空氣炮PLC控制系統(tǒng)設(shè)計

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)自動化的主要控制手段之一。掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟，才能做到正確、科學(xué)、經(jīng)濟(jì)的使用PLC。通過了解被控設(shè)備；編制任務(wù)書；硬件選擇；軟件設(shè)計；電氣回路和控制回路設(shè)計；通訊設(shè)計；編寫設(shè)計說明書等步驟，可以正確全面的完成可編程控制器控制系統(tǒng)設(shè)計，在此我將以空氣炮PLC控制系統(tǒng)設(shè)計總結(jié)，簡單闡述PLC控制系統(tǒng)設(shè)計方法和步驟。關(guān)鍵詞：可編程控制器；控制系統(tǒng)；設(shè)計；空氣炮；PLC編程目錄1引言2控制對象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)、維修的要求3初步設(shè)計3.1編制設(shè)計任務(wù)書：3.1.1設(shè)計目標(biāo)及要求：3.1.2設(shè)計內(nèi)容：3.2系統(tǒng)控制流程如圖3-13.3PLC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)簡介3.3.4空氣炮控制系統(tǒng)設(shè)計方案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4.1PLC選擇4.1.1輸入輸出（I/O）選擇4.1.2存儲器容量的估算4.1.3CPU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5.1PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計思想5.2PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計要點(diǎn)5.3PLC控制程序5.3.1空氣炮控制程序說明：6PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計6.1PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計6.2PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計6.3PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計7通訊設(shè)計7.1設(shè)計方案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)8PLC控制系統(tǒng)程序的調(diào)試8.1I/O端子測試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(ProgrammableController)，早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(ProgrammableLogicController)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電器實(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器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序運(yùn)算、計時、計數(shù)和算術(shù)運(yùn)算等操作的指令，并能通過數(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)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。可編程控制器具有編程方法齊全,簡單易學(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，電磁閥的開閉，產(chǎn)品的計數(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)自動化的主要手段之一,因此當(dāng)今的電氣自動化技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)熟悉它的基本原理,性能特點(diǎn)。同時掌握PLC控制系統(tǒng)的設(shè)計方法和步驟，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)計總結(jié)，簡單闡述PLC控制系統(tǒng)設(shè)計方法和步驟。2控制對象控制系統(tǒng)是為被控對象服務(wù)的輔助設(shè)備，需要配合被控對象完成工作任務(wù)，與被控對象形成一個有機(jī)整體。所以空氣炮控制系統(tǒng)設(shè)計前，從以下幾個方面對空氣炮進(jìn)行了充分了解：2.1空氣炮性能、作用、結(jié)構(gòu)、工作原理2.1.1空氣炮的作用煤倉是鍋爐給煤系統(tǒng)中的儲煤設(shè)備，是給煤系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，近年來隨著煤炭價格不斷上漲，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)象時有發(fā)生，煤炭在煤倉向下流動過程中相互擠壓沾敷在煤倉側(cè)壁上，造成煤倉阻塞蓬煤，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。為解決煤倉阻塞蓬煤問題，我廠在煤倉斜面?zhèn)缺诓煌恢冒惭b了9只空氣炮如圖2-1；圖2-2。空氣炮可以突然釋放空氣膨脹沖擊波，克服了煤炭與倉壁靜摩擦，使容器內(nèi)的物料又一次恢復(fù)流動,使起拱的或粘凍結(jié)的物料再次恢復(fù)重力流動,使堵塞消除,工作連續(xù)。是一種清潔、無污染、低耗能的理想清堵吹灰設(shè)備。每個煤倉設(shè)有上中下三層空氣炮，每層設(shè)三臺空氣炮分別對應(yīng)下部三個煤倉出煤口。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0.4—0.8Mpa時,通過電動式(或手動式)氣動元件操作,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,壓縮氣體以超過一馬赫(音速)的速度直接沖入煤倉阻塞蓬煤故障區(qū)。1、打開進(jìn)氣閥門空氣通過S進(jìn)入炮體，由于活塞通過復(fù)位裝置始終封閉排氣口，活塞后部與炮體內(nèi)相通，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)計好壞的最終評判者，對被控對象最為了解，能夠提出最有價值的意見和要求，通過座談了解空氣炮運(yùn)行人員提出了以下要求：a、在每個煤倉出煤口設(shè)置煤炭斷流信號，并發(fā)出報警；b、斷煤后對應(yīng)煤倉出煤口的3排空氣炮由低至高順序啟動；c、可手動/自動控制切換；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)出報警；e、現(xiàn)場可監(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，并及時切斷故障空氣炮并發(fā)出報警；g、監(jiān)控氣源壓力，氣源壓力低時及時停止空氣炮工作并發(fā)出報警；h、監(jiān)控煤倉出煤口閘板閥開關(guān)情況。3初步設(shè)計3.1編制設(shè)計任務(wù)書：3.1.1設(shè)計目標(biāo)及要求：a、通過設(shè)計實(shí)現(xiàn)對煤倉出煤口斷煤情況監(jiān)控；煤倉出煤口閘板閥開關(guān)情況監(jiān)控；空氣炮氣源壓力監(jiān)控；空氣炮電磁閥動作監(jiān)控。b、根據(jù)斷煤信號實(shí)現(xiàn)對空氣炮高效邏輯控制；實(shí)現(xiàn)電磁閥通電動作時間合理，既保證排氣時間，又保證電磁閥線圈不長時間通電燒毀；氣源壓力低時停止空氣炮工作。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)場環(huán)境如：煤粉、噪音等。3.1.2設(shè)計內(nèi)容：a、控制系統(tǒng)類型選擇；b、外部電路設(shè)計c、系統(tǒng)硬件選擇；d、系統(tǒng)軟件設(shè)計：流程圖和控制程序設(shè)計；e、遠(yuǎn)方監(jiān)控設(shè)計；f、編寫設(shè)計說明及調(diào)試方案。程序開始有/無氣源報警

有/無斷煤報警下層炮工作疏通延時有/無氣源報警有/無斷煤報警中層炮工作有/無氣源報警有/無斷煤報警上層炮工作疏通延時疏通延時3.2系統(tǒng)控制流程如圖3-1無無無無無無圖3-1系統(tǒng)控制流程圖3.3PLC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PLC控制一臺設(shè)備或一條簡易生產(chǎn)線，可任意選擇PLC，但考慮將來系統(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PLC控制多臺設(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)備的動作有一定聯(lián)系，當(dāng)部分監(jiān)控點(diǎn)距離較遠(yuǎn)時可采用遠(yuǎn)程I/O；為防止PLC故障影響整個生產(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)和存儲容量有較大余量。c、分布控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)控制多臺被控對象，每臺控制對象由一臺據(jù)有通訊功能的PLC控制，由上位機(jī)通過總線與多臺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；被控對象距離不受限制；單臺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、輸入輸出信號以開關(guān)量為主；d、共三臺鍋爐煤倉間距較遠(yuǎn)，一般為兩運(yùn)一備且相對獨(dú)立；c、各爐空氣炮動作無相互關(guān)聯(lián)；d、單爐系統(tǒng)簡單；e、控制系統(tǒng)的輸入輸出信號需遠(yuǎn)傳監(jiān)控；d、空氣炮控制系統(tǒng)是為發(fā)電廠鍋爐煤倉空氣炮控制設(shè)計的，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)計時應(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)簡介DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（DistributedControlSystem），它是一個由過程控制級和過程監(jiān)控級組成的以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級計算機(jī)系統(tǒng)，其基本思想是分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活以及組態(tài)方便。系統(tǒng)主要有現(xiàn)場控制站（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)時數(shù)據(jù)采集、過程控制、順序控制、高級控制、報警檢測、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）與分散處理單元（DPU）組成，高速實(shí)時數(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DPU控制過程進(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（I\O卡件）組成面向被控對象，進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入輸出處理和閉環(huán)控制計算，同時接收操作和組態(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，確定使用分布式控制系統(tǒng)，總體設(shè)計說明如下：a控制系統(tǒng)類型：每臺鍋爐煤倉空氣炮系統(tǒng)使用一臺PLC與電廠DCS控制系統(tǒng)組成分布式控制系統(tǒng)；每個煤倉出煤口對應(yīng)的三臺空氣炮為一組實(shí)行邏輯控制。b輸入、輸出信號：輸入：每個出煤口設(shè)斷流信號器一只，煤閘板開行程開關(guān)一只；每個煤倉空氣炮氣源總管安裝一支電接點(diǎn)氣壓表；輸出：設(shè)斷煤報警指示燈和警鈴；設(shè)氣源壓力報警指示燈。c外部控制回路：在輸出側(cè)設(shè)置手/自動切換開關(guān)；自動控制時PLC啟動中間繼電器，中間繼電器導(dǎo)通后啟動空氣炮電磁快開閥。手動控制時使用外部按鈕啟動空氣炮電磁快開閥，做到PLC故障時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控制系統(tǒng)每臺鍋爐的操作員站實(shí)現(xiàn)串口通訊，設(shè)計監(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：三臺鍋爐煤倉空氣炮控制系統(tǒng)工程費(fèi)預(yù)算序號設(shè)備名稱單位數(shù)量單價（元）總價（元）1PLC臺3250075002控制電源臺335010503斷流信號器支945040504氣源電接點(diǎn)壓力表臺360018005煤倉插板行程開關(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)及折舊按造價的30%計算883512合計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個人每人每年工作時間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，已可說明此項工程經(jīng)濟(jì)效益可觀。4控制系統(tǒng)硬件選擇4.1PLC選擇4.1.1輸入輸出（I/O）選擇I/O點(diǎn)數(shù)估算時應(yīng)考慮適當(dāng)?shù)挠嗔?，通常根?jù)統(tǒng)計的輸入輸出點(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)載選用不同的輸出方式，對系統(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/停止應(yīng)采用晶體管輸出。輸入9個點(diǎn)，輸出16個點(diǎn)，考慮一般PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)相同及富裕量，可選擇40—48個點(diǎn)位的PLC。因需PLC通過中間繼電器啟動電磁閥、指示燈、警鈴等設(shè)備，可選擇晶體管輸出。4.1.2存儲器容量的估算存儲器內(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)長短等因素有關(guān)，一般估算方法：存儲容量=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+定時器/計數(shù)器數(shù)量×2+通訊接口個數(shù)×300+備用量（20%），以此數(shù)為內(nèi)存的總字?jǐn)?shù)（16位為一個字）。空氣炮PLC存儲容量=（25×10+16×8+12×2+2×300）1.2=1002字4.1.3CPU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、計時和計數(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、通信功能：大中型PLC系統(tǒng)應(yīng)支持多種現(xiàn)場總線和標(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)時性要求來看，處理速度應(yīng)越快越好，如果信號持續(xù)時間小于掃描時間，則PLC將掃描不到該信號，造成信號數(shù)據(jù)的丟失?？諝馀赑LC工作流程較為簡單，以開關(guān)量輸入輸出為主，其運(yùn)算、運(yùn)算速度和控制功能無特殊要求；要求具有現(xiàn)場程序維護(hù)及信號遠(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)意識的供貨商；選擇較普及型號和生產(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型號齊全，使用普及易于購買，性能可靠服務(wù)優(yōu)良優(yōu)先選擇。經(jīng)產(chǎn)品手冊對比以上條件確定型號為：型號：FX2n-48MR-001.4.2電磁閥選擇電磁閥按照啟動方式分為直動式、先導(dǎo)式，電磁閥前后壓力大于0.04MPa時使用先導(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，常用電壓等級為DC24V和AC220V，因由PLC通過中間繼電器啟動可選擇AC220V。按照開關(guān)位置數(shù)量和閥體出入口數(shù)量，其型號有兩位兩通、三位五通等，如兩位三通型號意義為：有全開全關(guān)兩個位置，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出口的輸煤皮帶上安置水銀開關(guān)，有煤時水銀開關(guān)被煤流推動處于水平狀態(tài)，水銀接通觸點(diǎn)，無煤時水銀開關(guān)豎直，水銀觸點(diǎn)斷開。5軟件編程設(shè)計在進(jìn)行硬件設(shè)計的同時可以著手軟件的設(shè)計工作。軟件設(shè)計的主要任務(wù)是根據(jù)控制要求將工藝流程圖轉(zhuǎn)換為梯形圖，這是PLC應(yīng)用的最關(guān)鍵的問題，程序的編寫是軟件設(shè)計的具體表現(xiàn)。在控制工程的應(yīng)用中，良好的軟件設(shè)計思想是關(guān)鍵，優(yōu)秀的軟件設(shè)計便于工程技術(shù)人員理解掌握、調(diào)試系統(tǒng)與日常系統(tǒng)維護(hù)。5.1PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計思想由于生產(chǎn)過程控制要求的復(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)立程序控制簡單的生產(chǎn)工藝過程，也可以作為組合模塊結(jié)構(gòu)中的單元程序;依據(jù)計算機(jī)程序的設(shè)計思想，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:把一個總的控制目標(biāo)程序分成多個具有明確子任務(wù)的程序模塊，分別編寫和調(diào)試，最后組合成一個完成總?cè)蝿?wù)的完整程序。這種方法叫做模塊化程序設(shè)計。我們建議經(jīng)常采用這種程序設(shè)計思想，因?yàn)楦髂K具有相對獨(dú)立性，相互連接關(guān)系簡單，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)過程。5.2PLC控制系統(tǒng)的程序設(shè)計要點(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;盡可能把一個系統(tǒng)、設(shè)備或部件的I/O信號集中編址，以利于維護(hù)。定時器、計數(shù)器要統(tǒng)一編號，不可重復(fù)使用同一編號，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，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)PLCI/O分配表和內(nèi)部繼電器分配表I\O分配表輸入輸出序號注釋序號注釋X0手自動切換Y0氣源壓力低信號指示燈X1氣源壓力低信號Y1空氣炮1啟動X2斷煤信號1Y2空氣炮2啟動X3斷煤信號2Y3空氣炮3啟動X4斷煤信號3Y4空氣炮4啟動X5煤倉料位計Y5空氣炮5啟動X6煤閘板行程開信號1Y6空氣炮6啟動X7煤閘板行程開信號2Y7空氣炮7啟動X10煤閘板行程開信號3Y10空氣炮8啟動

Y11空氣炮9啟動Y12斷煤信號1警示燈Y13斷煤信號2警示燈Y14斷煤信號3警示燈Y15煤閘板行程開信號1指示燈Y16煤閘板行程開信號2指示燈Y17煤閘板行程開信號3指示燈T時間繼電器分配M中間繼電器分配序號注釋序號注釋T0M0自動T1炮1延時T2炮2延時T3炮3延時T4炮4延時T5炮5延時T6炮6延時T7炮7延時T8炮8延時T9炮9延時T11炮1斷料確認(rèn)時間T12炮2斷料確認(rèn)時間T13炮3斷料確認(rèn)時間T14炮4斷料確認(rèn)時間T15炮5斷料確認(rèn)時間T16炮6斷料確認(rèn)時間T17炮7斷料確認(rèn)時間T18炮8斷料確認(rèn)時間T19炮9斷料確認(rèn)時間5.3PLC控制程序5.3.1空氣炮控制程序說明：九臺空氣炮按照豎列分成三組，每組空氣炮分別對應(yīng)一個煤倉出煤口，每個出煤口設(shè)置一個斷料器，對應(yīng)一組空氣炮，三組空氣炮各自無條件并行工作。在控制系統(tǒng)設(shè)置在自動時PLC開始工作，當(dāng)某組斷料器發(fā)出斷料信號，對應(yīng)的一組空氣炮，首先啟動最下層空氣炮，經(jīng)過20秒的斷料判斷時間，若斷料信號仍閉合，則啟動中層空氣炮，否則返回起始階段。經(jīng)過20秒的斷料判斷時間，若斷料信號仍閉合，則啟動上層空氣炮，否則返回起始階段。經(jīng)過20秒的斷料判斷時間，返回起始階段。若氣源壓力發(fā)出信號則停止程序運(yùn)行，等壓力信號消失后啟動。若煤倉出口閘板關(guān)閉信號發(fā)出，則停止對應(yīng)的一組空氣炮運(yùn)行。若煤倉料位低信號發(fā)出則停止3臺該層空氣炮運(yùn)行。5.3.2SFC流程圖程序復(fù)位S20S21S22S23S24S25S26S30S31S32S33S34S35S36S40S41S42S43S44S45S46復(fù)位所有Y和TX0自動開始條件三組空氣炮平行分支出煤口所有Y和T復(fù)位斷煤信號啟動下層空氣炮空氣炮動作延時完畢下層空氣炮復(fù)位斷煤信號消失返回斷煤信號及判斷延時啟動中層空氣炮空氣炮動作延時完畢中層層空氣炮復(fù)位斷煤信號消失返回斷煤信號及判斷延時啟動上層空氣炮空氣炮動作延時完畢上層空氣炮復(fù)位斷煤信號及判斷延時返回6PLC硬件系統(tǒng)設(shè)計6.1PLC控制系統(tǒng)的輸入電路設(shè)計PLC供電電源一般為AC85—240V，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、次級線圈屏蔽層與初級電氣中性點(diǎn)接大地，次級線圈屏蔽層接PLC輸入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。PLC輸入電路電源一般應(yīng)采用DC24V,同時其帶負(fù)載時要注意容量，并作好防短路措施，這對系統(tǒng)供電安全和PLC安全至關(guān)重要，因?yàn)樵撾娫吹倪^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。6.2PLC控制系統(tǒng)的輸出電路設(shè)計PLC供電電源一般為AC85—240V，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、次級線圈屏蔽層與初級電氣中性點(diǎn)接大地，次級線圈屏蔽層接PLC輸入電路的地，以減小高低頻脈沖干擾。如果PLC輸出帶電磁線圈等感性負(fù)載，負(fù)載斷電時會對PLC的輸出造成浪涌電流的沖擊，為此，對直流感性負(fù)載應(yīng)在其旁邊并接續(xù)流二極管，對交流感性負(fù)載應(yīng)并接浪涌吸收電路，可有效保護(hù)PLC。對于兩個重要輸出量，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，既可以采用繼電器輸出方式，也可以采用PLC輸出驅(qū)動中間繼電器或者固態(tài)繼電器（SSR），再驅(qū)動負(fù)載。對于常見的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DC24V微小型中間繼電器驅(qū)動，避免PLC的輸出點(diǎn)直接驅(qū)動，盡管PLC手冊標(biāo)稱具有AC220V交流開關(guān)類負(fù)載驅(qū)動能力。6.3PLC控制系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計隨著工業(yè)自動化技術(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，這帶來了交流電網(wǎng)的污染，也給控制系統(tǒng)帶來了許多干擾問題，防干擾是PLC控制系統(tǒng)設(shè)計時必須考慮的問題。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、磁場屏蔽作用，防止空間輻射干擾。EFX7布線:強(qiáng)電動力線路、弱電信號線分開走線，并且要有一定的間隔;模擬信號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7.1設(shè)計方案3臺鍋爐煤倉空氣炮控制用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，各煤倉空氣炮PLCRS485通過雙絞線與DCS系統(tǒng)各自鍋爐分散處理單元智能I\O卡件連接，實(shí)現(xiàn)半雙工通訊，雙方設(shè)置ModbusTCP／IP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)展而來的。在許多工業(yè)環(huán)境中，要求用最少的信號線來完成通訊任務(wù)。目前廣泛使用的RS485串行