空氣炮PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘 要可編程控制器以其自身特點(diǎn)，將成為今后實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的主要控制手段之一。掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和步驟，才能做到正確、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的使用PLC。通過(guò)了解被控設(shè)備；編制任務(wù)書；硬件選擇；軟件設(shè)計(jì)；電氣回路和控制回路設(shè)計(jì)；通訊設(shè)計(jì)；編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書等步驟，可以正確全面的完成可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在此我將以空氣炮PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)，簡(jiǎn)單闡述PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和步驟。關(guān)鍵詞：可編程控制器；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；空氣炮；PLC編程 目 錄1引 言2控制對(duì)象2.1空氣炮性能、作用、結(jié)構(gòu)、工作原理2.1.1空氣炮的作用2.1.2空氣炮結(jié)構(gòu)2.1.3空氣炮的工作原理2.2控制系統(tǒng)操作、監(jiān)控、維護(hù)、維

2、修的要求3初步設(shè)計(jì)3.1 編制設(shè)計(jì)任務(wù)書：3.1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)及要求：3.1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容：3.2系統(tǒng)控制流程如圖3-13.3 PLC控制系統(tǒng)類型選擇3.3.1以PLC為主控制器的控制系統(tǒng)3.3.2綜合空氣炮控制系統(tǒng)的特點(diǎn)3.3.3發(fā)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)DCS系統(tǒng)簡(jiǎn)介3.3.4空氣炮控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3.4經(jīng)濟(jì)概算3.4.1工程預(yù)算：3.4.2收入預(yù)算3.4.3結(jié)論4控制系統(tǒng)硬件選擇4.1 PLC選擇4.1.1輸入輸出（I/O）選擇4.1.2存儲(chǔ)器容量的估算4.1.3 CPU功能的選擇4.1.4生產(chǎn)廠家選擇4.1.5最終選型4.2電磁閥選擇4.3斷流指示器選擇5軟件編程設(shè)計(jì)5.1 PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)

3、思想5.2 PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.3PLC控制程序5.3.1空氣炮控制程序說(shuō)明：6 PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1 PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計(jì)6.2 PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計(jì)6.3 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)7通訊設(shè)計(jì)7.1 設(shè)計(jì)方案7.2 接口標(biāo)準(zhǔn)RS4857.3 功能碼控制7.4傳輸7.5協(xié)議參數(shù)8 PLC控制系統(tǒng)程序的調(diào)試8.1 I/O端子測(cè)試8.2 系統(tǒng)調(diào)試9結(jié) 論參考文獻(xiàn) 1引 言可編程控制器(Programmable Controller)，早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡(jiǎn)稱PLC，它主要用來(lái)代替繼電

4、器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過(guò)了邏輯控制的范圍，PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計(jì)的數(shù)字運(yùn)算操作的電子裝置。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。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個(gè)整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計(jì)?？删幊炭刂破骶哂芯幊谭椒R全,簡(jiǎn)單易學(xué)；使用和維護(hù)方便；功能完善,應(yīng)用靈活；體積小,功能強(qiáng)；可靠性高,操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn), 在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中，有大量的數(shù)字量及模擬量的控制裝置，例如電機(jī)的啟停，電磁閥的

5、開閉，產(chǎn)品的計(jì)數(shù)，溫度、壓力、流量的設(shè)定與控制等，而PLC技術(shù)是解決上述問(wèn)題的最有效、最便捷的工具，因此PLC在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。是今后實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的主要手段之一,因此當(dāng)今的電氣自動(dòng)化技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)熟悉它的基本原理,性能特點(diǎn)。同時(shí)掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和步驟，才能做到正確、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的使用PLC。在此我將以空氣炮PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)，簡(jiǎn)單闡述PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和步驟。2控制對(duì)象控制系統(tǒng)是為被控對(duì)象服務(wù)的輔助設(shè)備，需要配合被控對(duì)象完成工作任務(wù)，與被控對(duì)象形成一個(gè)有機(jī)整體。所以空氣炮控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)前，從以下幾個(gè)方面對(duì)空氣炮進(jìn)行了充分了解：2.1空氣炮性能、作用、結(jié)構(gòu)、工作原理

6、2.1.1空氣炮的作用煤倉(cāng)是鍋爐給煤系統(tǒng)中的儲(chǔ)煤設(shè)備，是給煤系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，近年來(lái)隨著煤炭?jī)r(jià)格不斷上漲，煤炭供應(yīng)商在煤炭中摻雜使假現(xiàn)象層出不窮，煤炭水份、煤泥含量超標(biāo)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，煤炭在煤倉(cāng)向下流動(dòng)過(guò)程中相互擠壓沾敷在煤倉(cāng)側(cè)壁上，造成煤倉(cāng)阻塞蓬煤，給煤系統(tǒng)不能連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，嚴(yán)重影響鍋爐安全穩(wěn)定運(yùn)行。為解決煤倉(cāng)阻塞蓬煤?jiǎn)栴}，我廠在煤倉(cāng)斜面?zhèn)缺诓煌恢冒惭b了9只空氣炮如圖2-1；圖2-2?？諝馀诳梢酝蝗会尫趴諝馀蛎洓_擊波，克服了煤炭與倉(cāng)壁靜摩擦，使容器內(nèi)的物料又一次恢復(fù)流動(dòng),使起拱的或粘凍結(jié)的物料再次恢復(fù)重力流動(dòng),使堵塞消除,工作連續(xù)。是一種清潔、無(wú)污染、低耗能的理想清堵吹灰設(shè)備。每個(gè)煤倉(cāng)設(shè)有上中

7、下三層空氣炮，每層設(shè)三臺(tái)空氣炮分別對(duì)應(yīng)下部三個(gè)煤倉(cāng)出煤口。 圖2-1 圖2-22.1.2空氣炮結(jié)構(gòu)空氣炮如圖2-3由儲(chǔ)氣罐、活塞及缸體、安全閥、電磁快速排氣閥、進(jìn)氣球閥組成。 圖2-3空氣炮結(jié)構(gòu)圖 2.1.3空氣炮的工作原理空氣炮是利用氣壓平衡的原理,先將壓縮空氣貯存于鋼制炮體中,當(dāng)炮體內(nèi)氣壓達(dá)到0.40.8Mpa時(shí),通過(guò)電動(dòng)式(或手動(dòng)式)氣動(dòng)元件操作,切斷壓縮氣流,打開電磁塊擺閥的排氣口,活塞瞬間形成前后壓力差,迫使活塞后移,打開排氣口,壓縮氣體以超過(guò)一馬赫(音速)的速度直接沖入煤倉(cāng)阻塞蓬煤故障區(qū)。1、打開進(jìn)氣閥門空氣通過(guò)S進(jìn)入炮體，由于活塞通過(guò)復(fù)位裝置始終封閉排氣口，活塞后部與炮體內(nèi)相通，

8、產(chǎn)生氣壓平衡。（見圖2-4） 圖2-4S：進(jìn)氣管道 S"：空氣炮專用快速排氣閥 B：活塞 C：排氣管 D：筒體2、空氣炮專用快速排氣閥通電工作打開排氣孔O，活塞后部缸套中的空氣順利排出。缸套內(nèi)部無(wú)壓力，在筒體內(nèi)壓縮空氣的壓力作用下，形成壓力差，活塞迅速向右回返，打開排氣管C，筒體內(nèi)的壓縮空氣瞬間排出，沖擊物料。（見圖2-5）S：進(jìn)氣管道 S"：空氣炮專用快速排氣閥 B：活塞 C：排氣管 D：筒體圖2-52.2控制系統(tǒng)操作、監(jiān)控、維護(hù)、維修的要求使用者是設(shè)計(jì)好壞的最終評(píng)判者，對(duì)被控對(duì)象最為了解，能夠提出最有價(jià)值的意見和要求，通過(guò)座談了解空氣炮運(yùn)行人員提出了以下要求：a、在每個(gè)

9、煤倉(cāng)出煤口設(shè)置煤炭斷流信號(hào)，并發(fā)出報(bào)警；b、斷煤后對(duì)應(yīng)煤倉(cāng)出煤口的3排空氣炮由低至高順序啟動(dòng)；c、可手動(dòng)/自動(dòng)控制切換；d、主控室DCS操作員站可監(jiān)控空氣炮和斷流指示器工作情況，并發(fā)出報(bào)警；e、現(xiàn)場(chǎng)可監(jiān)控空氣炮和斷流指示器工作情況；f、控制系統(tǒng)可監(jiān)控空氣炮的工作判斷空氣炮是否故障，并及時(shí)切斷故障空氣炮并發(fā)出報(bào)警；g、監(jiān)控氣源壓力，氣源壓力低時(shí)及時(shí)停止空氣炮工作并發(fā)出報(bào)警；h、監(jiān)控煤倉(cāng)出煤口閘板閥開關(guān)情況。3初步設(shè)計(jì)3.1 編制設(shè)計(jì)任務(wù)書：3.1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)及要求：a、通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)煤倉(cāng)出煤口斷煤情況監(jiān)控；煤倉(cāng)出煤口閘板閥開關(guān)情況監(jiān)控；空氣炮氣源壓力監(jiān)控；空氣炮電磁閥動(dòng)作監(jiān)控。b、根據(jù)斷煤信號(hào)

10、實(shí)現(xiàn)對(duì)空氣炮高效邏輯控制；實(shí)現(xiàn)電磁閥通電動(dòng)作時(shí)間合理，既保證排氣時(shí)間，又保證電磁閥線圈不長(zhǎng)時(shí)間通電燒毀；氣源壓力低時(shí)停止空氣炮工作。c、保證通信、邏輯控制、硬件可靠。d、控制系統(tǒng)與電廠DCS通信實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方集中監(jiān)控。e、適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境如：煤粉、噪音等。3.1.2設(shè)計(jì)內(nèi)容：a、控制系統(tǒng)類型選擇；b、外部電路設(shè)計(jì)c、系統(tǒng)硬件選擇；d、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)：流程圖和控制程序設(shè)計(jì)；e、遠(yuǎn)方監(jiān)控設(shè)計(jì)；f、編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明及調(diào)試方案。程序開始 有/無(wú) 氣源報(bào)警  有/無(wú) 斷煤報(bào)警 下層炮工作 疏通延時(shí) 有/無(wú) 氣源報(bào)警 有/無(wú) 斷煤報(bào)警 中層炮工作 有/無(wú) 氣源報(bào)警 有/無(wú) 斷煤報(bào)警 上層炮工作 疏通延時(shí) 疏通延

11、時(shí)3.2系統(tǒng)控制流程如圖3-1 無(wú) 無(wú) 無(wú) 無(wú) 無(wú) 無(wú) 圖3-1系統(tǒng)控制流程圖3.3 PLC控制系統(tǒng)類型選擇3.3.1以PLC為主控制器的控制系統(tǒng)a、單機(jī)控制系統(tǒng)：即一臺(tái)PLC控制一臺(tái)設(shè)備或一條簡(jiǎn)易生產(chǎn)線，可任意選擇PLC，但考慮將來(lái)系統(tǒng)的擴(kuò)展，應(yīng)選擇有通訊功能的PLC及可擴(kuò)展模塊。b、集中控制系統(tǒng)：即一臺(tái)PLC控制多臺(tái)設(shè)備或生產(chǎn)線，這種控制方式要求各被控設(shè)備距離較近，且各被控設(shè)備的動(dòng)作有一定聯(lián)系，當(dāng)部分監(jiān)控點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時(shí)可采用遠(yuǎn)程I/O；為防止PLC故障影響整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)停制工作應(yīng)采用冗余系統(tǒng)，且要求PLC的I/O點(diǎn)數(shù)和存儲(chǔ)容量有較大余量。c、分布控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)控制多臺(tái)被控對(duì)象，每臺(tái)控制對(duì)象

12、由一臺(tái)據(jù)有通訊功能的PLC控制，由上位機(jī)通過(guò)總線與多臺(tái)PLC通信，PLC之間也可以進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。其特點(diǎn)是：控制范圍廣；被控對(duì)象距離不受限制；單臺(tái)PLC故障不影響其他設(shè)備。3.3.2綜合空氣炮控制系統(tǒng)的特點(diǎn)a、輸入輸出信號(hào)以開關(guān)量為主；d、共三臺(tái)鍋爐煤倉(cāng)間距較遠(yuǎn)，一般為兩運(yùn)一備且相對(duì)獨(dú)立；c、各爐空氣炮動(dòng)作無(wú)相互關(guān)聯(lián)；d、單爐系統(tǒng)簡(jiǎn)單；e、控制系統(tǒng)的輸入輸出信號(hào)需遠(yuǎn)傳監(jiān)控；d、空氣炮控制系統(tǒng)是為發(fā)電廠鍋爐煤倉(cāng)空氣炮控制設(shè)計(jì)的，發(fā)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)已有DCS分部式控制系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮與已有控制系統(tǒng)的配套、融合。3.3.3發(fā)電廠生產(chǎn)系統(tǒng)DCS系統(tǒng)簡(jiǎn)介DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（Dis

13、tributed Control System），它是一個(gè)由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級(jí)管理、配置靈活以及組態(tài)方便。系統(tǒng)主要有現(xiàn)場(chǎng)控制站（I/O站）、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)、人機(jī)接口單元（操作員站OPS、工程師站ENS）、機(jī)柜、電源等組成。系統(tǒng)具備開放的體系結(jié)構(gòu)，可以提供多層開放數(shù)據(jù)接口。我公司使用的DCS系統(tǒng)是由新華工控公司開發(fā)的分布式控制系統(tǒng)（XDPS新華分散處理系統(tǒng)），可以完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、順序控制、高級(jí)控制、報(bào)警檢測(cè)、監(jiān)控、操作，提供組態(tài)和調(diào)試工具。系統(tǒng)由高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)和連接在網(wǎng)上的人機(jī)接口站（MMI）與分散處理單

14、元（DPU）組成，高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)由以太網(wǎng)協(xié)議的開放通訊結(jié)構(gòu)分級(jí)組織，支持企業(yè)決策管理及其他通訊網(wǎng)絡(luò)、PLC及變頻器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備；人機(jī)接口站（MMI）包括操作員站（OPU）、工程師站（ENG）等。操作員站（OPU）、工程師站（ENG）使用通用的工業(yè)PC機(jī)，采用WindowsNT通用軟件系統(tǒng)，對(duì)DPU控制過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控、干預(yù)和修改；分散處理單元（DPU）由主控制器（CPU）和智能輸入輸出卡件（IO卡件）組成面向被控對(duì)象，進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入輸出處理和閉環(huán)控制計(jì)算，同時(shí)接收操作和組態(tài)修改指令。3.3.4空氣炮控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案綜合空氣炮控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和要求，充分考慮電廠原有生產(chǎn)控制系統(tǒng)的配套、融合，確定使用分布

15、式控制系統(tǒng)，總體設(shè)計(jì)說(shuō)明如下：a控制系統(tǒng)類型：每臺(tái)鍋爐煤倉(cāng)空氣炮系統(tǒng)使用一臺(tái)PLC與電廠DCS控制系統(tǒng)組成分布式控制系統(tǒng)；每個(gè)煤倉(cāng)出煤口對(duì)應(yīng)的三臺(tái)空氣炮為一組實(shí)行邏輯控制。b輸入、輸出信號(hào)：輸入：每個(gè)出煤口設(shè)斷流信號(hào)器一只，煤閘板開行程開關(guān)一只；每個(gè)煤倉(cāng)空氣炮氣源總管安裝一支電接點(diǎn)氣壓表；輸出：設(shè)斷煤報(bào)警指示燈和警鈴；設(shè)氣源壓力報(bào)警指示燈。c外部控制回路：在輸出側(cè)設(shè)置手/自動(dòng)切換開關(guān)；自動(dòng)控制時(shí)PLC啟動(dòng)中間繼電器，中間繼電器導(dǎo)通后啟動(dòng)空氣炮電磁快開閥。手動(dòng)控制時(shí)使用外部按鈕啟動(dòng)空氣炮電磁快開閥，做到PLC故障時(shí)切換至外部人工控制。d通訊： PLC選擇具有RS422或485通訊接口，與DCS控

16、制系統(tǒng)每臺(tái)鍋爐的操作員站實(shí)現(xiàn)串口通訊，設(shè)計(jì)監(jiān)控畫面實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方操作員站監(jiān)控。3.4經(jīng)濟(jì)概算3.4.1工程預(yù)算：三臺(tái)鍋爐煤倉(cāng)空氣炮控制系統(tǒng)工程費(fèi)預(yù)算序號(hào)設(shè)備名稱單位數(shù)量單價(jià)（元）總價(jià)（元）1PLC臺(tái)3250075002控制電源臺(tái)335010503斷流信號(hào)器支945040504氣源電接點(diǎn)壓力表臺(tái)360018005煤倉(cāng)插板行程開關(guān)支920018006控制電纜米3001545007通訊電纜米1501015008控制箱及接線排臺(tái)375022509人工費(fèi)工日30100300010其他費(fèi)用200011年維護(hù)費(fèi)及折舊按造價(jià)的30%計(jì)算883512合計(jì)382853.4.2收入預(yù)算安裝空氣炮控制系統(tǒng)提高空氣炮工作自動(dòng)

17、化水平，提高空氣炮工作效率，減少人工成本。從人工成本減少可作為控制系統(tǒng)的收入，按照6個(gè)人每人每年工作時(shí)間300天，每天60元，人工費(fèi)節(jié)約108000元。3.4.3結(jié)論單以人工費(fèi)節(jié)約為收入，已可說(shuō)明此項(xiàng)工程經(jīng)濟(jì)效益可觀。4控制系統(tǒng)硬件選擇4.1 PLC選擇4.1.1輸入輸出（I/O）選擇I/O點(diǎn)數(shù)估算時(shí)應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔浚ǔ８鶕?jù)統(tǒng)計(jì)的輸入輸出點(diǎn)數(shù)，再增加10%20%的可擴(kuò)展余量后，作為輸入輸出點(diǎn)數(shù)估算數(shù)據(jù)。PLC的輸出一般有繼電器、晶體管、晶閘管輸出三種類型，根據(jù)PLC輸出端所帶的負(fù)載是直流型還是交流型，是大電流還是小電流，以及PLC輸出點(diǎn)動(dòng)作的頻率等，從而確定輸出端形式。不同的負(fù)載選用不同的輸

18、出方式，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行是很重要的。電磁閥的開閉、大電感負(fù)載、動(dòng)作頻率低的設(shè)備，PLC輸出端采用繼電器輸出或者固態(tài)繼電器輸出;各種指示燈、變頻器/數(shù)字直流調(diào)速器的啟動(dòng)/停止應(yīng)采用晶體管輸出。輸入9個(gè)點(diǎn)，輸出16個(gè)點(diǎn)，考慮一般PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)相同及富裕量，可選擇4048個(gè)點(diǎn)位的PLC。因需PLC通過(guò)中間繼電器啟動(dòng)電磁閥、指示燈、警鈴等設(shè)備，可選擇晶體管輸出。4.1.2存儲(chǔ)器容量的估算存儲(chǔ)器內(nèi)存容量主要與系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)、控制要求、程序結(jié)構(gòu)長(zhǎng)短等因素有關(guān)，一般估算方法：存儲(chǔ)容量=I/O點(diǎn)數(shù)×10+開關(guān)量輸出點(diǎn)數(shù)×8+模擬通道數(shù)×100+定時(shí)器/計(jì)數(shù)器數(shù)量×

19、2+通訊接口個(gè)數(shù)×300+備用量（20%），以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個(gè)字）。空氣炮PLC存儲(chǔ)容量=（25×10+16×8+12×2+2×300）1.2=1002字4.1.3 CPU功能的選擇 該選擇包括運(yùn)算功能、控制功能、通信功能、編程功能、診斷功能和處理速度等特性的選擇。a、運(yùn)算功能：根據(jù)系統(tǒng)特點(diǎn)選擇PLC的運(yùn)算功能，包括邏輯運(yùn)算、計(jì)時(shí)和計(jì)數(shù)功能、數(shù)據(jù)移位、比較等運(yùn)算、代數(shù)運(yùn)算、數(shù)據(jù)傳送、PID運(yùn)算；要顯示數(shù)據(jù)時(shí)需要譯碼和編碼等運(yùn)算。b、控制功能：控制功能包括PID控制運(yùn)算、前饋補(bǔ)償控制運(yùn)算、比值控制運(yùn)算等，應(yīng)根據(jù)控制要求確定。c、通

20、信功能：大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線和標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議（如TCP/IP），通信協(xié)議應(yīng)符合ISO/IEEE通信標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)是開放的通信網(wǎng)絡(luò)。PLC系統(tǒng)的通信接口應(yīng)包括串行和并行通信接口（RS2232/422/485）、常用DCS接口等；通信距離應(yīng)滿足裝置實(shí)際要求。d、編程功能：PLC種類很多其指令系統(tǒng)也不相同，應(yīng)根據(jù)所控制系統(tǒng)的特點(diǎn)選擇；指令數(shù)量多少及編程、仿真軟件的能力代表編程功能的高低。e、 處理速度：PLC采用掃描方式工作。從實(shí)時(shí)性要求來(lái)看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號(hào)持續(xù)時(shí)間小于掃描時(shí)間，則PLC將掃描不到該信號(hào)，造成信號(hào)數(shù)據(jù)的丟失。 空氣炮PLC工作流程較為簡(jiǎn)單，以開關(guān)量輸入輸出為主，其

21、運(yùn)算、運(yùn)算速度和控制功能無(wú)特殊要求；要求具有現(xiàn)場(chǎng)程序維護(hù)及信號(hào)遠(yuǎn)傳能力，應(yīng)選擇包括串行和并行通信接口（RS2232/422/485）、常用DCS接口等。4.1.4生產(chǎn)廠家選擇在選型時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇已投入使用的PLC生產(chǎn)廠；具有良好服務(wù)意識(shí)的供貨商；選擇較普及型號(hào)和生產(chǎn)廠家。以便于配套使用，維修維護(hù)使用更加方便。4.1.5最終選型因本廠使用的PLC和變頻器以三菱牌的為主，且三菱系列PLC型號(hào)齊全，使用普及易于購(gòu)買，性能可靠服務(wù)優(yōu)良優(yōu)先選擇。經(jīng)產(chǎn)品手冊(cè)對(duì)比以上條件確定型號(hào)為：型號(hào)：FX2n-48MR-001.4.2電磁閥選擇電磁閥按照啟動(dòng)方式分為直動(dòng)式、先導(dǎo)式，電磁閥前后壓力大于0.04MPa時(shí)使用先

22、導(dǎo)式，空氣炮電磁快開閥前后壓差0.4-0.7MPa所以空氣炮應(yīng)選擇先導(dǎo)式。按照工作電源形式分為直流和交流，常用電壓等級(jí)為DC24V和AC220V，因由PLC通過(guò)中間繼電器啟動(dòng)可選擇AC220V。按照開關(guān)位置數(shù)量和閥體出入口數(shù)量，其型號(hào)有兩位兩通、三位五通等，如兩位三通型號(hào)意義為：有全開全關(guān)兩個(gè)位置，閥體通道為三通閥體。空氣炮電磁快開閥為兩位兩通型。4.3斷流指示器選擇在煤倉(cāng)出口的輸煤皮帶上安置水銀開關(guān)，有煤時(shí)水銀開關(guān)被煤流推動(dòng)處于水平狀態(tài)，水銀接通觸點(diǎn)，無(wú)煤時(shí)水銀開關(guān)豎直，水銀觸點(diǎn)斷開。5軟件編程設(shè)計(jì)在進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)的同時(shí)可以著手軟件的設(shè)計(jì)工作。軟件設(shè)計(jì)的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求將工藝流程圖轉(zhuǎn)換為

23、梯形圖，這是PLC應(yīng)用的最關(guān)鍵的問(wèn)題，程序的編寫是軟件設(shè)計(jì)的具體表現(xiàn)。在控制工程的應(yīng)用中，良好的軟件設(shè)計(jì)思想是關(guān)鍵，優(yōu)秀的軟件設(shè)計(jì)便于工程技術(shù)人員理解掌握、調(diào)試系統(tǒng)與日常系統(tǒng)維護(hù)。 5.1 PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)思想由于生產(chǎn)過(guò)程控制要求的復(fù)雜程度不同，可將程序按結(jié)構(gòu)形式分為基本程序和模塊化程序。 基本程序:既可以作為獨(dú)立程序控制簡(jiǎn)單的生產(chǎn)工藝過(guò)程，也可以作為組合模塊結(jié)構(gòu)中的單元程序;依據(jù)計(jì)算機(jī)程序的設(shè)計(jì)思想，基本程序的結(jié)構(gòu)方式只有三種:順序結(jié)構(gòu)、條件分支結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)。 9_ 模塊化程序:把一個(gè)總的控制目標(biāo)程序分成多個(gè)具有明確子任務(wù)的程序模塊，分別編寫和調(diào)試，最后組合成一個(gè)完成總?cè)蝿?wù)的完整程

24、序。這種方法叫做模塊化程序設(shè)計(jì)。我們建議經(jīng)常采用這種程序設(shè)計(jì)思想，因?yàn)楦髂K具有相對(duì)獨(dú)立性，相互連接關(guān)系簡(jiǎn)單，程序易于調(diào)試修改。特別是用于復(fù)雜控制要求的生產(chǎn)過(guò)程。 5.2 PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)要點(diǎn)PLC控制系統(tǒng)I/O分配，依據(jù)生產(chǎn)流水線從前至后，I/O點(diǎn)數(shù)由小到大;盡可能把一個(gè)系統(tǒng)、設(shè)備或部件的I/O信號(hào)集中編址，以利于維護(hù)。定時(shí)器、計(jì)數(shù)器要統(tǒng)一編號(hào)，不可重復(fù)使用同一編號(hào)，以確保PLC工作運(yùn)行的可靠性。程序中大量使用的內(nèi)部繼電器或者中間標(biāo)志位（不是I/O位），也要統(tǒng)一編號(hào)，進(jìn)行分配。在地址分配完成后，應(yīng)列出I/O分配表和內(nèi)部繼電器或者中間標(biāo)志位分配表?？諝馀诳刂葡到y(tǒng)PLC I/O分配表和內(nèi)

25、部繼電器分配表IO分配表輸入輸出序號(hào)注釋序號(hào)注釋X0手自動(dòng)切換Y0氣源壓力低信號(hào)指示燈X1氣源壓力低信號(hào)Y1空氣炮1啟動(dòng)X2斷煤信號(hào)1Y2空氣炮2啟動(dòng)X3斷煤信號(hào)2Y3空氣炮3啟動(dòng)X4斷煤信號(hào)3Y4空氣炮4啟動(dòng)X5煤倉(cāng)料位計(jì)Y5空氣炮5啟動(dòng)X6煤閘板行程開信號(hào)1Y6空氣炮6啟動(dòng)X7煤閘板行程開信號(hào)2Y7空氣炮7啟動(dòng)X10煤閘板行程開信號(hào)3Y10空氣炮8啟動(dòng) Y11空氣炮9啟動(dòng)Y12斷煤信號(hào)1警示燈Y13斷煤信號(hào)2警示燈Y14斷煤信號(hào)3警示燈Y15煤閘板行程開信號(hào)1指示燈Y16煤閘板行程開信號(hào)2指示燈Y17煤閘板行程開信號(hào)3指示燈T時(shí)間繼電器分配M中間繼電器分配序號(hào)注釋序號(hào)注釋T0M0

26、自動(dòng)T1炮1延時(shí)T2炮2延時(shí)T3炮3延時(shí)T4炮4延時(shí)T5炮5延時(shí)T6炮6延時(shí)T7炮7延時(shí)T8炮8延時(shí)T9炮9延時(shí)T11炮1斷料確認(rèn)時(shí)間T12炮2斷料確認(rèn)時(shí)間T13炮3斷料確認(rèn)時(shí)間T14炮4斷料確認(rèn)時(shí)間T15炮5斷料確認(rèn)時(shí)間T16炮6斷料確認(rèn)時(shí)間T17炮7斷料確認(rèn)時(shí)間T18炮8斷料確認(rèn)時(shí)間T19炮9斷料確認(rèn)時(shí)間5.3PLC控制程序5.3.1空氣炮控制程序說(shuō)明：九臺(tái)空氣炮按照豎列分成三組，每組空氣炮分別對(duì)應(yīng)一個(gè)煤倉(cāng)出煤口，每個(gè)出煤口設(shè)置一個(gè)斷料器，對(duì)應(yīng)一組空氣炮，三組空氣炮各自無(wú)條件并行工作。在控制系統(tǒng)設(shè)置在自動(dòng)時(shí)PLC開始工作，當(dāng)某組斷料器發(fā)出斷料信號(hào)，對(duì)應(yīng)的一組空氣炮，首先啟動(dòng)最下層空氣炮，經(jīng)

27、過(guò)20秒的斷料判斷時(shí)間，若斷料信號(hào)仍閉合，則啟動(dòng)中層空氣炮，否則返回起始階段。經(jīng)過(guò)20秒的斷料判斷時(shí)間，若斷料信號(hào)仍閉合，則啟動(dòng)上層空氣炮，否則返回起始階段。經(jīng)過(guò)20秒的斷料判斷時(shí)間，返回起始階段。若氣源壓力發(fā)出信號(hào)則停止程序運(yùn)行，等壓力信號(hào)消失后啟動(dòng)。若煤倉(cāng)出口閘板關(guān)閉信號(hào)發(fā)出，則停止對(duì)應(yīng)的一組空氣炮運(yùn)行。若煤倉(cāng)料位低信號(hào)發(fā)出則停止3臺(tái)該層空氣炮運(yùn)行。5.3.2 SFC流程圖程序復(fù)位 S20 S21 S22 S23 S24 S25 S26 S30 S31 S32 S33 S34 S35 S36 S40 S41 S42 S43 S44 S45 S46 復(fù)位所有Y和T X0自動(dòng)開始條件 三組空氣

28、炮平行分支 出煤口所有Y和T復(fù)位 斷煤信號(hào) 啟動(dòng)下層空氣炮 空氣炮動(dòng)作延時(shí)完畢 下層空氣炮復(fù)位 斷煤信號(hào)消失返回 斷煤信號(hào)及判斷延時(shí) 啟動(dòng)中層空氣炮 空氣炮動(dòng)作延時(shí)完畢 中層層空氣炮復(fù)位 斷煤信號(hào)消失返回 斷煤信號(hào)及判斷延時(shí) 啟動(dòng)上層空氣炮 空氣炮動(dòng)作延時(shí)完畢 上層空氣炮復(fù)位 斷煤信號(hào)及判斷延時(shí) 返回 6 PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)6.1 PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計(jì)PLC供電電源一般為AC85240V，適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1:1隔離變壓器等）;隔離變壓器也可以采用雙隔離技術(shù)，即變壓器的初、次級(jí)線圈屏蔽層與初級(jí)電氣中性點(diǎn)接大地，次級(jí)線圈屏蔽層接PLC 輸入

29、電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。 PLC輸入電路電源一般應(yīng)采用DC 24V, 同時(shí)其帶負(fù)載時(shí)要注意容量，并作好防短路措施，這對(duì)系統(tǒng)供電安全和PLC安全至關(guān)重要，因?yàn)樵撾娫吹倪^(guò)載或短路都將影響PLC的運(yùn)行，一般選用電源的容量為輸入電路功率的兩倍，PLC輸入電路電源支路加裝適宜的熔絲，防止短路。 6.2 PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計(jì)PLC供電電源一般為AC85240V，適應(yīng)電源范圍較寬，但為了抗干擾，應(yīng)加裝電源凈化元件（如電源濾波器、1:1隔離變壓器等）;隔離變壓器也可以采用雙隔離技術(shù)，即變壓器的初、次級(jí)線圈屏蔽層與初級(jí)電氣中性點(diǎn)接大地，次級(jí)線圈屏蔽層接PLC 輸入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。

30、 如果PLC輸出帶電磁線圈等感性負(fù)載，負(fù)載斷電時(shí)會(huì)對(duì)PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對(duì)直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對(duì)交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護(hù)PLC。 對(duì)于兩個(gè)重要輸出量，不僅在PLC內(nèi)部互鎖，建議在PLC外部也進(jìn)行硬件上的互鎖，以加強(qiáng)PLC系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性。 當(dāng)PLC掃描頻率為10次/min 以下時(shí)，既可以采用繼電器輸出方式，也可以采用PLC輸出驅(qū)動(dòng)中間繼電器或者固態(tài)繼電器（SSR），再驅(qū)動(dòng)負(fù)載。對(duì)于常見的AC220V交流開關(guān)類負(fù)載，例如交流接觸器、電磁閥等，應(yīng)該通過(guò)DC24V微小型中間繼電器驅(qū)動(dòng)，避免PLC的輸出點(diǎn)直接驅(qū)動(dòng)，盡管PLC手冊(cè)標(biāo)稱具有AC

31、220V交流開關(guān)類負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。6.3 PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)隨著工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的日新月異的發(fā)展，晶閘管可控整流和變頻調(diào)速裝置使用日益廣泛，這帶來(lái)了交流電網(wǎng)的污染，也給控制系統(tǒng)帶來(lái)了許多干擾問(wèn)題，防干擾是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的問(wèn)題。一般采用以下幾種方式: 隔離:由于電網(wǎng)中的高頻干擾主要是原副邊繞組之間的分布電容耦合而成，所以建議采用1:1超隔離變壓器，并將中性點(diǎn)經(jīng)電容接地。 屏蔽:一般采用金屬外殼屏蔽，將PLC系統(tǒng)內(nèi)置于金屬柜之內(nèi)。金屬柜外殼可靠接地，能起到良好的靜電、磁場(chǎng)屏蔽作用，防止空間輻射干擾。 E FX7 布線:強(qiáng)電動(dòng)力線路、弱電信號(hào)線分開走線，并且要有一定的間隔;模擬信號(hào)

32、傳輸線采用雙絞線屏蔽電纜。見附件一：外部線路原理圖7通訊設(shè)計(jì)7.1 設(shè)計(jì)方案3臺(tái)鍋爐煤倉(cāng)空氣炮控制用PLC設(shè)置RS485和232適配器，RS232接口主要用于與編程工具短距離連接，各煤倉(cāng)空氣炮PLC RS485通過(guò)雙絞線與DCS系統(tǒng)各自鍋爐分散處理單元智能IO卡件連接，實(shí)現(xiàn)半雙工通訊，雙方設(shè)置ModbusTCPIP規(guī)范通信協(xié)議。7.2 接口標(biāo)準(zhǔn)RS485接口標(biāo)準(zhǔn)RS485是計(jì)算機(jī)或終端與Modem之間的一種接口標(biāo)準(zhǔn)，是在RS232C標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。在許多工業(yè)環(huán)境中，要求用最少的信號(hào)線來(lái)完成通訊任務(wù)。目前廣泛使用的RS485串行接口總線正是適應(yīng)這種需要而出現(xiàn)的。采用RS485互連的網(wǎng)絡(luò)信

33、號(hào)傳輸線為雙絞線，某一時(shí)刻兩個(gè)站只有一個(gè)站可以發(fā)送數(shù)據(jù)，而另一個(gè)站只能接收數(shù)據(jù)，只能支持半雙工通訊。RS485用于多站互連十分方便，除了節(jié)省昂貴的信號(hào)線，它還可以高速遠(yuǎn)距離傳送。 7.3 功能碼控制功能碼在支持Modbus的系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)的類型由功能碼FC控制。可用于實(shí)現(xiàn)位一位數(shù)據(jù)交換的功能碼有：FCO1讀線圈（輸出）狀態(tài)、FC02讀輸入狀態(tài)、 FC05強(qiáng)制單線圈、FC15強(qiáng)制多線圈?？捎糜诩拇嫫鏖g數(shù)據(jù)交換的功能碼有：FC03讀保持寄存器、FC04讀輸入寄存器、FC06預(yù)設(shè)單寄存器、FC16預(yù)設(shè)多寄存器。每種功能碼對(duì)應(yīng)特定的起始地址范圍，數(shù)據(jù)傳輸量因類別不同而異。 7.4傳輸傳輸參數(shù)包括傳輸率、數(shù)據(jù)位、停止位和校驗(yàn)位。在串行通訊中，每個(gè)字節(jié)被逐位按一定的順序發(fā)出。對(duì)于異步串行通訊，為保證收發(fā)雙方同步，不僅應(yīng)使收發(fā)雙方傳輸速率相同，還要在每個(gè)數(shù)據(jù)位的基礎(chǔ)上附加輔助位。 a）傳輸率（波特率