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1、 .煤炭皮带传输线PLC控制系统设计一， PLC与其工作原理PLC的工作原理 最初研制生产的 PLC主要用于代替传统的由继电器接触器构成的控制装置，但这两者的运行方式是不一样的： (1)继电器控制装置采用硬逻辑并行运行的方式，即如果这个继电器的线圈通电或断电，该继电器所有的触点（包括其常开或常闭触点）在继电器控制线路的哪个位置上都会立即同时动作。 (2)PLC的CPU则采用顺序逻辑扫描用户程序的运行方式，即如果一个输出线圈或逻辑线圈被接通或断开，该线圈的所有触点(包括其常开或常闭触点)不会立即动作，必须等扫描到该触点时才会动作。 为了消除二者之间由于运行方式不同而造成的差异，考虑到继电器控制装
2、置各类触点的动作时间一般在 100ms以上，而PLC扫描用户程序的时间一般均小于100ms，因此，PLC采用了一种不同于一般微型计算机的运行方式-扫描技术。这样在对于I/O响应要求不高的场合，PLC与继电器控制装置的处理结果上就没有什么区别了。 1、扫描技术 当 PLC投入运行后，其工作过程一般分为三个阶段，即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段。完成上述三个阶段称作一个扫描周期。在整个运行期间，PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。 (1)输入采样阶段 在输入采样阶段， PLC以扫描方式依次地读入所有输入状态和数据，并将它们存入I/O映象区中的相应得单元。输入采样结束后，转
3、入用户程序执行和输出刷新阶段。在这两个阶段中，即使输入状态和数据发生变化，I/O映象区中的相应单元的状态和数据也不会改变。因此，如果输入是脉冲信号，则该脉冲信号的宽度必须大于一个扫描周期，才能保证在任何情况下，该输入均能被读入。 (2)用户程序执行阶段 在用户程序执行阶段， PLC总是按由上而下的顺序依次地扫描用户程序(梯形图)。在扫描每一条梯形图时，又总是先扫描梯形图左边的由各触点构成的控制线路，并按先左后右、先上后下的顺序对由触点构成的控制线路进行逻辑运算，然后根据逻辑运算的结果，刷新该逻辑线圈在系统RAM存储区中对应位的状态；或者刷新该输出线圈在I/O映象区中对应位的状态；或者确定是否要
4、执行该梯形图所规定的特殊功能指令。即，在用户程序执行过程中，只有输入点在I/O映象区的状态和数据不会发生变化，而其他输出点和软设备在I/O映象区或系统RAM存储区的状态和数据都有可能发生变化，而且排在上面的梯形图，其程序执行结果会对排在下面的凡是用到这些线圈或数据的梯形图起作用；相反，排在下面的梯形图，其被刷新的逻辑线圈的状态或数据只能到下一个扫描周期才能对排在其上面的程序起作用。 (1)输出刷新阶段 当扫描用户程序结束后， PLC就进入输出刷新阶段。在此期间，CPU按照I/O映象区对应的状态和数据刷新所有的输出锁存电路，再经输出电路驱动相应的外设。这时，才是PLC的真正输出。 2、PLC的I
5、/O响应时间 为了增强 PLC的抗干扰能力，提高其可靠性，PLC的每个开关量输入端都采用光电隔离等技术。 为了能实现继电器控制线路的硬逻辑并行控制， PLC采用了不同于一般微型计算机的运行方式（扫描技术）。 以上两个主要原因，使得 PLC得I/O响应比一般微型计算机构成的工业控制系统满的多，其响应时间至少等于一个扫描周期，一般均大于一个扫描周期甚至更长。二 煤炭皮带传输线的技术要求 传统的煤炭皮带传输线采用的是继电器控制系统，从成本的角度考虑继电器控制系统要低一些，也基本能满足工作的要求，但是它存在着设备体积大，动作速度较慢，工作的可靠性较差，维修难的问题。PLC的初期由于器价格高于继电器控制
6、装置，使其应用受到限制。但近几年来由于微处理芯片与有关原件价格大大下降，时PLC成本下降，同时又由于PLC的功能大大增强，使PLC的应用越来越广泛，用PLC来控制煤炭皮带传输系统设备简单，操作和使用方便，维护和维修更容易。 煤炭皮带传输线示意图如下： 煤炭皮带传输系统示意图煤炭皮带传输线由四段构成，分别由四台电动机M1、M2、M3和M4驱动。起动：M4M3M2M1停止：M1M2M3M4（1）起动时，先起动最末一台皮带机M4，经5S延时，依次起动其他皮带机；（2）停止时，先停止最前一台皮带机M1，经5S延时，依次停止其他皮带机；（3）当某台皮带机发生故障时，该皮带机与其前面的皮带机立即停止，而该
7、皮带机后面的机器依次间隔5S停机。例如：M2出故障，M2、M1立即停止，经5S延时，M3停，再过5S，M4停。三 煤炭皮带传输线PLC控制系统总体设计过程1. 总体方案说明1) 煤炭皮带传输PLC系统控制对象电动机均由交流接触器完成起、停控制。 2) 控制装置选用PLC作为系统的控制核心。3) 电动阀上驱动电动机，其部设有过载保护开关，为常闭触点，作为电动阀过载保 护信号，PLC 控制电路考虑该信号逻辑关系。 4)电动机分别采用热继电器实现过载保护，其热继电器的常开触点通过中间继电器转换后，作为 PLC 的输入信号，用以完成各个电动机系统的过载保护。 5)主电路用断路器，各负载回路和控制回路以
8、与PLC 控制回路采用熔断器，实现短路保护。6) 电控箱设置在控制室。控制面板与电控箱的电器板用BVR 型铜导线连接，控箱与执行装置之间采用端子板连接。7) PLC 选用继电器输出型。8) PLC自身配有24V 直流电源，外接负载时考虑其供电容量。PLC 接地端采用第三种接地方式，提高抗干扰能力2. 煤炭皮带传输线PLC控制系统动力设备煤炭皮带传输系统中所使用的动力设备均采用三相异步交流电机，3. 煤炭皮带传输线PLC控制系统的原理图设计（1） 主电路设计煤炭皮带传输线PLC控制系统主电路如图所示： 煤炭皮带传输线PLC控制主电路图1) 主回路流接触器KM1、KM2、KM3 KM4分别控制电动
9、机M1,M2 M3,M4；2) 电动机M1、M2、M3、M4 由热继电器FR1、FR2、FR3、FR4 实现过载保护。3) QF为电源总开关，既可完成主电路的短路保护，又起到分断三相交流电源的作用， 使用和维修方便。 4) 熔断器FU1、FU2、FU3、FU4 分别实现各负载回路的短路保护。FU5、FU6 分别完成交流控制回路和PLC 控制回路的短路保护。(2)交流控制电路设计 煤炭皮带传输线PLC控制系统交流控制电路如图： 煤炭皮带传输线PLC控制系统控制电路图1) 控制电路有电源指示HL。PLC 供电回路采用隔离变压器TC，以防止电源干扰。 2) 隔离变压器TC 的选用根据PLC 耗电量配
10、置，可以配置标准型、变比 1：1、容量 100VA隔离变压器。 3)电动机M1,M2,M3,M4分别有运行指示灯HL1、HL2、HL3,HL4。由KM1,KM2,KM3,KM4接触器常开辅助触点控制。4）4 台电动机M1、M2、M3、M4 的过载保护，分别由4 个热继电器FR1、FR2、FR3、 FR4 实现，将其常闭触点并联后与中间继电器KA1 连接构成过载保护信号，KA1 还起到电压转换的作用，将220V 交流信号转换成直流24V 信号送入PLC 完成过载保护控制功能。(2)主要参数计算 1) 断路器QF脱扣电流。断路器为供电系统电源开关，其主回路控制对象为电感性负载交流电动机，断路器过电
11、流脱扣值按电动机起动电流的1.7倍整定。煤炭皮带传输系统有3kW负载电动机四台，起动电流较大，因此可根据3kW电动机选择自动开关QF脱扣电流IQF ：IQF 1.7IN=1.7 6A10.2A10A，选用IQF 10A的断路器。 2) 熔断器FU熔体额定电流IFU 。IFU 2IN 2 5A10A，选用 10A的 熔体。控制回路熔体额定电流选用2A。 3) 热继电器的选择请参考有关技术手册，自行计算参数。 (4) PLC 控制电路设计 包括PLC 硬件结构配置与PLC 控制原理电路设计。 1）硬件结构设计。 2）根据上述硬件选型与工艺要求，绘制PLC 控制电路原理图，绘制PLC 控制电路，编制
12、I/O 接口功能表。下图为煤炭皮带传输线系统PLC 控制电路原理图，L6 作为PLC 输出回路的电源，分别向输出回路的负载供电，输出回路所有COM 端短接后接入电源N 端。 煤炭皮带传输线PLC控制系统电路原理图3) PLC 输入回路中，信号电源由PLC 本身的24V 直流电源提供，所有输入COM 端短 接后接入PLC 电源DC24V 的 （）端。输入口如果有有源信号装置，需要考虑信号装置的电源等级和容量，最好不要使用PLC自身的24V 直流电源，以防止电源过载损坏或影响其他输入口的信号质量。4）PLC采用继电器输出，每个输出点额定控制容量委AC250,2A。 下图为煤炭皮带传输线系统PLC输
13、入和输出接口功能表 煤炭皮带传输线系统PLC输入接口功能表启动按钮SB1X000停止按钮SB2X001M1热继电器FR1X003M2热继电器FR2X004M3热继电器FR3X005M4热继电器FR4X006煤炭皮带传输线系统PLC输出接口功能表M1接触器KM1Y001M2接触器KM2Y002M3接触器KM3Y003M4接触器KM4Y004 5)根据设计方案选择的电气元件，编制原理图的元器件目录表 序号文字符号名称数量规格 型号备注1M1M4电动机4Y系列三相交流异步电机2FR1FR4热继电器4JR16B-20/3参照电机整定电流3FU1FU4熔断器12RL1-15熔体210A4FU5FU6熔断器2RT16-32X熔体2A5QF断路器1C45AD脱扣电流10A6SB1启动按钮1LAY37绿色7SB2停止按钮1LAY37红色8KM1KM4交流继电器4DJX-9线圈电压：AC220V9KT0KT7时间继电器8JSK1-30/1线圈电压：AC220V10PLC可编程控制器1FX2N-48MR继电输出111213（5）PLC控制程序设计 1)，程序设计LD M8002ZRST S0 S28SET S0STL S0LDI X003ANI X004 X005 X006 AND X000SET S20STL S20OUT Y004OUT T3 K50LD T3SET S21STL
