PLC在碳酸钙生产线控制系统中的应用

姚明华　任维

摘要：PLC综合了自动控制技术和通信技术，具有抗干扰能力强、组态灵活、可靠性高等优点，在工业控制系统中得到广泛的应用，它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决方案。文章对PLC进行了介绍，阐述了西门子PLC在碳酸钙生产线控制系统中的应用。

关键词：碳酸钙生产线；工业控制系统；西门子PLC；自动控制技术；通信技术 文献标识码：A

中图分类号：TP278 文章编号：1009-2374（2015）32-0037-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.32.020

PLC即可编程控制器，是现代工业自动化控制中的核心。PLC通过可编程存储器，执行逻辑运算、顺序控制以及定时、计数等操作指令，然后以数字量和模拟量输入输出，从而实现对生产设备等的控制。

1 PLC在碳酸钙生产线控制系统中的应用

该碳酸钙生产线控制系统采用西门子300PLC，控制系统的硬件包括CPU 315-2DP/PN、通讯模块CP343-1、扩展模块ET200M、S7-300的功能模块和西门子无线触摸屏等。西门子无线触摸屏通过西门子无线发射器、全向天线与PLC进行以太网通讯。碳酸钙生产线所有设备进行自动控制和计算机监控，主要实现了碳酸钙生产线设备的自动/手动启停、控制画面动态显示等功能。

碳酸钙生产线分为两个系统：Ⅰ系统为破碎；Ⅱ系统为微磨，循环水补水等部分。现只就Ⅰ系统破碎加以说明。

Ⅰ系统包括的设备有：（1）往复给料机、鄂破机、皮带输送机、收尘风机、锤式破碎机；（2）链式提升机、小收尘等。

具体控制大致分为：

1.1 现场控制

现场设有控制箱，在现场控制箱上安装有转换开关，转换开关打到远程控制，可送远方控制信号到PLC系统。在就地控制状态下，现场全部设备在控制箱上进行启动、停止操作控制，联锁保护仍在PLC系统内完成，此时在PLC上位机和触摸屏中都无法对现场设备进行启动、停止控制。

1.2 触摸屏控制

现场设有西门子无线触摸屏，现场控制箱上安装有转换开关，转换开关打到HMI控制，可送HMI控制信号到PLC系统。现场控制箱上的转换开关切换至HMI控制，触摸屏在手动状态下，触摸屏可以对现场任一台电机进行启动、停止，可以对任一台气动阀或脉冲阀进行打开、关闭。在自动状态下，触摸屏可以自动开机、自动停机。此时PLC上位机无法对现场设备进行启动、停止操作控制。

触摸屏采用西门子WinCC flexible 2008 SP4进行组态编程。HMI运行界面显示了现场设备实际的各种动作和运行状态。在HMI画面中双击设备按钮时可以显示该设备的运行状态、自动或手动、HMI或就地远程等。在HMI界面中显示现场各直启电机的运行电流以及各变频器控制电机的运行频率、运行电流等，HMI界面能够快速实时的更新。当设备发生故障或达到某些需要报警的条件时，在HMI报警界面上有显示，并且在HMI报警记录中可以快速查到故障设备及发生故障的时间，报警复位后故障信息仍然保留在报警记录中。

1.3 远程控制

现场控制箱上的转换开关切换至远程控制，在手动状态下，PLC上位机可以对现场任一台电机进行启动、停止，可以对任一台气动阀或脉冲阀进行打开、关闭。在自动状态下，PLC上位机可以自动开机、自动停机。

远程自动开机逻辑控制：（1）启动收尘风机，收尘上的脉冲电磁阀按照预定程序开始喷吹循环；（2）启动原料桶进料链式提升机，链式提升机上的两台小收尘同时启动；（3）链式提升机运行15秒后，启动锤式破碎机；（4）锤式破碎机完全运转（运行信号到PLC）15秒后，启动皮带输送机；（5）皮带输送机运行15秒钟后，启动鄂破机；（6）鄂破机完全运转（运行信号到PLC）15秒后，启动往复给料机。

远程自动停机逻辑控制：（1）停止往复给料机；（2）往复给料机的运行信号消失，延时40秒后停止鄂破机；（3）鄂破机的运行信号消失，延时40秒后停止皮带输送机；（4）皮带输送机的运行信号消失，延时40秒后停止锤式破碎机；（5）锤式破碎机的运行信号消失，延时90秒后停止链式提升机，同时停止两个小收尘；（6）链式提升机的运行信号消失，延时5秒后停止收尘风机，同时除尘器脉冲电磁阀喷吹循环停止。

控制要求：原料桶设上限位、下限位物位计各一个，料位到达上限或下限时在PLC上位监控机上要有红色报警显示；在自动状态下达到原料桶上限位置时，按自动停机顺序停机；在任何状态下达到原料桶下限位置时，不可以自动开机，但必须有声光报警；当原料桶料位到达上限时，无论是在就地控制或远方控制状态下，均不能启动链式提升机。

鄂破机的附近安装一个急停按钮，当此急停按钮按下后，原料系统设备禁止启动。在PLC上位机和触摸屏中要有急停显示。

本上位机控制界面的具体要求：在显示画面中，设备停止的颜色为设备本色；合闸信号为绿色显示；设备运行信号为绿色显示；故障设备为红、黄色交替闪烁，并有声光报警，在报警记录中可以快速有效地查到故障设备及发生故障的时间。排除故障后，在PLC上位机运行界面中按下复位按钮，使系统复位。在显示画面中双击设备时可以显示该设备的运行状态、自动或手动、远程或就地以及电机运行时的电流等，变频器控制的电机有实际频率、运行电流等显示并可设定频率。在控制画面中能够监控所有设备的状态及有电流测试设备的运行电流。

远程控制硬性联锁：鄂破机没有运行信号，往复给料机禁止启动；皮带输送机没有运行信号，鄂破机禁止启动；锤式破碎机没有运行信号，皮带输送机禁止启动；链式提升机没有运行信号，锤式破碎机禁止启动；原料桶高料位信号时，按自动停机顺序进行停机；原料桶高料位信号时，链式提升机禁止启动。

远程控制故障联锁：链式提升机故障：锤式破碎机、皮带输送机、鄂破机、往复给料机同时停止；锤式破碎机故障：皮带输送机、鄂破机、往复给料机同时停止；皮带输送机故障：鄂破机、往复给料机同时停止；鄂破机故障：往复给料机停止。

上位机控制界面的设计：碳酸钙生产线控制系统的控制界面使用WINCC 6.2 SP3来组态编程，上位机的运行界面以动画和图像的方式显示了现场设备实际的各种动作和运行状态。通过WINCC中丰富的动画功能，依据I/O变量采集来的数据和AI采集来的现场数据，实现了远程对碳酸钙生产线现场运行状况的实时监视。

上位机控制界面提供了碳酸钙生产线的历史趋势图、变量归档以及报表等功能。报表可实现整点打印、求平均值等。在运行界面中能够快速切换到各控制系统画面，且运行界面能够实时的更新。

2 结语

PLC不但使工业控制变得快捷方便，而且有助于降低企业的成本，提升企业的生产能力。本控制系统已在实际中得到应用，自投运以来，碳酸钙生产线控制系统运行稳定、安全可靠，达到了生产工艺的要求，为企业节省了大量人力，并产生了较大的经济效益。

参考文献

[1] 钱素娟.浅谈发电厂电气自动化系统监控技术发展趋势[J].沿海企业与科技，2009，（7）.

[2] 徐军.可编程控制器PLC的数据通讯及网络技术[J].自动化与仪器仪表，2003，（4）.

[3] 张东明.PLC的发展历程及其在生产中的应用[J].现代农业装备，2007，（9）.

作者简介：姚明华（1984-），男，中航（沈阳）高新科技有限公司助理工程师，研究方向：工业自动化。

（责任编辑：陈 洁）