西門子S7—200PLC在碎礦工段自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

霍世偉

[摘要]：本文從設(shè)備概況、系統(tǒng)配置、軟件設(shè)計(jì)、應(yīng)用效果等方面介紹了PLC在碎礦工段順序自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

[關(guān)鍵詞]：S7-200PLC；順序控制；軟件設(shè)計(jì)

1、設(shè)備概況：

呼倫貝爾山金礦業(yè)有限公司3000t/d選礦廠采用了SABC碎磨工藝（不受礦石含泥含水的影響、單系列處理能力高）、分段浮選分段回水工藝（生產(chǎn)用水在廠房內(nèi)循環(huán)）以及尾礦膏體排放、冰下放礦工藝等國際一流、國內(nèi)領(lǐng)先技術(shù)。其中碎礦工段主要包括重型板式給礦機(jī)、1#皮帶輸送機(jī)、顎式破碎機(jī)、2#皮帶輸送機(jī)及除塵器等幾類重要設(shè)備，每臺設(shè)備有獨(dú)立的控制柜，物料輸送流程如下：

重型板式給礦機(jī)→1#皮帶輸送機(jī)→顎式破碎機(jī)→2#皮帶輸送機(jī)

自重型板式給礦機(jī)至2#皮帶輸送機(jī)末端距離約為140米，因控制柜安裝位置比較分散，設(shè)備完全啟動起來需要15-20分鐘左右，并且還需要人為控制啟動順序并保證物料輸送正常，當(dāng)后序工段出現(xiàn)問題無法及時停止前序工段，造成堆料或者堵料，此時通過PLC來控制碎礦工段設(shè)備的順序啟停顯得尤為重要。

2、系統(tǒng)配置

2.1 主要設(shè)備配置說明

依據(jù)碎礦工段設(shè)備分布情況，運(yùn)用了集中控制的方式，集控室安裝控制操作臺一面，使用S7-200PLC（主機(jī)單元型號為：6ES7 214-2BD23-0XB8）一臺，14路開關(guān)量輸入/10路開關(guān)量輸出；擴(kuò)展單元（型號為：6ES7 223-1PL22-0XA8）一塊，16路開關(guān)量輸入/16路開關(guān)量輸出；威綸通觸摸屏（型號為：MT6100i）一塊；操作臺臺面設(shè)置有就地單機(jī)控制/遠(yuǎn)程單機(jī)控制/遠(yuǎn)程自動控制轉(zhuǎn)換開關(guān)，單臺設(shè)備啟動停止按鈕和運(yùn)行故障指示燈，一鍵啟動/一鍵停止，急停按鈕等進(jìn)入PLC檢測或者通過PLC輸出控制指示。

2.2主要設(shè)備功能說明

2.2.1 PLC主機(jī)及擴(kuò)展單元一方面完成碎礦工段設(shè)備的就地、遠(yuǎn)程、運(yùn)行、故障、皮帶拉繩開關(guān)、皮帶跑偏開關(guān)、皮帶打滑等信號的采集，同時采集集控操作臺上工作方式、啟動/停止按鈕、急停等輸入信號，另一方面將PLC運(yùn)算的后的輸出作用于設(shè)備的啟動和停止以及集控操作臺上的運(yùn)行、故障指示燈。

2.2.2 觸摸屏完成與PLC的通訊，既能顯示設(shè)備運(yùn)行的工作狀態(tài)，同時可以設(shè)定設(shè)備順序啟動以及停止時的時間間隔，又能記錄設(shè)備發(fā)生故障時的信息。

3、軟件設(shè)計(jì)

3.1控制系統(tǒng)達(dá)到的要求：

為保證碎礦工段的高效、安全運(yùn)行，在本次PLC改造系統(tǒng)設(shè)計(jì)中考慮以下幾個方面：

3.1.1重型板式給礦機(jī)、1#皮帶輸送機(jī)、顎式破碎機(jī)、2#皮帶輸送機(jī)等設(shè)備應(yīng)按照物料輸送的逆序啟動和順序停止。

3.1.2設(shè)備在就地單機(jī)控制、遠(yuǎn)程單機(jī)控制、遠(yuǎn)程自動控制三種模式下運(yùn)行，必須按照各種模式設(shè)定的程序運(yùn)行，防止誤操作運(yùn)行。

3.1.3設(shè)備在遠(yuǎn)程自動控制模式下，碎礦工段設(shè)備啟動和停止過程中，相應(yīng)的時間間隔應(yīng)合理設(shè)置，一般在檢測到前一工序運(yùn)行或者停止信號時，間隔0-10S啟動或者停止下一工序?yàn)橐?，時間間隔還可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況在觸摸屏上進(jìn)行設(shè)定。

3.1.4設(shè)置兩個急停開關(guān)，一個用于控制重型板式給礦機(jī)和1#皮帶輸送機(jī)緊急情況下的停車控制，一個用于整個系統(tǒng)緊急情況下的停車控制。

3.1.5當(dāng)PLC檢測到單臺設(shè)備故障停機(jī)時，物料輸送前端設(shè)備應(yīng)立即停車，物料輸送后端設(shè)備經(jīng)延時自動停車。

3.1.6當(dāng)PLC出現(xiàn)故障時，滿足應(yīng)急開車功能。

3.1.7觸摸屏既能顯示設(shè)備運(yùn)行的工作狀態(tài)，又能記錄設(shè)備發(fā)生故障時的信息。

3.2系統(tǒng)運(yùn)行模式

3.2.1就地單機(jī)控制

在此工作模式下，先將操作臺就地單機(jī)控制/遠(yuǎn)程單機(jī)控制/遠(yuǎn)程自動控制模式開關(guān)打在就地單機(jī)控制，操作某臺設(shè)備時，將此控制設(shè)備上的就地/遠(yuǎn)程開關(guān)打在就地位置，可以通過控制設(shè)備上的啟動/停止按鈕來操作設(shè)備，控制柜里的各種安全保護(hù)均保留。此種工作模式多用于單臺設(shè)備的檢修與維護(hù)，不受集控室的遠(yuǎn)程控制，檢修完畢后將控制設(shè)備上的就地/遠(yuǎn)程開關(guān)打在遠(yuǎn)程位置，將控制權(quán)歸還給集控室。

3.2.2遠(yuǎn)程單機(jī)控制

在此工作模式下，先將操作臺就地單機(jī)控制/遠(yuǎn)程單機(jī)控制/遠(yuǎn)程自動控制模式開關(guān)打在遠(yuǎn)程單機(jī)控制，操作某臺設(shè)備時，可以通過集控室操作上的某臺設(shè)備的啟動/停止按鈕來操作，控制柜里的各種安全保護(hù)均保留，此時還應(yīng)注意此控制設(shè)備上的就地/遠(yuǎn)程開關(guān)打在遠(yuǎn)程位置，此種工作模式多用于單臺設(shè)備依次啟動/停止控制。

3.2.2遠(yuǎn)程自動控制

在此工作模式下，先將操作臺就地單機(jī)控制/遠(yuǎn)程單機(jī)控制/遠(yuǎn)程自動控制模式開關(guān)打在遠(yuǎn)程自動控制，可以通過集控室操作上的一鍵啟動/停止按鈕來操作，控制柜里的各種安全保護(hù)均保留，此時還應(yīng)注意此控制設(shè)備上的就地/遠(yuǎn)程開關(guān)打在遠(yuǎn)程位置，此種工作模式用于生產(chǎn)過程中的自動控制運(yùn)行。

4、應(yīng)用效果

通過現(xiàn)場使用情況來看，改造后的順序自動控制系統(tǒng)在我公司碎礦工段的應(yīng)用，極大提高了設(shè)備運(yùn)行的安全性和高效性，同時降低了成本，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1順序自動控制系統(tǒng)投入以后，避免了原來因某一設(shè)備故障時，物料輸送方向前一工序不立即停車，造成的堵料和堆料故障。

2碎礦工段設(shè)備完全啟動運(yùn)行時間由原來15-20分鐘減少到目前的不到2分鐘，大大降低了設(shè)備空運(yùn)轉(zhuǎn)時間，避免了電能浪費(fèi)。

3順序自動控制系統(tǒng)投用以后，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，系統(tǒng)的故障率較原來大幅降低，生產(chǎn)效率得到大幅度提高。

4觸摸屏的使用，使設(shè)備運(yùn)行狀況更加直觀，便于操作人員及時掌握各設(shè)備的運(yùn)行情況和快速判斷問題，為生產(chǎn)提供可靠依據(jù)。

5、結(jié)語

此次PLC在碎礦工段順序自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，取得了良好的效果，設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性得到了提高，設(shè)備故障率大幅度降低，生產(chǎn)效率得到了提高，同時減少人員的誤操作，大大降低了工人的勞動強(qiáng)度，后續(xù)我們將在目前的基礎(chǔ)上進(jìn)一步完善，將更加安全可靠的控制系統(tǒng)用于生產(chǎn)當(dāng)中，推動PLC在各類生產(chǎn)工序自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用。

[參考文獻(xiàn)]：

[1]李言武。可編程控制技術(shù)，北京郵電大學(xué)出版社，2015年

[2]廖常初。S7-200PLC編程及應(yīng)用第2版，機(jī)械工業(yè)出版社，2016年

[3]劉敏 鐘蘇麗?？删幊炭刂破骷夹g(shù)項(xiàng)目化教程第2版，機(jī)械工業(yè)出版社，2013年

[4]Step7 MicroWIN編程手冊

[5]EasyBuilder8000使用手冊endprint