西门子6ES7241-1AA22-0XA0速发

西门子6ES7241-1AA22-0XA0速发

一、　设备概述

    随着我国城市化水平的提高，城市人口急剧增加，居民小区不断建设且楼房层数越来越高，使原来自来水管网压力出现不足，很多城市普遍存在着用水高峰期高层楼房上不去水的现象，导致高层居民用水难。目前，一般的解决办法是修建水池或水箱，通过水泵二次加压供水。

    为解决此类问题，当前均采用的全自动无负压供水设备，此供水设备可直接与自来水管网串接，通过负压器和稳压平衡器保护自来水管网不形成负压，避免了修建混凝土蓄水池或设水箱的麻烦。此设备充分利用了自来水管网的原有压力，在原有压力的基础上叠加一部分压力，差多少，补多少，使二次加压设备的选型减小，节省投资，同时在使用过程中也可大大节能，是目前新的二次供水方式。

二、　设备应用范围

1、　流量范围：1.5-1600吨/小时；

2、　扬程范围：21.6-225米;

3、　稳流罐：0.5立方-50立方；

4、　压力范围 0 ～ 2.5MPA

5、　压力调节精度：±0.01兆帕；

6、　环境温度：０-40℃.

7、　相对湿度 90 % 以下（电控部分）

8、　电源 380v(1 ± 10 % ) ；50HZ ± 2HZ

9、 控制方式 单台，恒压

三、 设备方案：

本设备主要由变频控制柜、稳流调节器、负压抑制器、水泵机组、仪表、阀门及管路等组成。

1、在本自动控制系统中，变频器我们采用了美国艾默生，同时，为方便用户进行实时监控设备运行状态以及便于维修，我们采用了人机界面触摸屏，控制器采用了艾默生EC20，由于它具有两个通讯端口，并且可任意选择通讯协议

1 引言
    本文以某物流控制中的机械手控制为例，分析了PLC与步进驱动装置的控制方法，本系统涉及的主要硬件是S7-200 PLC和SH-2H057步进驱动器。

(1) S7-200 PLC系列是西门子公司的可编程控制器,这一系列产品可以满足多种多样的自动化控制要求，由于具有紧凑的设计、良好的扩展性、低廉的价格以及强大的指令，使得S7-200 PLC可以满足小规模的控制要求。此外，丰富的CPU类型和电压等级使其在解决用户的工业自动化问题时，具有很强的是适用性。

1台S7-200 PLC包括一个单的S7-200 CPU，或者带有各种各样的可选扩展模块。S7-200 CPU模块包括一个处理单元(CPU)、电源以及数字量I/O点，这些都被集成在一个紧凑、立的设备中。
l CPU负责执行程序和存储数据，以便对工业自动化控制任务或过程进行控制;
l 输入和输出是系统的控制点:输入部分从现场设备中采集信号，输出部分则控制泵、电机、以及控也过程中的其他设备;
l 电源向CPU 及其所连接的任何设备提供电力;
l 通讯端口允许将S7-200 CPU同编程器或其他一些设备连起来;
l 状态信号灯显示了CPU 的工作模式(运行或停止)，本机I/O的当前状态，以及检查出来的系统错误;
l 通过扩展模块可提供其通讯性能;
l 通过扩展模块可增加CPU的I/O点数(CPU 221不扩展);
l 一些CPU有内置的实时时钟，或添加实时时钟卡;
l EEPROM卡可以存储CPU程序，也可以将一个CPU中的程序送到另一个CPU中;
l 通过可选的插入式电池盒可延长RAM中的数据存储时间;
l 大I/O配置。
(    2) SH-2H057驱动器输入信号共有三路，他们是:步进脉冲信号CP、方向电平信号DIR、脱机电平信号FREE.他们在驱动器内部分别通过270Ω的限流电阻接入光耦的负输入端，且电路形式相同，三路光耦的正输入端为OPTO端，三路输入信号在驱动器内部接成共阳方式，所以OPTO端需接外部系统的VCC端，如果VCC是+5伏，可直接接入;否则需在外部另加限流电阻，保证给驱动器内部光耦提供8-15mA的驱动电流。
l 步进脉冲信号CP
    步进脉冲信号CP用于控制步进电机的位置和速度，也就是说:驱动器每接受一个CP脉冲就驱动步进电机旋转一个步角度，CP脉冲的频率改变则同时是步进电机的速率改变，控制CP脉冲的个数，则可以使步进电机定位。这样就可以很方便的达到步进电机调速和定位的目的。本驱动器的CP信号为低电平有效，要求CP信号的驱动电流为8-15mA，对CP脉冲宽度也有一定要求，一般不小于5μs。
l 方向电平信号DIR
   

方向电平信号DIR用于控制步进电机的旋转方向。此端为高电平时，电机为一个转向;次端为低电平时，电机为另一个转向。电机换向在电机停止后再进行，并且换向信号一定要在个方向的后一个CP脉冲结束后以及下一个方向的个CP脉冲前发出。
l 脱机电平信号FREE

当驱动器上电后，步进电机处于锁定状态(未施加CP脉冲时)或运行状态(施加CP脉冲)，但用户想手动调整电机而又不想关闭驱动器电源，这时可以用到此信号，此信号低电平有效，电机处于自由无力矩状态;当此信号为高电平或悬空不接时，取消脱机状态。

l 步进电机简介
SH-2H057型驱动器用于驱动二相或四相混合式步进电机(亦称感应子式)，此驱动器一般驱动60号机座以下电机。电机的出线方式不同，与驱动器的连接也不同。本系统使用的电机为二相四根线电机，可以直接和驱动器相连。见图1的机械手电机驱动模块原理图。

2　系统工作工程
    　本系统的机械手部分由底盘、立杆、手臂、手组成，其中底盘由一个步进电机驱动，可顺逆时针旋转;立杆由一个步进电机驱动，可上下移动;手臂由一个步进电机驱动，可前后伸缩;手由气泵控制，可抓紧和放松。在相应位置都有位置检测信号用于定位

(1) 出货过程
    　从复位位置启动,根据要求到相应出货台(1，2，3号货台),此时底盘转动到要求位置，立柱下降,手臂伸出,定位后手抓货物,立柱上升,同时手臂回收(以免运行中与其它设备相撞),然后到相应出货台(左,或右出货台),立柱下降,手臂伸出,手打开,把货物放在相应出货台上。
(2) 进货过程
    　从复位位置启动,根据要求到相应出货台(左，或右出货台),此时底盘转动到要求位置，立柱下降,手臂伸出,定位后手抓货物,立柱上升,同时手臂回收(以免运行中与其它设备相撞),然后到相应出货台(1，2，3号货台),立柱下降,手臂伸出,手打开,把货物放在相应出货台上。

3 系统设计思想
    　步进控制电路设计思想，PLC继电器式输出模块工作速度较低，故采用高频脉冲方波发生器，给出步进脉冲，其振荡频率按步进电机速度设置，步进量的控制采用位置检测，根据位置检测信号用PLC的输出点切断进给电机，实现步进电机的停车, 其程序流程图如图2所示。

    　在整个机械手运行控制过程中，采用限位开关以及面板操作开关以及系统逻辑开关作为输入点，整个系统中底盘有5个限位开关，分别作为5个位置的定位输入点，立柱有4个限位开关，分别为1个复位开关、一号位限位输入量、上限位、下限位。手臂有3个限位开关:手臂复位限位数入点、手臂前限位、手臂后限位。抓手限位开关，为抓手复位输入点。一共13个限位开关完成全部的控制输入。各限位开关分布情况见图1，
    　由于在整个控制过程中全部是通过控制步进电机驱动模块再驱动步进电机执行。这里对用集成脉冲输出触发步进电机驱动器原理进行说明。S7-200 PLC(CPU 226)的Q0.0和Q0.1分别对升/降步进电机、前/后步进电机发送脉冲;CPU 226的Q0.2对转盘步进电机发送脉冲。而步进电机的正/反转则分别是CPU 226的Q0.4和Q0.5分别对升/降步进电机、前/后步进电机实行控制;CPU 226 的Q0.6和Q0.7分别对转盘步进电机正反、抓手气泵开关实行控制。
    　机械手PLC程序的设计编写采用了STEP 7-Micro/WIN32软件的数据表(STL)的形式。程序设计修改方便，设计完成可联机调试，没有问题再把步进电机接上。
    　上位机软件采用北京亚控的组态王软件，通过变量映射实现组态软件的变量与PLC的寄存器的动态连接，从而实现了上位机对PLC的监控。

一、概述

锅炉是目前城市的主要空气污染源，尤其是在北方城市，烟筒林立的现象仍然存在。改善这种情况的方案之一是拆除那些设备陈旧、效率低、污染大的小锅炉房，合并成大锅炉房实行集中供热，并采用计算机控制、变频器等技术，从而有效地减少污染，提率，节约能源，同时也可以提高供暖质量，目前很多城市在实施这一方案。

某高校原有四台个小锅炉房，现改造合并成一座大锅炉房，新建四台锅炉，其中一台15吨蒸汽锅炉，三台20吨热水炉，负责全校教学区，宿舍区，家属区的供暖任务，以及食堂，浴池等的供汽任务。我们结合多年设计锅炉控制系统的经验，为新锅炉系统设计了热工控制部分，锅炉的鼓风，引风，炉排，以及供暖循环泵等都采用变频调速控制，锅炉系统则采用自行设计的计算机集散控制系统，实现了供暖锅炉的现代化控制与管理。本文介绍此集散控制系统的设计与实现。

二、系统总体结构

锅炉系统工作在高温高压条件，有一定的危险性，对控制系统的性要求高，因此在系统结构上，我们采用了集散型控制系统的方案。系统主要由现场控制层、车间监控层和企业管理层三个层次构成。选择研华Adam5511软PLC做现场控制单元，每台5511完成一台锅炉的控制任务;监控层采用奔腾III工业控制机做上位机操作站，显示实时数据以及操作画面;系统设置有数据库服务器及WEB服务器，管理人员可以通过

internet浏览锅炉的实时和历史数据，并据此进行系统的运行优化等工作，构成了系统的管理层。现场控制站与操作站之间采用RS485总线，MODBUS协议通讯;操作站、工程师站及服务器之间采用以太网连接。整个系统性高，同时又具有的控制与管理功能，而其成本较采用进口DCS低一倍以上，因此是类似系统的方案。系统的总体结构如图1所示。

三、系统功能设计

1） 车间监控层及管理层

监控层设置两台（或多台）操作员站、一台工程师站，一台服务器。操作员站采用研华奔腾III工业控制微机，主要用于锅炉系统的数据显示及进行控制操作，工程师站采用奔腾IV微机，用于进行系统参数设定及系统维护。

操作员站的主要功能是提供给锅炉系统操作人员一个直观方便的人机界面。系统可具有两个或两个以上的操作员站，他们具有同样的功能并互为备用。操作员站设置有如下显示画面。

l 流程画面：将现场控制站采集的现场数据及工艺参数显示在流程图的相应位置上，通过动画直观的显示锅炉运行状态及各种实时数据。操作人员可根据此画面了解整个锅炉系统的运行情况

l 工艺参数画面：以数据表格的形式实时显示各工艺参数与对应的名称，单位，同时可显示对锅炉耗煤量，产汽（供热）量，用水量等的计算和累积结果。

l 调节画面：将系统各控制回路的运行状态和有关参数以调节棒图的形式显示出来。可以显示回路的手自动状态。操作人员利用键盘或鼠标方便的对各控制回路，的控制参数进行再线修正。

l 报警画面：用于记录何时何地有何报警，以便有关人员查询，同时实现连锁控制

l 历史趋势画面：用于记录系统主要工艺参数的长期历史趋势数据，以曲线的形式显示出来，可为分析系统运行情况及效率，查找故障等提供依据。

工程师站除具有操作站的全部功能外，还具有参数设定与修改，系统维护等功能。可设定系统的各模拟量测量点的标度变换系数、热电阻、热电偶的线性化参数、孔板流量计算参数、给煤量计算参数、锅炉及供热热效率参数、各控制回路组态参数、及PID参数等。工程师站负责系统的打印任务，可打印即时报警，历史报警记录以及锅炉运行日志和历史数据表格等。

系统通过Web服务器将锅炉系统数据及工艺参数送至校园网或企业内部网，使有关可从内部网上看到锅炉系统的运行状况，并可实现系统的远程诊断和维护。

管理层实现的管理功能，位于企业厂长经理室，可通过internet 浏览系统 的运行数据，监视系统的运行状态，对系统的运行进行计算统计和优化等。工程技术人员或企业无论出差何地，都可查看系统数据，甚至进行系统维护。

2）现场控制层

现场控制层采用研华公司的产品，称为软PLC的 Adam5511. 这是一种模块化的工业控制机，固化有dos操作系统，支持C语言编程，支持Modbus通讯协议，每台锅炉由一台Adam5511负责对其进行数据采集及控制，另有一台Adam5511负责系统公共部分的数据采集及控制。

每台Adam5511配置16点模拟量输入，4点模拟量输出，16点开关量输入输出。可采集16点锅炉运行现场数据，组成4个闭环控制回路。分别控制蒸汽锅炉的水位、汽压、炉膛负压，鼓风四个回路或热水锅炉的出水温度、炉膛负压及鼓风三个回路。

四、系统软件

系统的操作站软件采用了中文工控组态软件MCGS设计，MCGS是全中文工业自动化控制组态软件，可稳定运行于bbbbbbs95/98/NT操作系统，集动画显示、流程控制、数据采集、设备控制与、网络、双机热备、工程报表、数据与曲线等诸多强大功能于一身，使生成的系统图文并貌，运行稳定。

系统的现场控制站的软件采用Turbo C 3.0设计，软件采用模块化的设计方法，它以实时数据库为，各种数据采集、处理、运算以及控制功能都设计成功能块的形式，系统的实时数据以及各功能块参数都存于实时数据库中，各功能块通过实时数据库交换数据。可通过在上位机进行组态然后下载组态参数至5511中构成新系统。控制站与操作站之间采用modbus协议交换数据。

五、锅炉系统控制回路

锅炉是一个复杂的控制对象，其控制回路非线性严重，同时控制回路之间有耦合，因此系统采用智能变形PID算法，配和前馈等控制方法实现对锅炉个回路的控制。

小型蒸汽锅炉的控制回路主要包括蒸汽压力、汽包水位、炉膛负压和鼓风控制回路;热水锅炉则包括出水温度、炉膛负压和鼓风控制回路。

锅炉的蒸汽压力（或出水温度）以及炉膛负压、鼓风控制回路构成锅炉的燃烧控制系统其控制方案是采用蒸汽压力或出水温度为主调量，通过调整炉排转速使蒸汽压力或出水温度尽快达到给定值，同时配合风-煤配比控制鼓风量达到经济燃烧，炉膛负压回路则将炉膛内的压力保持在微负压。

热水炉的出水温度设定值跟随室外温度的变化自动修正，使用户室内的温度保持恒定，同时实现经济供热。温度设定曲线可根据不同供热时期有所变化改变。

锅炉水位控制回路使锅炉水位保持恒定，由于锅炉水位受蒸汽负荷的影响较大，容易产生水位，因此给水控制回路引入蒸汽流量及给水流量前馈控制的三冲量控制方案，以水位的影响。

除常规控制回路外，对锅炉燃烧控制系统，我们还设计了自动寻优算法。锅炉运行过程中，寻优程序将根据计算出的锅炉热效率以及燃烧情况，自动调整锅炉的风煤配比，使燃烧达到，从而实现节煤和减少污染的目标。

六、结束语

本文设计的集散型锅炉微机控制系统经实际使用，达到了设计要求。该系统的使用使城市小区供热锅炉的控制与管理达到了新的水平，可显著提高供热系统的运行效率以及供热效果，在节约能源，减少城市污染方面效果显著。根据运行结果初步统计，供热锅炉使用变频器及本文设计的集散微机控制系统后，可以节电30-40%，节煤3-5%，一年就可收回投资成本，是城市集中供热计算机控制系统的方案。

1 引 言
VFD-E变频器是台达公司的三代产品，其特之处主要反映在功能特征上，如VFD-E提供了多样化的现场总线通讯模块，非常适合系统整合应用、立体停车设备、以及远程监控的应用；内建的PLC控制功能可以取代小型的单片机控制器、计数器以及定时器等，从而大幅度降低了系统成本，非常适用功能简单、价格敏感的机械加工行业应用；采用欧式设计，既可以并排安装又可以加挂导轨背板，加上其小巧可以大幅度缩小安装空间；可以作直流母线并联供电，有效的吸收回馈能量，分散刹车电阻负担，并且可共用同一个刹车模块，大大降低系统成本；滤波器内建（230V 1 phase and 460V 3 phase）符合CE/UL标志，也符合中国出口的市场需要；可方便灵活地选购各种配件，例如I/O卡，A/D,D/A模块，数字操作器，PG卡，通讯模块等，用户可以根据系统的需要合理地配置系统，使系统达到性价比；完善的保护功能、的电流检测等都是其亮点。本文从系统设计和应用角度对相关技术的关键点作概略说明，以下是对相关问题的讨论。

2 内置PLC控制系统
台达改进型VFD-E系列变频器内置PLC控制系统有完善的控制功能，该控制系统有以下特点：采用内存程序、往返式来回扫描控制方式；结束再生的输入/输出控制方式（当执行END指令时输入输出有立即刷新指令）；基本指令的处理速度高，只有几个uS；指令＋梯形图＋SFC 的程序语言；350步程序容量；45个指令种类，包括28个基本指令，17个应用指令；基本配置6个输入点（X）, 2个输出点（Y），通过I/O卡可以配置9个输入点，4个输出点；一般用辅助继电器共160点，M0-M159, 特殊用继电器共32点，M1000-M1031；100ms的定时器16个，T0-T15；16位的计数器8个， C0-C7，32位的计数器1个，C235；一般用的内部寄存器30点，D0-D29, 45点特殊寄存器，D1000-D1044，用作存放系统状态、错误信息和监控信息；通过RS485方式来进行程序的读出/写入。这些特点给系统设计和用户灵活发挥系统功能提供了方便。

3 变频器系统的程序执行
变频器系统程序执行有三种方式，值得注意的是：程序的上传和下载在PLC2页面下执行,按MODE键到“PLC0”页面，然后按上 键切换到“PLC2”，接着按下“ENTER”,成功后会显示“END”,然后会跳回“PLC2”。在没有下载程序到变频器里面之前，如果出现警告可以不理会，在上传和下载程序前变频器应当处于在停止状态。执行VFD-E变频器内部程序的种方式，在PLC1页面下，可以自动执行PLC程序；二种方式，在PLC2页面下，可经过WPL由通讯控制PLC程序执行/停止；三种方式，当为外部多功能输入端子（MI3-MI9）设定为“RUN/STOP PLC(99)”后，端子接点导通(close)时，在PLC页面会显示PLC1,执行PLC程序。端子接点断路（open）时PLC页面会显示PLC0,停止执行PLC程序。

4 内置特殊功能配置
在本文中只对常用的特殊继电器和寄存器等作简要说明，其细节可参见中达电通股份有限公司的网站关于VFD-E系列的说明。
1）特殊继电器
M1000，运转监视常开接点（a接点），RUN的状态下，此接点为On；
M1001，运转监视常闭接点（b接点），RUN的状态下，此接点为Off；
M1005，变频器故障指示；
M1006，输出频率为零；
M1007，变频器运转方向FWD(0)/REV(1)；
M1025，变频器RUN(ON)/STOP(OFF)；
M1026，变频器运转方向FWD(OFF)/REV(ON)；
M1028，高速计数功能开启(ON)/关闭(OFF)。
2）特殊寄存器功能
D1025，高速计数器现在值(低位)；D1025，高速计数器现在值(高位)。
3）变频器特殊指令
DHSCS高速计数功能
DHSCS S1 S2 S3
其中：S1，比较值；S2，高速计数器编号；S3，比较结果。
需要注意的是：
（1）高速脉冲计数功能需要借助PG卡来实现外部脉冲输入；由设置DHSCS指令所需要的目标值，把M1028 ( 特殊功能继电器，变频器高速计数功能开启ON/OFF ) 打开，将自动进行计数，如果要计数器的数值，可将M1029 ( 特殊功能继电器，高速计数值 )设置为ON；高速计数器有3种控制模式，可以通过特殊寄存器D1044来设定，种模式是“A-B相脉冲”的模式，用A相和B相的脉冲作计数器输入，但 需要与GND连接。二种模式是“脉冲＋符号”的模式，可利用脉冲输入及符号来作上数或下数，定义A相作脉冲，B相作符号，注意 需要与GND短接。三种模式是“脉冲＋标志位”，在计数方式中，可以通过标志位M1030来判断上数或下数，使用者只需连接A相，但 需要和GND短接。
（2）FPID变频器PID控制
FPID S1 S2 S3 S4
S1，PID参考目标的输入端子选择（0～4）；S2，PID比例增益P(0~100)；S3，PID积分时间I（0～10000）；S4，PID微分时间D（0～10000）。
（3）FREQ变频器运转控制
FREQ S1 S2 S3
S1，设定频率；S2，加速时间；S3，减速时间。
例如：FREQ K5000 K200 K100
则：设定目标频率为50HZ, 加速时间是20S, 减速时间是10S
（4）RPR变频器参数读取
RPR S1 S2
S1为参数字地址；S2把读取的参数保存到S2中。
（5）WPR变频器参数写入
WPR S1 S2
S2为参数的地址, 把参数数值S1写到参数S2中。

工作原理：利用Haiwell PLC的易用的通信功能：标准配置2个通信口，1个RS232通信口，1个RS485通信口。用Haiwell PLC的RS485口与变频器通信，控制变频器运行、停止、速度并读取变频器运行状态及输出频率。再通过Haiwell PLC的RS232口与文本显示器通信，对焊接工艺参数进行设定。

系统优点：
1、利用Haiwell PLC的自由通信协议指令COMM实现与富士变频器的运行控制与状态读取。所有Haiwell PLC的通信功能均可用一条指令实现，对特殊位、特殊寄存器编程，也管理多条通信指令的通信时序，同一个条件下可同时写多条通信指令。

2、Haiwell PLC标准配置1个RS232口和1个RS485口，且任何一个通信口均可作为主站也可作为从站。任何一个通信口均可作为编程端口，也可作为与3方设备通信的端口。在本应用中，用RS232口与文本显示器通信，用RS485口与富士变频器通信。

3、利用通信实现变频器的速度调节及运行控制，大大增强系统的抗干扰能力，大大提高系统在强干扰的焊接场合的性与稳定性。

4、利用通信实现变频器的通信，节省了PLC DA模块，大大节约系统成本，并轻易实现应对不同产品需要不同工艺控制参数（焊接速度、焊接时间）的要求。

主要硬件配置：
1、可编程控制器：HW-S32ZS220R 1台
2、变频器：FVR0.4E11S-7JE（Fuji） 1台
3、文本显示器OP320A-S（Xinjie） 1台

三、程序设计亮点：
1、利用COMM指令非常容易的实现与富士变频器通信。用COMM指令写通信协议时，可选择按寄存器低字节（低8位）发送的方式，而接收数据仍按16位接收并自动存放至指令的地址，使用户编程大大简化。

2、利用通信功能控制变频器，大大提高速度控制的性，并简化了许多原来D/A转换时的数字量——工程量——显示值间转换程序。

四、总结：
利用海为可编程控制器（Haiwell PLC）便利的通信功能及便利的指令集，满足了焊接自动化设备厂商对设备广泛适应性要求。可广泛应用于焊接自动化行业设备配套场合。

 系统功能

1.1 系统组成

热电站装机容量13000KVA,全部采用煤发电，安装了四台大型锅炉，小的75吨，大的165吨，燃煤量大，运输皮带长，级数多，运输控制保护闭锁多。

热电站燃料准备系统主要有桥式抓斗起重机、给煤机、皮带输送机、皮带鼓风机、除铁器、刮板输送机、棒条筛、环锤式破碎机、煤位传感器、锅炉位置开关等组成。图1为四级皮带运输系统框图。

1.2 控制要求

热电站燃料准备系统，是一个大型的皮带运输系统，工作任务重，带锅炉多，用煤量大，上燃料的性、性、准确性、及时性，直接关系和影响着全厂的供电质量和生产效益，所以这套系统在运作过程中的性。

要求皮带运输系统从后一条皮带按四、三、二、一逆序启动，加的互锁环节。条皮带都是气垫式皮带运输机，在皮带启动前要求启动它们各自的鼓风机，把皮带吹起，以减小皮带运行时的摩擦，如果鼓风机没有开动，不允许皮带开动，皮带和鼓风机之间要加互锁。四号配仓皮带给锅炉下料，用电动推杆犁式卸料器进行手动和自动下料控制。

用煤流传感器、行程开关控制皮带运行时间。为了提高了系统运行的性，正常运行时进行集中自动控制，在故障或特殊情况时可以现场手动控制。

在每级皮带上都装有除铁器，由于煤中混有杂物，如铁器、易燃易爆的金属物质，特别是，若随煤混进锅炉，将会引起爆炸等危险事故的发生。外面是铁皮裹着，除铁器可以对其起作用，阻止等进入锅炉，引起事故，造成不必要的损失。所以除铁器不开动，皮带不允许开动。

皮带运输机没有开动，不允许开振动给煤机，若给煤机先开，会压死皮带，使其无法正常启动。同样，振动给煤机没有开动，不能启动抓斗起重机往给煤机中送煤，否则会压死给煤机，使其无法启动。

两台振动给煤机，一台正常使用一台备用，相互立不可同时开，要求加互锁。

所有的皮带运输机设备都运作起来后，系统正常工作，使用自动下料，电动推杆犁式卸料器动作抬起放下，要靠锅炉的位置开关控制，自动抬起放下。出现故障，使用手动下料，加一个手动电葫芦使电动推杆犁式卸料器动作抬起放下。

系统要求皮带按一、二、三、四顺序停车，在皮带上装有煤流传感器，要求煤流传感器精度要高，当煤流走完后，通过煤流传感器把皮带停下来。先停给煤机，再停一号皮带，按煤流走完的顺序停皮带，上一级皮带煤流未走完，下一级皮带不允许停下，不能误动作，加必要的互锁保护。

在考虑集中控制的同时，也要考虑现场控制，以免现场发生故障，不能停车，要设现场故障停车开关。设有故障检测及报警系统，对皮带运输机运行状况进行监控，若系统某一部分发生故障，要有报警信号，传入控制室，运行设备在室设指示灯，正常运行工作，指示灯亮;故障时指示灯闪烁，电铃响;停止状态指示灯灭。

2 系统硬件设计

2.1 气垫带式输送机

采用气垫带式输送机，既将通用带式输送机的支承托辊去掉，改用设有气室的盘槽。

由于气垫带式输送机没有滚筒和承载托辊及其阻力，由盘槽上的气孔喷出的气流在盘槽和输送带之间形成非接触支承气膜，在通过盘槽时不出现挠曲和摩擦，从而显著地减小了摩擦损耗，气垫输送带的磨损和撕裂现象比槽形托辊输送带少得多，有效地克服了通用带式输送机的接触支承缺点，因此摩擦力小。功率消耗比普通带式输送机低，也不需要换和修理托辊费用。不发生盘槽与输送机接触而损坏胶带的现象，鼓风机的维修费仅为槽形托辊修费的一小部分，控制设备也较为简单。

2.2 PLC选型

用PLC进行控制，外围设备少，占地空间小，是实现的良好设备，三菱可编程控制器（PLC）功能强，控制精度高，运行速率快，控制功能性好，可以较好地实现集中控制和就地分散控制。

现场的输入信号有起动、停止、煤流传感、南北线选择、锅炉位置、自动卸料、卸料器抬起和放下位置、给煤机选择等20个;输出信号有振动给煤机、皮带鼓风机、皮带除铁器、皮带运输机、棒条筛、破碎机、刮板输送机、卸煤器抬起和放下、故障报警、起动/停车预告等42个，为了减少成本并留有充分的余量，选基本单元FX2N-48MR和扩展单元FX2N-48ER。

3 系统软件设计

PLC常用的编程语言有梯形图语言（LD）、顺序功能图语言（SFC）和功能块语言（FBD），四级皮带输送机控制系统属于典型的顺序控制，所以主要采用顺序功能图（SFC）编程。图2为系统程序流程图。

顺序功能图主要采用步进梯形指令编程方式，为了编程方便，程序中采用了许多中间继电器进行程序的记忆、转换，同时程序中还使用许多内部定时器完成延时功能。

3.1 起动程序

，在准备工作时，把就地集中转开关闭合，北线开关闭合，给煤机选择开关闭合，要自动卸料，把自动卸料开关闭合，做好启动前准备工作。准备工作完备后，按下开车按钮，皮带运输机按编写好的程序在PLC的控制下一步步的启动。图3为起动程序流程图。

3.2 工作程序

当所有的设备启动后，皮带运输机就开始正常的运煤工作，自动卸料的电动推杆式卸料器在锅炉位置开关的控制下自动工作。

3.3 停止程序

工作完毕之后，锅炉注满了，按下停止按钮，然后皮带运输机按程序逐步停止。后所有设备全部停下，等待下一次的工作开始。

3.4 故障程序

在该四级皮带运输机的故障回路中用了下降沿微分输出指令，在设备正常工作时它遇到上升沿不起作用，当故障时设备停止运行，它就接通故障继电器线圈，使故障输出，故障报警，设备停止运行。在正常的停车情况下，它被停车预告输出断开无效，使其不误报故障。

若运行中出现故障，使某一设备不能正常运行，只要该设备因故障而停车，一个下降沿到了，就会接通PLC中的故障中间继电器，故障线圈闭合，把运行电路断开全部停车，发出故障报警声。等到故障解除然后恢复正常。

4 结语

综上所述，本系统方案不仅选择了成熟、的软/硬件，并充分考虑了系统的扩展性，符合控制管理一体化潮流，对今后控制功能和管理功能的扩充提供了很好的基础。本系统自投入运行以来，运行状态良好，自动化水平达到国内**业的水平，了良好的经济效益和社会效益。此项目的经济效益约20万元。

本系统的点主要有：改用气垫带式输送机，没有滚筒和承载托辊，减小了摩擦损耗和功率消耗;电气控制采用PLC与接触器结合，解决了传统的继电器接触器控制的诸多问题，提高了系统的抗干扰能力，降低了故障率，使运行。