工作。當電機處于正轉時，只有停止開關有效，此時如果要求電機反轉，則要先使推焦車走行停止開關通電，然后等三秒才能改變推焦車走行的方向。推焦車走行中如果遇到了故障則要求推焦車立即停止，此時使與推焦車走行的電機相連接的電路斷路器要立即斷開，以保證推焦車走行的安全。此電路斷路器是連接走行電機與主電路連接的開關。焦化推焦車推焦流程圖如下：圖3.5焦化推焦車推焦流程圖3.3 系統(tǒng)的配置 系統(tǒng)的硬件配置根據(jù)上述控制要求及控制流程圖，可考慮PLC系統(tǒng)的硬件設計，硬件設計的主要內容是分析系統(tǒng)所需的輸入輸出信息，確定PLC輸入輸出的類型、數(shù)量和PLC的配置。PLC輸入輸出接線圖如下圖3.6 PLC硬件接線圖1圖3.7 PLC硬件接線圖2圖3.8 PLC硬件接線圖3I/O接點定義：表3-1 PLC I/O接點定義 輸入點 輸出點I1.0過熱保護M1 Q0.0走行啟/停I1.1過熱保護M2 Q0.1走行正反I1.2過熱保護M3 Q0.2走形速度控制端口1I1.3過熱保護M4 Q0.3走行速度控制端口2I1.4過熱保護M4 Q0.4走行復位11.5走形開始 Q0.5推焦啟停11.6走形停止 Q0.6推焦正反11.7推焦開始 Q0.7推焦速度控制端口1 I2.0推焦停止 Q1.0推焦速度控制端口2I2.1走形前行 Q1.1推焦復位I2.2走形后行 Q1.2走行I2.3推焦前行 Q1.3推焦I2.4走行故障 Q1.4走行運動I2.5走行過熱 Q1.5推焦運動12.6推焦后行 Q1.6走行故障I2.7推焦故障 Q1.7推焦故障I3.0推焦過熱 Q2.0走形過熱I3.1移門前行 Q2.1推焦過熱I3.2移門后行 Q2.2移門前行I3.3提門上行 Q2.3移門復位I4.0提門下行 Q3.0提門上行I4.1舉門上行 Q3.1提門復位I4.2舉門下行Q3.2舉門上行I4.3移門前限Q3.3舉門復位I5.0移門后限I5.1提門上限I5.2提門下限I5.3舉門上限I6.0舉門下限I6.1爐門復位 系統(tǒng)的軟件結構根據(jù)控制要求，除上述I/O接點外，系統(tǒng)還需使用PLC的一些內部輔助繼電器和定時器，程序中用作狀態(tài)的輔助繼電器為：表3-2PLC輔助繼電器定義M2.0走行電機互鎖M2.3走形電機定時M2.1走形電機反轉使能M2.2走形電機正轉使能M1.0走形電機反轉狀態(tài)M1.1走行電機正轉狀態(tài)M3.0推焦電機互鎖M3.3推焦電機定時M4.1推焦電機反轉使能M4.2推焦電機正轉使能M5.0推焦電機反轉狀態(tài)M5.1推焦電機正轉狀態(tài)M6.0爐門運動互鎖程序中使用的定時器簡單清晰明了，就不贅述。根據(jù)上述對系統(tǒng)輸入輸出開關信息的分析，采用西門子S7-200系列PLC，系統(tǒng)的梯形圖程序見附錄 梯形圖主要部分說明圖3.9焦化推焦車走行梯形圖這部分例程序用于控制可雙向運轉的焦化推焦車走形電動機。當與輸入點I2.2相連的開關閉合時，電動機逆時針方向旋轉，當與輸入點I2.1相連的開關閉合時，電動機順時針方向旋轉。但這要有一個前提，即與輸入點I1.5相連的電動機電路斷路器和輸入點I1.6相連的停機開關都沒有動作。只有按下停機開關，并等待5秒鐘后，才可以改變電動機的旋轉方向。這樣做是為了電動機有足夠的時間剎車停轉，然后再反向起動。如點動開關同時按下，電動機停轉，并且不起動。在程序起始部分，程序檢查是否必須激活互鎖電路，互鎖電路防止電動機誤起動，或者按錯方向起動。只有當所有開關都沒有動作，或者等待時間溢出時，互鎖才清除即M2.0被置成邏輯0。如果電動機斷路器（輸入點I1.5）沒有動作，停機點動開關（輸入點I1.6）也沒有動作（這兩個觸點都是常閉觸點）；并且狀態(tài)位M1.1沒有被設置成走形電機正轉標志，則使能位M2.1被置為邏輯1。走行電動機才有可能逆時針旋轉。代表走形電機反轉的狀態(tài)位是M1.0。用類似方法可得到走行電機正向旋轉的起動條件。當正轉和反轉開關動作，并且互鎖位和狀態(tài)位都沒有被設置成相反的旋轉方向，電動機起動。即相關的輸出位和狀態(tài)位被置位，狀態(tài)位的作用是使輸出能夠自保。電動機逆時針方向旋轉起動器由輔助繼電器M1.0控制。電動機順時針方向旋轉起動器由輸出點Q0.1控制。當電動機被停機時，“ED的下降沿將輔助存儲位M2.3置為1，進入停機模式。當M2.3被置位時，限制起動機再次起動的定時器開始計時，該定時器的預置時間是5秒，經(jīng)過5秒鐘后，內部存儲器位M2.3被復位。由于焦化推焦車的電機是由變頻器MM440控制，所以PLC的輸出端子接在變頻器MM440上。因為MM440控制電機的正反轉在同一個端口上，需要設定與Q0.1相連的端口。故要反轉的輸出結果由輔助繼電器M1.0的常閉開關連接到Q0.1，設定當Q0.1的端口為0時反轉，為1時正轉。圖3.10焦化推焦車走行調速梯形圖 這部分程序是用來實現(xiàn)走形電機速度的控制。在圖中I0.1為走行一檔速度開關，I0.2為走行二檔速度開關，I0.3為走三檔速度開關。當走行一檔開關閉合時Q0.3輸出為1，此時電機必需處于走行即Q0.0必需為1，二檔和三檔調速的開關如果有一個處于閉合狀態(tài)則一檔調速無效；當走行二檔開關閉合時Q0.2輸出為1，此時電機必需處于走行即Q0.0必需為1，一檔檔和三檔調速的開關如果有一個處于閉合狀態(tài)則二檔調速無效；當走行三檔開關閉都為0，同樣此時走行電機必需處于走行狀態(tài)即Q0.0必需為1，一檔和三檔調速的開關都要處于閉合狀態(tài)否則三檔調速無效。將輸出的狀態(tài)由PLC輸出到變頻器MM440的7號和8號端口，再通過MM440的編程實現(xiàn)對電機速度的調節(jié)。圖3.11 爐門控制梯形圖這部分程序時用來實現(xiàn)焦爐爐門的有序控制。在這里我以移門運動為例來解釋梯形圖，當與輸入點I3.1相連的移門前行開關開關閉合并且爐門的互鎖輔助開關M6.0為0時，與輸出線圈相連的液壓閥工作，移門前行開始。當液壓閥控制油泵使爐門正在向前運動時，如果閉合提門或舉門開關則會使輔助繼電器M6.0得電，形成互鎖，則門的運動停止。當爐門運動到移門前限走行開關時，移門前行運動停止。此時只有提門上行開關有效，如果其他的開關有輸入則會形成互鎖。當形成互鎖后，只有啟動門運動復位開關才夠再次運動。圖3.12 焦化推焦車推焦推焦梯形圖這部分例程序用于控制可雙向運轉的焦化推焦車推焦電動機。當與輸入點I2.6相連的開關閉合時，電