PLC在电气控制线路设计中的应用.pdf

2 0 0 8 年 第6 期 专 谯差 纠l技 5 3 P L C在电气控制线路设计中的应用 刘元 丽 新汶矿业集团有限公司孙村煤矿， 山东 新泰2 7 1 2 1 9 摘要该文详细介绍 P I E结构及基本配置和如何用P I G设计电气控制线路， 其中涉及到用P L c设计电气控制系统的基本内容、 一般步骤、 基 本原则和注意问题。 关键词P L C 可编程控制器 结构 配置设计 内容步骤原则 问题 中图分类号1 1 3 8 2 3 ． 2 1 文献标识码B P L C 是在传统的顺序控制器的基础上引入了微电 子技术、 计算机技术、 自动控制技术和通讯技术而形成 高度集成化的新型工业控制装置 ， 目的是用来取代继 电器、 执行逻辑、 记时、 计数等顺序控制功能， 建立柔性 的程控系统。 P I G具有通用性强、 使用方便、 适应面广、 可靠性 高、 抗干扰能力强、 编程简单等特点。 P L C程序既有生产厂家的系统程序， 又有用户 自 己开发的应用程序。系统程序提供运行平台， 同时还 为 P L C 程序可靠运行及信息转换进行必要的公共处 理。用户程序由用户按控制要求设计。 1 P L C的结构及基本配置 P I 分为箱体式和模块式两种。但它们的组成是 相同的。箱体式 P L C由 一块 C P U 板、 I ／ O板、 显示面板、 内存块、 电源等组成， 按 C P U 性能分成若干型号， 按 I ／ O 点数又有若干规格。对模块式 P I G ， 由 C P U模块、 I ／ O 模块、 内存、 电源模块、 底板或机架组成。无论哪种结 构类型的 P L C ， 都属于总线式开放型结构， 其 I ／ O能力 可按用户需要进行扩展与组合。其基本结构框图如图 】 输 - _- ● 中央处理单元 接 入 C P U 板 口 接 部 13 f 件 部 输 件 ● 一 电源部件 出 图1 P I C基平结构框图 2 用 P I E设计电气控制线路 2 ． 1 基本设计内容 * 收稿日期 2 0 0 8 1 0 0 8 作者简介 刘元丽 1 9 7 0一 ， 女， 山东泰安人， 1 9 9 3 年毕业于新汶矿 务局职工大学矿山机电专业， 现任泰安杰诚设备安装有限公司 原孙 村矿机修厂 工程师。 1 P I G可构成各种各样的控制系统 ， 如单机控制 系统、 集中控制系统等， 系统设计时要确定系统的构成 形式。 2 系统运行方式与控制方式的选定。 3 选择输入设备 按钮、 操作开关、 限位开关、 传 感器等 、 输出设备 继电器、 接触器、 信号灯等元件 以 及控制对象 电动机、 电磁阀 。 4 眦是控制系统的核心部件， 正确选择 P I E对 保证整个控制系统的技术经济指标起着重要的作用， 选择 P L C应包括机型选择、 容量选择、 I ／ O模块选择、 电 源模块选择等。 5 分配 I ／ O点数， 绘制 I ／ O连接图。 6 设计控制程序。控制程序是整个系统工作的 软件， 是保证系统安全可靠工作的关键。因此控制系 统的程序应经过反复调试、 修改， 直到满足要求为止。 7 必要时还须设计控制柜。 8 编制控制系统的技术文件， 包括说明书、 电气 原理图及 电气元件 明细表、 I ／ O连接图、 I ／ O地址分配 表、 控制软件。 2 ． 2 一般设计步骤 1 了解并列出被控制系统的工艺要求和基本流 程， 它包括 各控制对象的驱动要求； 各控制对象的动 作顺序， 相互之间的约束关系， 最好用流程图表示 ； 所 控制参数的确定， 如压力和温度等。 2 确定控制方案。①确定采用 P I E进行控制所 需要的软、 硬件结构； ②系统控制的通讯要求和网络结 构设计； ③硬件结构设计。如 I ／ O接口的数 目和类型， 计数器、 定时器的个数和计数长度， A ／ D及 D ／ A转换 的个数和位数 ， 以及主控制器的结构要求， 如时钟频 率、 插槽数量， 内存和 R O M容量等； ④软件框图设计。 3 系统设计。 ①选择机型及相关的功能模板。首先应考虑机型 运行的可靠性及功能； 其次还要考虑控制系统的类型。 在选择机型时， 除了要满足确定的要求外， 还应留有一 定的余量， 以便调试和扩展。 ②进行 v o 输入／ 输出 选择。 下转第5 6 页 5 6 童 瞧晨 舛妓 2 0 0 8 年 第6 期 求以及考虑到巷道的实用性， 将破碎顶矸打掉找平后， 再进行支护。 3 施工中出现的问题和对策 1 材料道、 溜子道施工时遇到大于 3 ． 0 m的断层， 据巷道状况采取巷道按中线进行下刹、 挑顶等措施施 工 ， 并在断层处增打锚杆和锚索， 加密地质异常构造带 的支护， 提高巷道的支护强度， 有效控制巷道围岩。 2 溜子道靠近北一采空区掘进且穿过多条老巷， 过老巷时将会形成三、 四角门， 因此溜子道巷道围岩压 力大， 掘进过程中将采用锚杆与锚索联合支护， 两帮实 施补打锚索加强支护， 实现锚杆与锚索对围岩的耦合 控制作用， 从而有效控制围岩变形。 3 综掘机进入溜子道里段掘进时， 由于受向斜轴 影响， 巷道角度变大， 不适应综掘， 改为炮掘； 同时改用 侧卸式装煤机装煤， 实现了半机械化掘进。 4 由于切眼布置在向斜轴中， 呈“ 一’ 形曲线状， 施工时将根据向斜轴两翼倾角变化， 调整切眼与两道 斜交角度为8 6 。 ， 减缓了工作面“ 一’ 形曲线弧度。 4 结论 权台煤矿 3 5 1 6 9孤岛综放面开采优化设计与实 施 ， 缩短了安装准备时间， 缓解了生产接续； 精简了安 装期间的运输环节， 保障了安全生产； 提高了资源的回 收率， 3 5 6 1 9 孤岛综放面的成功回采， 多回收煤炭 2 ． 2 万 t ， 增加经济效益 1 9 6 万元； 采用综放回采工艺， 从根 本减轻了工人的劳动强度。 上接第5 3页 ④确定 I ／ O点数。要考虑未来扩充和 备用 典型 1 0 ％～2 0 ％备用 的需要。⑥离散输入输 出。标准的输入／ 输出接口可用于从传感器和开关 如 按钮、 限位开关等 及控制 开关 设备 如指示灯、 报警 器、 电动机起动器等 接收信号， 典型的交流输入输出 量程为2 4 2 4 0 V ， 直流输入输 出为 5 ～ 2 4 0 V 。若输入 输出设备由不同电源供电， 应当有带隔离公共线路。 ⑥模拟输人输出。模拟输入输出接口是用来感知传感 器产生信号的， 这些接1 1 测量流量、 温度和压力的数量 值， 并用于控制电压或电流输出设备， 典型接口量程为 一 1 0 4 1 0 V、 0 ～1 0 V 、 4 ～2 0 m A或 1 0 ～5 0 m A 。⑧特殊 功能输人输出。在选择一个 P I E时， 用户可能会面临 着需要一些特殊类型的且不能用标准 I ／ O实现的 I ／ O 限定 如定位、 快速输入、 频率等 的情况 ， 用户应当考 虑商家是否提供一些特殊的有助于最大限度减小控制 作用的模块。⑥智能式输入输出。模块本身带有处理 器， 对输入或输出信号作预先规定的处理， 将其处理结 果送人中央处理机或直接输出， 这样可提高 P IE 的处 理速度和节省存贮器的容量。智能式输入输出模块 有 高速计数器、 凸轮模拟器、 带速度补偿的凸轮模拟 器、 单回路或多回路的 P I D调节器及 R S 一 2 3 2 ／ 4 2 2 接 口模块等。 ③电源的选择。电源模块的选择一般只需考虑输 出电流， 电源模块的额定输出电流必须大于处理器模 块、 I ／ O 模块、 专用模块等消耗电流的总和。 ④考虑环境条件对可编程控制器的影响。可编程 控制器及其外部电路都是由半导体集成电路 简称 I C 、 晶体管和电阻、 电容等元器件构成的， 温度、 湿度、 振动和冲击及周围空气变化将直接影响这些元器件的 可靠性和寿命。 ⑤系统控制元器件的设计。系统控制元器件的设 计包括以下内容 存储器空间的分配； 专用存储器的确 定 ； 系统初始化程序的设计； 各功能子程序的编制； 故 障应急措施； 其他辅助程序的设计等。 4 系统的安装与接线。将熔断器、 接触器、 转换 开关、 P IE 装在一块配线板上。按 P L c接线图在配线 板上安装。 5 系统的调试。系统的调试包括软件和硬件两 大部分， 主要是软件的调试。 6 系统的试运行。在试运行 阶段， 系统设计者应 密切注视和观察系统的运行情况， 遇到问题及时停机， 认真分析产生问题的原因。 7 编制技术文件。 8 交付使用。 2 ． 3 基本设计原则 1 最大限度地满足被控对象的要求， 设计前， 应 深人现场进行调查研究 ， 搜集资料， 并与相关部分的设 计人员和实际操作人员密切配合， 共同拟定控制方案， 协同解决设计中出现的各种问题。 2 在满足控制要求的前提下 ， 力求使控制系统简 单、 经济， 使用及维修方便。 3 保证控制系统的安全可靠。 4 考虑到生产的发展和工艺的改进 ， 在选择 P IE 容量时， 应适当留余量。 2 ． 4 设计注意事项 1 选择机型时， 有的手册或产品目录上给出的最 大输入点数和最大输出点数实际上是输入和输出的容 量之和。 2 系统调试时， 应首先通过编程器将程序输入 P IE， 按照被控设备的动作要求进行模拟调试 ， 先调试 子程序功能模块， 然后调试初始化程序， 最后调试主程 序 ， 调试的输出部分， 尽可能逼近实际系统， 考虑到各 种出现的状态， 应做多次反复的调试， 发生问题应及时 分析和调整。 3 系统的试运行时间， 应视系统规模的大小、 复 杂程度、 系统对可靠性的要求以及系统实际运行的状 况而定。