基于PLC 的焦爐機械設備自動控制

魏光輝 姜 平 胡玉鑫

（長春工程學院，吉林 長春 130012）

1 引言

目前PLC 在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應用具有許多優(yōu)點，有著極強的生命力。它體積小、安裝簡單、編程及維修方便、適用于復雜的工業(yè)控制環(huán)境及快速的響應功能都是令人有口皆碑的。更令人們感興趣的是PLC 可以迅速進行更改以適應新的或變化了的使用條件，這對電氣設計人員來說是十分靈活方便的。假如設備生產(chǎn)工藝改變，僅改變一下編制的程序即可，而不用像繼電器、接觸器控制系統(tǒng)那么繁瑣地修改線路。另外，它的體積小也解決了焦爐設備上空間小的矛盾，它的遠程處理功能大大減少了電氣室與司機室的連線。

2 PLC 程序及典型梯型圖

本PLC 程序有其自身的規(guī)律可循，歸納概括如圖一所示。控制系統(tǒng)的輸入、輸出通過I/O模塊來實現(xiàn)。中間環(huán)節(jié)由PLC 軟件來實現(xiàn)。此控制系統(tǒng)的輸入信號指令元件有旋鈕、按鈕、限位開關等，輸出信號執(zhí)行元件有接觸器、液壓電磁閥、氣動閥、信號燈等。下面針對PLC 軟件的每一個環(huán)節(jié)進行介紹。

2.1 輸入處理

焦爐設備是移動的機械，車上限位開關較多，車輛在移動過程中限位開關易產(chǎn)生誤動作。限位開關的誤動作信號輸入PLC，將直接影響PLC 自動程序的執(zhí)行。因此，正確地輸入信號是PLC 自動執(zhí)行程序的保證，為此設置了PLC 輸入處理功能（既限位開關抖動檢查功能），針對不同型號的PLC 可有不同的處理方法。

2.2 聯(lián)鎖

焦爐設備分為幾個大車，每一個車都是獨立的，控制系統(tǒng)也是獨立的。一個車上根據(jù)機械設備的構成可分為幾個或十幾個動作單元，一個動作單元里又分為幾個或十幾個動作，每一個動作既有與本單元其它動作的聯(lián)鎖，又有與其它單元動作的聯(lián)鎖，這個聯(lián)鎖就是在每一個動作中進行PLC 手動時的起動條件、運行條件的成立與不成立的判定。聯(lián)鎖條件歸納如下：

PLC 手動起動聯(lián)鎖；PLC 手動運行聯(lián)鎖；PLC 自動起動聯(lián)鎖；PLC 自動運行聯(lián)鎖這四種聯(lián)鎖貫穿在每一步動作中，聯(lián)鎖條件的確立必須充分了解設備的工藝要求。此部分編程較為方便，就是利用PLC 的常開、常閉點將聯(lián)鎖條件羅列即可，難點在聯(lián)鎖條件的確立。確立聯(lián)鎖條件需要設計人員掌握做某一步動作時其它動作所應處的狀態(tài)。起動聯(lián)鎖、運行聯(lián)鎖是兩個獨立的聯(lián)鎖條件，起動時只有起動聯(lián)鎖條件滿足才可以起動，運行聯(lián)鎖也同理。聯(lián)鎖條件不具備發(fā)生聯(lián)鎖欠落，操作臺上有聯(lián)鎖欠落信號燈，PLC程序控制此信號燈顯示。

2.3 方式選擇

焦爐設備的每一個動作單元里均設有自動、手動、斷、緊急手動四種工作方式，方式選擇就是處理單元自動、PLC 手動、斷、緊急手動的轉換。

2.4 程序步

焦爐設備一個車上根據(jù)機械設備構成可以分為幾個或十幾個動作單元，在每一個動作單元里有幾個或十幾個動作，把每一個動作看作一步，程序步控制內(nèi)容既為按照單元自動流程要求，動作依次進行，直到該單元動作完成。程序步標準階梯，如圖2 所示。

圖2 中符號說明：

ATMD：自動方式；ATPB：自動按鈕；RAIL：運行聯(lián)鎖；SAIL：起動聯(lián)鎖；AT-ST：自動起動；AL：故障；A01SEND：第一動作單元結束；ATRUN：自動運行；A01S01：第一單元第一步；A01S02：第一單元第二步；01END：第一步結束。

2.5 一次動作

程序步的每一步動作稱為一次動作。這套軟件的自動化程度高關鍵就在每一步動作中或有重做或有跳步或有超時檢查功能。某一步動作具體具有哪種功能是根據(jù)設備機械工藝而定。下面分別介紹這三種功能。

圖3

2.5.1 重做

標準階梯圖，如圖3所示。

重做就是將某一步動作完成所需要的檢測時間通過程序予置到PLC 的寄存器中，某一步動作開始時寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到定時器，定時器開始定時，在規(guī)定的時間內(nèi)動作完成發(fā)出此步動作完成指令。如果此步動作沒有完成，則發(fā)出重做請求指令，操作臺面設有重做顯示燈及按鈕，按下此按鈕進行重做，首先此步動作先逆動作1 秒，之后進行正動作，進行正動作的同時重復開始時程序。如果每一次重做沒有成功，程序設計允許重做二次，此時可進行二次重做，若第二次仍沒完成，則發(fā)生AL1 故障，此時必須停止工作，檢修故障點。

2.5.2 跳步

跳步就是將此步動作跳過去，它的設置是此步機械動作在規(guī)定時間內(nèi)沒有完成，不影響整個單元自動程序的執(zhí)行，跳步發(fā)生就將此步跳過去，接著完成余下的工作。跳步也是將某一步動作完成所需要的時間通過程序予置到PLC寄存器中，這一步動作開始時寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到定時器，定時器開始定時，在規(guī)定的時間內(nèi)動作完成，發(fā)出此步動作完成指令，如果此步動作沒有完成則發(fā)生跳步，跳步發(fā)生時手動時進行AL3 故障報警，自動時進行AL2 報警。

2.6 故障

每單元超時、重做、跳步、聯(lián)鎖欠落發(fā)生時均產(chǎn)生故障。故障處理有兩種方式：一種是在程序中處理成打印文字數(shù)據(jù)，PLC 連接一打印機將故障內(nèi)容直接打印出來，針對不同型號的PLC 處理成打印文字數(shù)據(jù)的方法也不同。另一種是故障報警，設計時設置一個蜂鳴器、一個電鈴，由PLC 輸出接口控制，蜂鳴器為輕故障報警，電鈴為重故障報警。故障AL2（跳步）、重做要求中蜂鳴器報警，故障AL1（重做失?。⒐收螦L3（超時），聯(lián)鎖欠落發(fā)生時電鈴報警。

2.7 燈表示

（1）動作表示部位

a.連續(xù)亮燈。根據(jù)限位開關的接通燈亮。根據(jù)限位開關的斷開燈滅。b.緩慢閃亮--自動條件不成立部位的顯示。單元自動開始時，由于起動條件不成立開始閃亮。起動條件成立或單元自動斷開閃亮停止。c.急閃--故障（延時）部位顯示。單元自動及PLC 手動時，AL1、AL3 故障、聯(lián)鎖欠落發(fā)生時開始閃亮。把運轉方式切換到斷或緊急手動時閃亮停止。

（2）重做－重做要求顯示

單元自動重做發(fā)生時燈亮。重做按鈕（PB）按下或燈亮后60 秒或單元自動斷開時燈滅。

（3）跳步--跳步發(fā)生顯示

單元自動時跳步（AL2）發(fā)生燈亮。

燈亮后5 秒或單元自動斷開燈滅。

（4）作業(yè)超時--作業(yè)超時發(fā)生顯示

單元自動及PLC 手動時作業(yè)超時AL1、AL3發(fā)生燈亮。

把轉換開關轉換到斷或緊急手動燈滅。

（5）聯(lián)鎖欠落--運行條件欠落顯示

單元自動及PLC 手動時運行條件欠落發(fā)生燈亮。

把運轉方式切換到斷或緊急手動燈滅。

3 結論

綜上所述，不難看出這套軟件自動化程度較高，其中步序控制是一特點，在每一步動作中，不但具有故障檢測，同時又能進行故障處理，并且通過觀察由PLC 輸出接口控制的操作臺面上的信號燈很容易判斷故障發(fā)生部位，為設備的維修帶來了很大的方便。這套軟件的開發(fā)成功，使焦爐機械設備實現(xiàn)了單元自動控制并具有故障檢測及處理功能，也使焦爐機械設備的電氣控制水平有了質(zhì)的飛躍，此套軟件經(jīng)現(xiàn)場運行驗證，已處于國內(nèi)領先地位，大大縮短了與國際先進水平的差距。

[1]宮淑貞，王冬青，徐世許.可編程序控制器原理及應用［M］.人民郵電出版社,2002年7月.

[2]W353-C1-04，可編程控制器編程手冊[S].

[3]W352-C1-06(H)，可編程控制器操作手冊[S].