连云港西门子PLC模块DP电缆供应商

连云港西门子PLC模块DP电缆供应商

1 系统概述

立式粉末喷涂生产线，该生产线控制部份主要由：输送系统、前处理、水份烘干炉、喷粉系统、固化炉几部份组成。控制部分均采用PLC进行智能化控制，并配合触摸屏进行在线式监控及操作，以及上位机系统进行在线式远程、就地监控、数据采集分析、曲线存档、报表生成等功能。另喷控制器可按客户要求选用可通讯式增设上位机对其进行监控操作。

系统图如下：

2 设计原则

1） 系统具有经济性及性

系统我们建议用一套PLC来统一控制，这样既能节约成本，同时有利于统一管理。同时，系统的PLC我们用在海内外名气比较大的AB 公司PLC，在世界各地很多企业中都有成功的应用经验以及长期的稳定运行记录。

2） 系统具有易维护性及可扩展性

所选用产品符合标准，可采用通用的工具进行维护。本系统不仅可以满足当前的工程需求，而且可以方便的实现日后的系统扩充。以后系统需要扩充其他控制功能，仅需增加I/O模块。

3） 系统具有简单性

本系统采用AB公司功能性强、经济型的中型可编程逻辑控制器SLC 500。该逻辑控制器具有便捷的内置通讯接口，易扩展的输入输出模块，简单方便的bbbbbbs平台编程软件，用户易学易懂。

3 系统分析

1） 输送系统：

上下料输送系统由链条输送、上下料输送带两部份组成，在整个系统中起到一个衔接的作用，其三条输送带在自动运行时保持同步。其中链条输送带为电磁调装置，上下料输送带同为一变频器控制，通过旋转编码器反馈信号采样运算后进行同步调节。

4 部1.1kw电机，带冷却风扇。要求电机能够实现变频控制，并且能够反馈回PLC。在触摸屏能够实现监控，能够实现速度的调整。

2） 前处理：

前处理主要是清洁铝型材表面的污渍，并在表面形成一层铬化膜，为喷粉作好前期工作。工艺流程：装筐→脱脂→水洗→（碱蚀）→水洗→表调（中和）→水洗→铬化→水洗→热（纯）水洗→滴干→烘干→送喷涂上架其中：脱脂、碱蚀、表调、铬化剂的浓度是根据供应厂家提供的浓度配槽液。水洗槽用一般的自来水。热水洗用纯水。（碱蚀可以不用）槽体结构： 脱脂槽：主要为清洁铝型材表面污渍，以防铝材表面的油污等对静电粉末的吸附。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为，温度为常温即可。槽体大小依大型材的长度及产量而定。水洗槽：清洗上个工艺槽的化学残留物质。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为自来水，温度为常温即可。槽体大小依大型材的长度及产量而定。表调槽（中和）：中和因在脱脂槽残留的酸性物质。槽体防腐采用软PVC，槽液主要成分为，温度为10度～60度。槽体大小依大型材的长度及产量而定。铬化槽：即化学转化，以防被吸附的静电粉末脱落，有铬化和磷化两种，这两个方法已使用多年，性能相当稳定，生产上容易操作，可根据其处理后的颜色进行辨别转化效果，其中 铝化膜显黄色，磷铬化膜显，这两种工艺的操作温度和时间范围较宽，涂层厚度一般为0.3～0.8g/M2.铬化槽的防腐采用软PVC，槽液主要成分为氟锆酸盐或氟钛酸盐，温度为25度～55度。槽体大小依大型材的长度及产量而定。热水洗槽：铬化后的处理工艺，其防腐采用全不锈钢结构，槽液成分为纯水，槽温控制为60－80度。其温度控制可通过热水炉或蒸气加热。

前处理系统控制包括2.2kw电机5台，11kw电机5台，4kw电机1台。

其中电机要分开控制，能够实现每台电机的单控制，即每台电机都有单的开，停按钮来控制。但为了提率，在开机是也能够一次把电机全部开启。

3） 水分烘干炉：

对铬后的铬化膜进行烘干，使表面不残留水分，如果工件表面留有水分进入喷粉工序，则涂层会产生气泡缺陷。烘干温度不宜过高否则将使转化的膜过多失去结晶水而发生转型，导致膜疏松而使涂层附着力下降。烘干炉的加热可依据不同客户需用使用燃气燃烧机或柴油燃烧机。通过温度控制系统对其进行温度控制，可设定目标温度。炉体采用不锈钢结构。

烘干炉控制系统包括3kw风机5台；燃烧1把；温度2点。

4） 大粉房：

喷粉系统喷粉系统为整条生产线的部分：主要由两台上下止点可调、速度可调的往复机以及喷粉系统组成。往复机：其高度由客户所喷的大型材长度有关，喷按装在往复机的移动平台上，移动平台按直线导轨作上下往复运动。其上下止点调整由编码器反馈给PLC计算脉冲定位，调节精度为1mm，其上下止点位置可通过触摸屏或上位机设定。其运行速度由电位器调节输入至变频器，速度调整范围0HZ～50HZ（0m/s～8m/s），具体依客户所需的喷粉厚度现场实际调节。

粉房控制系统包括2.2kw电机1台，要求变频控制，能实现速度的灵活调整，能够在触摸屏设定速度，显示速度，显示反馈；0.37kw电机2台；45kw电机，变频启动；16个脉冲阀，每10秒钟吸合2个阀，吸合0.5秒，关闭2秒；两个气阀 气阀1开2秒，关1秒；气阀2开2秒，关1秒，如此循环。

5） 固化炉：

固化炉为后期处理，由两台燃烧机进行炉内温度加热，通过对四个温控点的采样来控制炉内温度，温控器均可与PLC通讯，温度设定在温控器上均可设定。在设定的温度下将喷好的材料进行固化、流平。

固化炉包括1.1kw电机5台；3kw电机5台 ；2.2kw电机1台；燃烧2把：分两段温度控制；温度检测三点。

其中每个电机能够单控制，也能够在启动时一次启动全部电机，以提率。每个燃烧分两段火焰控制，大火和小火，在温度某一数值1，大火关闭；当温度数值2（数值1《数值2）时，小火关闭。但温度小于数值2时大于数值1时，小火自动打开。当数值小于数值1时，大火自动打开。

4 电气系统主要配置

i. PLC选型

从度以及性、稳定性上，我们选用美国罗克韦尔公司SLC系列PLC作为主要控制设备。SLC具有如下特点：

A． 功能强大：完成任务多

B． 配置灵活：需要费用省

SLC有多款不同容量和内置通讯接口的处理器可选。提供大容量多可达64K字（128K字节）的数据/程序内存，精心设计的控制内核保证了同样功能程序对内存的占用率只有其它竞争产品的50%不到；SLC的模块化I/O系统提供了包括开关量、模拟量和模块在内的60多种I/O模块。

C． 稳定：无论是单机应用，还是分布式控制，在单一平台上，SLC就能实现高速离散控制和过程控制；功能的诊断功能让使用过程中的故障排查变得简单。

D． 贯通全厂直至信息层的通讯功能-----内置不同通讯接口的SLC系列处理器，提供多种控制器联网方式供用选择，以构成不同要求的工业监控网络。

E ． 应用广泛的多种现场总线集成：SLC提供了与各类“智能”设备的现场总线接口，这类设备包括各种传感器、按钮、马达启动器、现场操作员站和传动设备等等，信息全部无缝通讯。

图2 SLC 500

ii. 变频器选型

本系统选用了罗克韦尔的PowerFlex4系列和PowerFlex400系列变频器。这两款系列变频器专门针对风机和水泵的应用，为满足OEM和终用户对于灵活性、节省空间和使用方便的要求而设计。

特点：

1 集成的PID控制器可自动调整输出频率，调节过程变量

2 三个可编程的跳变频率段防止了变频器在共振频率中连续运行，避免机械损坏

3 可选的风扇/泵类曲线针对离心风扇和泵类负载提供降电压模式

4 特的休眠功能在系统需求降低到预先设定标准时，自动关闭机器；当系统需求增加时，自动启动机器

5 针对某些无人看管运行环境，系统断电后恢复时，变频器将自动重起运行

6 Freeze/Fire和Purge等特定输入，可直接连接到消防紧急系统

7 集成到变频器中的RS485通讯

8 成套变频器满足UL标准，增强了安装灵活性，允许变频器直接安装在开关柜中

9 成套变频器断路器和接触器旁路设备只需简单的装配就可以通过组合操作员面板、控制器、通讯和预先装配的功率选件进行起动

10 成套变频器旁路接触器提供三对接触器结点，当变频器处于旁路模式时，可以测试变频器的功能和隔离变频器

iii. PLC电控柜

PLC电控柜是自动控制系统的部分，所有的逻辑控制功能及状态监控都在此进行实现。柜内元器件包括PLC、空气开关、直流电源、接线端子等。

电控柜体采用国产柜体，防护等级达到IP55，防锈。

柜内所有元件采用导轨安装。空气开关、接线端子采用国产产品，24VDC电源采用闽台明伟牌电源，24VDC继电器采用日本欧姆龙产品。

柜内走线全部走于线槽内，220V电源线与控制线走于不同的线槽内。电源线采用2..5平方电缆，火线、零线、地线按照国家规定采用不同颜色。柜内控制线采用1平方电缆，直流控制电缆为蓝色，交流控制电缆为红色。电控柜与外界线管用工业软管及锁紧。

总结

目前该立式铝型材喷涂系统控制系统运行良好，在华南地区很多铝型材厂都有应用，为客户创造了很好效益。

关于PLC与DDC，哪个应用在楼宇自控系统中有优势，做如下面的比较：

1.应用领域：DDC是由PLC发展而来的，PLC是专门应用在工业自动化方面的，在国内几乎全部的工业生产流水线控制系统，火力发电厂控制系统，钢铁厂控制系统都是应用了PLC系统，目前也有相当一部分楼控系统也应用了PLC。楼宇自控DDC是生产厂家根据楼宇自控特点从PLC发展而来的，与PLC的区别其实只是在其内部固化了一部分程序，但同时也缺少的PLC的灵活性和应对复杂电磁干扰环境的能力。

2.结构差别：通过多年的发展，现在的PLC在网络方面其实与DDC是一样的，也支持多种协议，也是分层结构，也可以实现点对点通讯，PLC分布在现场的各站点是不需要通过上位机就能进行通讯管理的。

3.软件特性：DDC系统的上位机软件多为软件，其实从另一个侧面说明其不兼容，每个厂家的软件都有不一样，而且很多是英文的，这对技术员来讲是恶梦的开始。而PLC系统上位机软件既可是软件，又可是通用组态软件，现在国内通用组态软件都是纯中文的，组态灵活方便。通用组态软件能应对复杂的工业控制系统，对区区楼控又何在话下。再说无论是PLC系统还是DDC系统的调试都是有调试人员完成组态，再培训业主操作管理，对业主来讲其实是一样的，反观通组态软件既能实现软件的所有功能，又能实现软件很多不能实现的功能(如真界面、人声报警、用户定制功能等)。

4.性：现在很多楼控工程都应用了PLC系统，事实证明上述DDC功能PLC系统也能完成，经验丰富的PLC楼控实施商，也已积累了全部控制流程程序、能源管理及节能程序，同时由于其对所有流程程序拥有源程序，所以可以针对不同项目做出量身定制的功能。由于也有现成的流程程序，现场调试工作也非常短，同时也会比DDC调试顺利，因为DDC内置程序只有接口函数，是固定格式，如遇特殊需求就得与远在千里之外的厂家工程师联系，而且能不能解决就不一定了。

5.扩展性：谁都知道PLC系统是通用性、开放性系统。现阶段大多数PLC系统与大多数DDC系统操作员站之间用的都是TCP/IP协议，都可以做到有网络就可接入。而目前DDC系统软件按用户数收取昂贵费用，令大部分已完工的楼控系统对分控操作站想要而不敢想啊！PLC系统正好有此优势。

6.性：其实这个问题只要想象一下：一个火力发电厂正在发电，突然一个PLC模块坏了，如像上述所说的要将整个系统停机才能换，那会是怎样的后果，锅炉都有可能爆炸啊！呵呵！比楼控后果要严重得多吧！现在很多PLC系统的模块都是热拔插、热备冗余(这几个功能，楼控好像是这几年向PLC学的吧)，PLC是面向工业环境开发的，在复杂的工业控制环境下模块的故障或系统停机都可能产生重大事故或人员伤亡，性要求较DDC又何止高一等啊！不知上述论述是怎么产生的。PLC控制能够在恶劣的环境中长期、无故障运行，并且易接线、易维护、隔离性好、抗腐蚀能力强，能适应较宽的温度变化范围，平均无故障时间间隔(MTBF)大于15年。

7.调试繁简度：PLC编程现在用得多的是梯形图语言，这种语言形象化、所见即所，不需要英语水平，普通电工就能学会。

现在的PLC系统与DDC系统一样，都能坐在舒适的机房内通过一台笔记本电脑和一根网线就能将系统全部调试好。至于精度问题拿产品技术参数一看便知啊！只想说一句：难道工业控制对精度的要求会楼控？我想是个人都不会这样想吧！哈哈！现代化工业生产线上的控制系统动不动就是上万点(基本上都采用PLC，却没有一个用DDC)，而且要求做到毫秒级网络连接，DDC能做到不？

综述：其实DDC是由PLC发展而来的，是生产厂家专门针对细化市场而设计的，其与PLC大的优势就只有固定的一部分控制程序这一项，其它性能方面应都较PLC差。DDC由于只针对楼控这一个细分市场，全国市场容量不大，也就造成DDC为什么性能不，价格却较高的根本原因。DDC中固定一部分控制程序，厂家的初出发点是因为楼控系统的承建方，大多是弱电系统集成商，这个群体对自控技术接触得相对较少，所以厂家做一个容易的产品供其调试。但正因为这样也便其失去了灵活性。如碰上了经验丰富的自控工程师，其产品内固定的程序反而成为其发挥能力的包袱。楼控系统完工交付用户后，由于用户维护工程师在社会上接触得多的是PLC，PLC编程现在用得多的是梯形图语言，这种语言形象化、所见即所，不需要英语水平，普通电工就能学会，所以其维护技术和成本反而低

在过去的几十年里，可编程逻辑控制器（PLC）一直被广泛用于自动化领域，而在可预知的未来，PLC仍将长盛。面向离散控制而设计PLC的实际上已经成为工业领域一个具有伟大意义的统治性工具。

然而，随着工业用机器和工厂系统的复杂性的增加，PLC已经很难而且也不可能成为完成所有自动化任务。现在的自动化系统已经了PLC的功能范围，使得工业机器领域的工程师在自动化系统中集成多的I/O、处理和控制策略。

新的可编程自动化控制器（PAC）硬件系统就是这样一个非凡的PLC系统扩展方案，能够很容易整合到PLC系统中，给工业机器增加多的功能，并提高机器的效率。

1、需求：如何提高机器的效率

如何提高机器的效率？让我们来看看Integrated Industrial Systems（I2S）公司是如何做的。I2S在现有的PLC系统上实现大的改进。这是一个来自美国的私有原始设备制造商，数十年以来一直致力于制造的轧制设备和控制系统，用于全世界的铁和非铁金属行业。在这一领域的雄厚技术底蕴使之成为的。

I2S也曾经长期使用PLC来自动化和控制生产的轧制设备。近几年他们一直在试图新轧制设备控制系统，以提率和质量。为了提高炼钢设备的效率和质量，他们主要对其伽马测量系统进行了改进，以便能准确地控制金属厚度。

数年以来，伽马测量系统一直是I2S产品家族中的标志性产品，现在依然广受欢迎，但是系统的很多硬件和软件特征都已经过时了。为了新该系统并改进其机器，I2S公司需要一个具有的模拟输入分辨率的方案，以连接伽马测量传感器和信号处理，从而从传感器中模拟信号，实现高度的厚度测量，再由PLC使用在轧制机器的控制系统中。

2、伽马测量仪技术

伽马测量仪使用“镅”作为恒发射源，这一发射源位于“C”框架组装的较低部。结构的部是一个和前置放大器。当通过发射源和之间的间隔时，金属带会吸收一部分辐射，吸收量视其厚度和密度而定。剩下的一部分就由进行测量，并转化成带厚度测量。

实施改造步：现有设备试验

为了节省时间和费用，I2S先试着在已有的PLC系统中进行模拟测量和处理。但是，PLC的模拟I/O和信号处理无法达到所需的度。I2S公司要确保运行于PLC中的控制系统不会因为额外I/O和处理的增加而减少。

因此，他们需要这么一个系统，这个系统能够从伽马传感器中模拟信号并进行处理以计算的厚度测量值，并能将这个厚度测量插入到PLC控制系统中。但是，所用的PLC不适合处理和高速模拟I/O。

二步：如果现有设备无法奏效，就试试其它方法

在认识到PLC无法提供连接伽马测量传感器所需的I/O和处理后，I2S转向了PAC技术。它选择了国家仪器的CompactRIOPAC，以提供改进轧制机器质量所的附加功能。CompactRI/O是一个可重置嵌入式系统，既结合了传统PLC的优点和性，又能提供多I/O和处理。国家仪器的所有PAC都可以通过其LabVIEW图形编程工具来编程，因此可以很容易进行编程和配置。

三步：添加I/O

CompactRIO有一个嵌入式现场可编程门阵列（FPGA）芯片和实时处理器，可通过内置的LabVIEW功能块来编程。另外，它还拥有过30个模拟和数字I/O模块，具有内置信号调节（反锯齿、隔离、ADC、DAC等）、高速计时（模拟I/O速度达到800kHz，数字I/O速度达到30MHz）和高分辨率（24bADC），可与任何工业传感器或者触发器连接。

图1 Compact RI/O架构

I2S使用Compact RIO模拟输入模块来连接伽马级厚度传感器，以提供测量所需的高速计时和分辨率。由于每个I/O模块都是直接和FPGA相连的，工程师们于是能使用LabVIEWFPGA来轻松自定义CompactRIO的模拟I/O速率。

四步：添加处理

从伽马传感器获得模拟数据之后，Compact RIO使用内置的NILabVIEW实时浮点功能块来在实时处理器中对数据进行处理，并将之转化成的厚度测量。

Lab VIEW的实时功能块对数据进行确定的对数处理（如下面的等式1和等式2所示），以进行计算厚度测量值。由于LabVIEWReal-Time具有内置计算和分析功能，PAC能够很容易进行这一操作。

等式1：logI=（logI0）y/μ=（y/μ）logI0

等式2：y/μ=logI0/logI=log（I0-I）

CompactRIO系统在FPGA和实时处理器中进行所有的I/O和信号处理，并将高度厚度测量传输到相连的PLC上，又不会降低现有PLC控制系统的速率。借助于Compact RIO的性能，I2S的工程师可以为伽马级传感器添加这一自定义测量和分析功能，而不需要牺牲轧制机器的控制速度。

五步：整合PAC

每个轧制机器都带有三个形成网络的Compact RIO系统。这三个系统都是智能节点，能利用一个工业标准Modbus/TCP、TCP/IP或UDP协议进行通信。其中有两个系统与伽马级传感器连接，并进行模拟输入测量和处理，来计算厚度测量值。

图2 典型系统拓扑

三个CompactRIO系统则从另外两个系统中厚度值，并转换成模拟输出测量值，输入到正在控制轧制机器的PLC上。所有三个系统都通过以太网连接实现了互连，并使用一个UDP以太网信息协议来传输厚度测量值计算。将PAC连接到现有PLC架构上有三个基本方法：

1.基本模拟和数字I/O。模拟/数字信号能够从PAC输出到PLC中。这是将PAC整合到PLC的一个基本的方法。I2S公司就是运用这种方法来将处理过的数据从Compact RIOPAC传输到运行轧制机器控制系统的PLC上的。

2.工业网络。大多数PAC产品都支持工业协议，如DeviceNet、Profibus、CANopen以及基于以太网的协议如TCP/IP、UDP和Modbus TCP/IP。这使得工程师在连接PAC到PLC上时有很多网络选择。I2S公司运用的是以太网协议来在Compact RIOPAC之间传输数据，并将PAC和PLC连接到形成网络的HMI。

3.OPC Connectivity PAC还可以作为OPC客户端或者服务器，并通过OPC标签来收发网络数据到PLC或其它PAC上。OPC标准提供了一套标准的流程，让不同厂商的自动化系统之间可以很容易实现连接。

处理过的数据会以不到20毫秒的间隔在通过以太网互连的Compact RIO系统之间传输。Compact RIO测量值的获得、处理和传输速度都很快，因此，将厚度测量值键入到PLC控制系统的过程丝毫不会降低整个系统的速度。

I2S公司可以很容基于LAN的Compact RIO系统和10/100Mbps以太网接口将系统连接到形成网络的AllenBradleyPLC，并利用一个标准的TCP/IP协议将之连接到人机接口（HMI）系统。轧制机器中的所有仪器都通过以太网实现了连接，因此不需要在一个电器噪音嘈杂的环境下长距离地传输模拟信号了。

3、总结

在未来的几年，PLC仍将继续用于自动化领域。但是随着机器的改进和自动化效率提高的需求，PLC不再是的。PAC技术给PLC提供了很好的，增加了传统PLC所不能提供的I/O和处理。将PAC连接到现有PLC架构中的方法有很多，所以工程师们将能够很容易地改进其基于PLC的自动化系统。

PLC（可编程序控制器）因其采用模块化组合结构、使系统组合十分灵便，抗干扰能力强、性强，编程语言简易、普及和编程方便，可以在线进行修改、柔性好等特点，在工业现场已被广泛地应用于各行各业的开关逻辑控制、机械设备的数字控制、机器人和自动装置的控制，闭环过程控制以及多级自动控制系统。近几年来，兖州矿业（集团）有限责任公司及其下属各矿针对以前在矿井设备应用可编程序控制器方面存在的问题进行了认真分析和归纳，积应用当前已有的可编程序控制器应用新技术，提出解决方案并进行了推广与实施，有效地了矿井设备的运行，了良好的效果。

1 数控提升机可编程控制器的性研究

中国矿业大学和兖州矿业（集团）有限责任公司使用可编程控制器来改造现有的矿井提升机电控系统，进行数控提升机可编程控制器的性研究，使其具有强的抗干扰能力伙计与用户连接的适应性。

可编程控制器系统的故障包括外部设备故障、系统故障、硬件故障和软件故障。

此项研究指出：

①安装与布线方面，可编程控制器应远离大功率的可控硅装置、高频电焊机和大型的动力设备等干扰源；I/O线与控制线应分开走，并保持一定距离；在电缆沟内把动力线与控制线分别敷设在电缆沟的两侧，测温电缆要采用屏蔽线，而且要接地良好。

②输入端或输出端接有感性负载元件时，应在两端并联续流二管或阻容电路，以抑制电路断开时产生的电弧对可编程控制器的影响；当井筒接近开关、光电开关等两线式传感器的漏电流比较大时，可能出现故障的输入信号，可在输入端并联旁路电阻，以减少输入电阻。

③可编程控制器应与其它设备分别使用自己的接地装置，也可采用公用接地线，但禁用串联接地方式，因为这种方式会在设备间产生电位差。

④提升机对控制系统有较高的性要求，在可编程控制器出现故障的时候采用冷备系统，即主控可编程控制器和辅控可编程控制器应尽量一致，以满足紧急运行时可投入使用。

⑤供电部分应考虑几个因素：输入电源的电压在一定允许范围之内变化；输入交流电断电时，应不破坏控制器的程序和数据；在控制系统不允许断电的场合，要考虑供电电源的冗余；当外部设备电源断电时，应不影响控制器的供电；要考虑到电源系统的抗干扰措施。他们采取了使用不间断供电系统、双路供电系统、隔离变压器供电系统、单电源给每一个可编程控制器供电或选用高质量的直流电源等方案来提高控制系统性。

2 采用可编程控制器改造矿山老旧提升机

兖州矿业（集团）有限责任公司从鲍店煤矿开始研究在保留提升机机械部分和直流主电机的基础上，采用大功率晶闸管变流器和可编程控制器来改造老旧提升机的原继电器控制，走出了一条可行之路。

其实施步骤如下：

①整体搬移原有操作台，为新操作台安装创造条件，提升机改造期间临时在搬移到一边的原操作台操作，但仍以老系统运行。

②在电枢回路上安装新旧系统转换闸，以便新老系统转换。提升机制动系统润滑油泵控制采取多路航空插头进行新老系统切换，老系统可在新系统调试期间与之并存，互为备用。以后有必要的话可保留。

③在安装中严格质量控制，将来参与维护的技术熟练人员进行安装，通过全程参与为调试完成后转入正常运行和维护创造条件。

④为缩短新系统调试时间，对井筒位置开关与行程、各个机械润滑制动系统状态等提升系统电控监测量，在传感器安装完后进行在线送电测试，校准每个测量参数，保证与提升系统实际相对应。老系统提升时逐步在计算机中检验每一部分持续的运行过程，保证提升系统能一次性无误地实现切换。

⑤完成装卸载系统在线调试后利用老系统提升，但提升机装卸载站由新系统中可编程控制器系统控制。采用新老系统混合控制的方式使装卸载及提升信号系统控制一次性投入成功，减少了新系统调试工作量。

⑥在传动回路中，电流闭环和速度、位置闭环是关键的部分，其正确与否直接关系和影响到闭环系统的稳定性。他们利用每天两个小时的日检修时间对这些环节进行编码器输出试验和电枢回路电流环控制的动态试验，确定系统的动态响应各参数，为全系统空载和重载测试运行创造条件。

⑦利用全矿井机电设备停产两天的检修时间直接一次性进行全系统空载试运行，经过数次提速后达到了设计运行速度。系统运行平稳和准确后再进行装煤重载运行试验，后实现全载全自动方式的提升。

3 KZP型盘式可控制动装置在下运胶带机的应用

兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿在五采区的下运胶带输送机中加设了KZP系列盘式可控制动装置，配合可编程控制器实现了对下运胶带输送机的软制动。

KZP系列盘式可控制动装置是机电液一体化设备，由制动装置、液压站以及配套电控系统组成。盘式可控制动装置的制动力矩是由闸瓦与制动盘摩擦而产生的，调节闸瓦对制动盘的正压力即可改变制动力，而制动器的正压力又与液压系统的控制油压成比例。机械设备正常工作时油压达到大值，此时正压力为0，闸瓦与制动盘之间留有1～1.5mm间隙，即制动闸处于松闸状态。机械设备需要制动时，电液控制系统就会根据工况发出控制的指令，使制动装置按照预定的程序自动减小油压以达到制动的要求。盘式可控制动装置在环境温度为40℃时每小时制动10次，盘面的温度远小于150℃，而且无火花产生。与电控装置相互配合，可以使大型机械设备的停车减速度保持在0.05～0.3m/s2，在系统突然断电时仍能确保大型机械设备（尤其是带式输送机）平稳地减速停车。其液压控制系统采用双回路结构，两个回路对称，可以互为备用。一般依靠蓄能器工作的制动闸就可以实现对下运带式胶带输送机的软制动。

KZP系列盘式可控制动装置的主要特点体现在“可控”上。通过主驱动电动机的输出轴以及胶带输送机上的速度传感器来读取电动机转速及胶带速度。重载时下运胶带有时会出现“飞车”的现象，这个时候就要由可编程控制器监测速度传感器的数据。当得到的速度大于正常运行设定值时，由可编程控制器减小制动闸电液比例阀的供电电流，从而减小制动系统的油压，制动系统施闸使得制动闸瓦贴近制动闸盘为胶带减速。当胶带速度降至正常值以下时，可编程控制器再按照预先编制的程序增大制动闸电液比例阀的电流，使得闸瓦打开，实现了制动闸的动态可控运行，了胶带输送机的正常运转。

4 井下风门实现自动启闭

兖州矿业（集团）公司东滩煤矿和山东省煤炭科学研究所开展了井下风门自动控制的研究，通过井下风门的特殊结构，由远红外传感器对来往的车辆进行动态检测，同时利用可编程控制器实现井下风门的自动开启和关闭，了车辆和行人的。

现在井下使用的风门均是由人工操作的。由于负压大，开门的操作力相当大，不仅开启、关闭十分不便，而且其容易损坏风门。这项研究的技术关键在于先开窗口然后开门。风门两侧的空气有着一定的压差，由于风门的面积很大，一般风门的开启压力为30～50kg。但是当风门已经有了比较小的开启时，这个压力就会锐减到5kg以下。为了减小开启的压力，他们在风门上设置一个窗口。因为窗口的面积比较小，其开启压力只有10kg左右。窗口打开以后，风门内外两侧的压差立刻大为减小，有效地减小了开启机构的强度和汽缸的操作力。

此项成果工作原理如下：当风门需要开启时，控制信号传送给了二位五通双控电磁阀，电磁阀打到供气位置，汽缸的活塞带动行走部分向外运动，随即打开设在风门上的小窗。当小窗开启到与风门夹角成30°时，小窗就会被固定销挡住，无法继续打开，而行走支点继续向前移动，从而带动风门开启。由于风门上的小窗已经打开，风门内外的压差基本消失，所以风门很容易就可以开启。当风门开启角达到90°时自动停止动作，车辆和行人可以通行。当风门需要关闭时，控制信号传输到二位五通双控电磁阀使其换向，控制压气进入汽缸的另一端，汽缸的活塞带动行走部分向回移动，先是小窗被关严，然后带动风门转动，直到风门被关严为止。

们认为：此项成果有效地解决了风门开关不便的难题，可以防止风门撞车事故的发生，值得大力推广使用。

5 可编程控制器在通风机自动化变频控制中的应用

兖州矿业（集团）公司杨村煤矿在山东科技大学的协助下，成功地将可编程序控制器应用于南风井和北风井的主通风机自动化变频系统，运行稳定、调速平滑方便，而且实现了包括前导器和风门在内的全自动操作，由于其结果使得矿井的风量需求减少而全年节约电费110万元。

该系统是以可编程序控制器为控制、智能变频器为执行的机电一体化成果。为了确保通风机的运行，主回路设计为两部分：低频部分由1台VF61-2004智能变频器和2台ABB型低频接触器组成，是通风机的主运行回路；工频部分由2台降压启动器组成，作为低频系统的后备回路，用于低频系统发生故障的时候降压启动并且全速运行通风机。

控制系统由5部分组成：SU-6B工业可编程序控制器完成系统的自动控制和智能保护、风量传感器实现系统的风量闭环控制、风门绞车编码器实现风门的绞车行程控制、电流变送器实现通风机的过流保护、前导器电动执行机构由可编程序控制器控制自动开启和关闭通风机的前导器。

通风机的风门控制和风量闭环是程序设计的关键点。①在通风机运行过程中，如果风门的开、关过位，则有可能造成风门绞车断电或者对风门造成损坏；如果开、关不到位，则会引起漏风从而影响通风机的效率。因而，除了在系统的硬件设计中给予了充分的重视之外（采用TRD1000型轴编码器），软件的设计也作了周密的考虑。②风量闭环的质量直接影响到矿井的通风质量甚至通风，所以在软件设计中采用了PD调节的方式，以保证闭环的质量。

实践表明：此项成果与国内使用单片机和工业控制机进行改造的类似项目相比较，无论是在性还是参数变的灵活性方面都具有很大的优越性，可以广泛地应用于矿井主通风机的自动化改造。

6 空气压缩机群组的微机监控系统

由兖州矿业（集团）公司杨村煤矿和山东省煤炭科学研究所研制的以可编程控制器为的空气压缩机群组微机监控系统，解决了以单片机或者工业控制机为的空气压缩机微机监控系统数据测试不准以及整机抗干扰能力差的问题，完善了空气压缩机在运转过程中的保护。

空气压缩机是煤矿生产的重要动力设备之一。国内目前运行的空气压缩机大都是采用一般的继电器控制，其监控与保护的技术水平低下，不能够达到《煤矿规程》对空气压缩机运行的规定要求，因而故障率高、维护量大。虽然有些矿井采用了空气压缩机自动控制以及微机控制技术，但由于所选机型或采取的技术措施不能适应煤矿空气压缩机房的特殊生产环境，安装不久就不能正常使用。新研制的空气压缩机群组微机监控系统由温度变送器、压力变送器、断水装置实时采集现场信号，送到可编程控制器各相关模块，由CPU进行处理，经传感器数显仪表实时监测、显示设备的工作状态与参数值，具有温度监测与保护、压力监测与保护、断水指示与保护、电参数监测与保护、空气压缩机群组集中控制等功能。

其主要性能特点是：①主机采用进口可编程控制器，整机稳定，抗干扰能力强；其模块化结构与简单易懂的编程语言，便于现场维护。②采用温度、压力变送器及传感器数显仪表、线性电源对AD/DA模块供电、“一对一”屏蔽电缆接线等技术。③系统具备集中控制、参数自动巡检（巡检时间间隔由用户自由设定）与手动检测的功能，且具有运行指示、告警指示、消音、复位等项功能。④整机硬件配置合理，软件结构化设计，性能价格比高；面板PVC工艺制作，外形美观漂亮。

7 PLC在矿山空气风缩机集中监控中的应用

兖州矿业（集团）公司兴隆庄煤矿与山东省煤炭科学研究所合作，采用SU-6B可编程控制器对4台空气压缩机进行集中监测与控制改造，通过对现场出现的问题不断进行持续调整，达到了基本完善的集中监测与控制功能。

该矿工业广场的空气压缩机房布置4台L8/60-7空气压缩机，采用同步电动机直联拖动，励磁柜供励磁电源。每台空气压缩机采用9路开关量、7路模拟量信号输入、7路开关量输出。水温与水压设计成4台机公用，模拟信号传输电缆采用屏蔽电缆，输出数据采用4台机公用显示，定期扫描巡检输出，带手动自锁巡检按钮，便于司机抄表。系统具有故障记忆功能，在声光告警状态下，自动记忆并锁定故障车号及故障状态参数，以便分析，按下“复位按钮”方可恢复系统自动运行。为了确保设备在可编程控制器及故障检修状态下运行，设置了手动控制系统与可编程控制器系统相互切换，手动控制与改造前的控制功能相同。由于压风机启动、停车都按程序进行，先卸荷、放风使空气压缩机空载然后再停车，故将方式开关作为紧急停机开关信号引入。

在软件上加了紧急停车回路，按照《煤矿规程》的要求，将停水、断油、温与紧急停车开关组合成紧急停车回路，确保故障状态或紧急情况下人为紧急带负荷停车，防止事故蔓延。由于卸荷打风的压力传感器都是的，每台机的打风卸荷受各自传感器控制，而传感器都装在各自的风，风包排气管路又相互联结在一起，就使较灵敏的压力传感器先动作，打风卸荷交替运行，而不灵敏的传感器基本上不动作，总处在满负荷工作状态。为此，将程序作了修改，使一台机连续运行一定时间后自动卸荷，直到风压降到下限，再投入运行。

8 集散式分布控制系统应用于矿井水处理系统

兖州矿业（集团）公司济宁二号煤矿原有的矿井水处理设施已无法满足矿井水排量的需求，对原处理设施进行技术改造，提高矿井水的处理能力。为此，他们在山东省煤炭科学研究所的帮助下增设了一套新的矿井水处理设备。为了降低了水处理成本，采用了集散式分布控制系统，对设备异常采用级文本指示可能出现故障的原因，有利于准确分析、判断和排除故障。

该矿的矿井水处理设施分两点布置，一级站与二级站相距450m。站内设备布置相对集中，分别设有1台可编程控制器（PLC）对设备进行控制。由于过程控制涉及到整个系统设备监控、数据采集及自动加药排泥、等诸多环节，所以自动加药排泥和都具备立的控制单元。矿井水处理过程控制系统由网络服务器、上位机系统、可编程控制器控制系统、控制系统、智能仪表、传感变送器以及打印机等组成。此系统采用Porfibus工业总线集散式分布控制方式。上位系统通过MPI总线与下位控制单元PLC、智能控制单元等进行通讯，从而完成相关设备运转的工况监控、相关工艺参数的实时监测和显示、工艺流程控制、动画显示、数据存储、报表管理、定时打印。

实践表明，集散分布控制方式的大优势在于控制风险分担，将控制功能分散到若干个智能控制单元，避免系统某一环节异常或故障而造成整体瘫痪，有着较高的性。下位机如PLC、智能仪表具有立的CPU，既可脱离上位机立完成控制功能，又可通过网络通讯接受上位机的监控与管理。由于系统配置灵活、扩展方便，各工控智能单元作为下位机既立又与整个系统融为一体，优势得以充分发挥，具有较高的性能价格比。

9 用PLC实现选煤厂设备起车前故障检测

兖州矿业（集团）公司济宁三号煤矿选煤厂采用可编程序控制器控制选煤厂设备起车前的故障预检测，保证全部设备一次起车成功，成功率几乎达到了**，了良好的效果。

该厂的设备均采用集中控制方式。在起车过程中，只要其中有一台设备发生了故障，其余的设备就全部停车检修，而且要待到所有设备均无故障后才能再次起车。由于选煤厂的设备数量多达数百台，因而起车的过程经常需要重复好几次，不仅严重影响了正常生产秩序，还造成了设备的空运转磨损，浪费了电能消耗。为此，他们采用可编程序控制器对设备进行起车前的故障预测。此项改造完成后，开车前由可编程序控制器对电动机的二次控制回路进行故障检查，检测接点被串入集中控制起车信号回路和电动机控制回路中。在设备完好状态下，检测接点是闭合的，设备有输入信号，此时即可以起车；当设备有故障时，检测接点则是打开的，这时设备没有输入信号，立即可找出故障。常见故障有漏电继电器、热继电器、综合保护器等跳闸及停止按钮按下后没有复位等。

运行实践表明，这项改造成果的预检测功能是相当的，经济效益和社会效益均非常显著。们对济宁三号煤矿选煤厂应用可编程序控制器实现全厂设备起车之前的故障预检测的成果给予了高的评价，希望能够尽快地在大的范围得到推广。

10 PLC在鲍店选煤厂系统的应用

兖州矿业（集团）公司鲍店煤矿选煤厂的控制系统采用底层可编程控制器系统与上位机监控相结合的模式，以数据量逻辑控制为主，配以少量工艺过程参数的模拟量检测监视，用于实现工艺流程系统设备的集中启、停车控制和运行过程中的连锁控制，并且具有工艺过程参数的闭环控制系统，达到国内**业中的水平。

该厂原先的系统采用SIMATICTI545、配煤系统采用SIMATICS70-300。系统的整体框架分为原煤重介选矸系统、筛分系统、储装运系统、跳汰(水洗)系统、捞坑系统、沉降离心脱水系统、除木杂系统及压滤车间监控系统。系统有三个操作站:调度室操作洗煤系统的跳汰(水洗)系统、捞坑系统和沉降离心脱水系统；原煤室操作原煤系统的重介选矸系统和筛分系统；储运室操作储装运系统；压滤车间设备仅在模拟盘上显示。三个室有各自的可编程控制器主机，互不通讯，版本不一。改造后的新系统将洗煤、压滤与储运系统合为一台可编程控制器主机，原煤车间单一台可编程控制器主机；两台主机不直接通讯，系统通过上位机通讯互访。

控制方案选用施耐德140系列PLC系统，主机选用CPU11303处理单元，具有512K字节RAM，MODBUS、MODBUSPLUS接口。与现场设备状态检测及控制电路相连的部分采用MODBUSPLUS工业总线结构的分布式控制系统，在厂调度室和原煤车间分别设置立的可编程控制器主机站，在主厂房洗煤车间9PD、10PD和5PD-1配电室、原煤车间3PD、重介二楼配电室、重介三楼配电室、筛分车间配电室、原煤1#变电所、储运5PD-1、原煤2#变电所、块煤仓下、原煤仓下和压滤车间配电室设置分布站，除了原煤车间3PD、重介二楼配电室、重介三楼配电室、筛分车间配电室和原煤1#变电所分布站由原煤系统可编程控制器控制外，其余分布站均由厂调度室可编程控制器控制。

11 提高PLC控制系统性的措施

可编程控制器在选煤厂已得到广泛应用，但由于各种原因造成控制系统性低。兖州矿业（集团）公司职工大学通过原因分析，从软硬件及安装使用等方面提出一些措施，有效地提高可编程控制器的性。

⑴设计完善的故障报警系统。在自动控制系统中设计三级故障报警系统。一级设置在控制现场的各种控制面板上，用指示灯指示设备正常运行和故障情况。二级故障显示在的控制大屏幕监视器上，设备出现故障时有文字显示故障类型，工艺流程图上对应设备闪烁。三级故障显示在控制室信号箱内，出现故障时信号箱声光报警，提示及时处理。

⑵提高输入信号性。①硬件。选用性较高的变送器和开关，防止各种原因引起的传送线路短路、断路或接触不良。②软件。在程序设计中加数字滤波程序，增加输入信号的性；现场输入触点后加一定时器，其定时时间根据触点抖动情况和系统要求及相应速度确定，保触点稳定闭合后才有其它响应；模拟信号滤波采用下法：对现场信号连续采样3次，其间隔由A/D转换速度和模拟信号变化速度决定，去掉大、小值，保留中间值存放在数据寄存器中；程序设计时可利用信号间关系判断信号程度，如贮罐上下液位保护的开关动作发出信号给可编程控制器，将此信号与液位计信号对比正确说明真实，反之可能限开关故障或传送信号线路故障；系统功能表上有时不出现互锁，但为了提高性在编程时加以互锁。

⑶执行机构。负载由接触器控制时，启动或停止这类负载转为对接触器线圈控制，吸合、释放；开启或关闭阀门时，关闭时间根据阀门开度而不同，设延时又检测不到开或关到位的信号，如信号不能准确返给可编程控制器则阀门可能有故障。

⑷安装、布线采取抗干扰。PLC的电源、I/O电源一般采用不带屏蔽层的隔离变压器供电，在较强干扰源环境中使用时接地截面积不小于2mm2，接地电阻不大于100kΩ，接地线采用立接地方式；可编程控制器电源线、I/O电源线、输入信号线、输出信号线、交流线和直流线尽量分开布线，开关量信号、模拟量信号要分开布线，模拟量和数字传输线采用屏蔽线并屏蔽接地。