神华宁夏煤业集团水电分公司 宁夏灵武 750411
摘要：随着网络通讯，计算机、自动化技术的发展，工厂及生产线的建设和改造正朝着自动化、网络化、信息化的方向发展。传送带是生产系统中的重要物料输送工具，但现在还有不好传送带采用的是功能单一的按钮式电气控制柜控制，已不能满足现代化生产线物料输送管理的需求，那么应用自动化控制，采用PLC的话，会使硬件系统更加简单，运行更加可靠，同时，对于工艺的改变，能够更加灵活方便的处理。
关键词：：PLC；传送带；编程；梯形图
概述
随着工业的发展，对自动化的要求越来越高，以前的继电器控制系统已经越来越不能满足当今工业生产的需求，所以PLC在生产现场的应用已经逐渐在取代继电器控制系统，对于继电器控制系统，PLC具有很多的优势：1、可靠性高，抗干扰能力强。2、配套齐全，功能完善，适用性强。3、编程语言易学易用。4、维护工作量小，维修方便。5、体积小，重量轻，能耗低。
一、应用分析
在许多的生产现场，需要由传送带进行物料的运输，那么，对于传送带的控制，我们采用PLC的话，会使硬件系统更加简单，运行更加可靠，同时，对于工艺的改变，能够更加灵活方便的处理。本文研究基于PLC的物料运输四条传送带自动化控制。现场设备示意图如下：
图1
该工艺要求将物料放到M4传送带上，经过M3、M2、M1传送带将物料送入物料桶。要求看似简单，但实际我们需要考虑现场的情况，经分析，需要实现以下控制要求：
1、传送带不能同时启动。如果上一次系统因意外停机，这时传送带同时启动，可能会导致某传送带上物料过满而发生溢出，这就要求我们在启动系统的时候不能够使四条传送带同时启动，而是以M1、M2、M3、M4的顺序启动，以保证后级传送带上如果有剩余物料可以事先运输到物料桶中而不产生堆积或溢出。
2、传送带不能同时停止。如果传送带同时停止的话，势必导致正在被运输的物料堆放到了传送带上，所以应以M4、M3、M2、M1的顺序停止，以保证传送带上的物料全部放入物料桶。
3、每一条传送带的电机应具有保护功能，比如过载保护。在生产现场中如果电机烧毁，损失的就不只是一台电机，而是一台电机加上一条生产线的停产带来的损失，所以电机的故障应及早发现及早停机处理，确保最小的损失。某台电机因故障停机，也不应使传送带全部停机，比如，M3传送带的电机故障，此时，M3传送带立刻停机，M4传送带也应立刻停机，使得不再有物料向M3传送带运输，而M2、M1传送带应继续工作至本传送带上的物料运输完毕再停机，所以应是M2先停机，M1后停机。
4、应具有急停功能。如有意外发生，必须能够使所有传送带立即停止，而不再考虑物料堆积的问题。
二、设备选型及硬件介绍
设备的选型应根据现场需要控制的设备的类型和数量来选择，本项目需要控制的设备有四台传送带电机，需要采集的信号有一个启动信号，一个停止信号，一个急停信号，四个故障信号，以上采集与控制的类型均为数字量，所以我们不需要带有模拟量处理功能的模块，考虑到系统的扩展，我们选定西门子S7-200系列的226型号CPU，订货号为6ES7 216-2BD23-0XB8，电源为85-264VAC，该CPU集成数字量输入点位24点，信号电源为15-30VDC，数字量输出点位16点，继电器输出类型，信号电源为30VDC/250VAC 2A，该CPU还集成RS-485通信接口2个，可以支持PPI通信，MPI通信，自由口通信，同时CPU上还具备扩展接口，可以扩展其他功能模块。施耐德按钮开关红、绿各一个，一常开点一常闭点，施耐德急停按钮开关一个，一常闭点。
为了能够编程并下载和监控调试，我们还需要一台安装了西门子S7-200系列PLC的编程软件STEP 7 Micro WIN SP6的电脑和一条西门子PLC专用编程电缆，订货号为6ES7 972-0CB20-0XA0，至于电动机、接触器等设备本文不讨论，本文只讨论控制方面的问题。
三、程序编制
该项目属于典型的顺序控制类型，这种控制类型的编程最好的方法是使用顺序控制设计法，该方法是一种先进的设计方法，它不但很容易被初学者接受，对于有经验的工程师，也能够提高工作效率，程序的调试、修改和阅读也很方便。只要正确地画出描述系统工作过程的顺序功能图，顺序控制程序一般都可以做到试车一次成功。在S7-200系列PLC中没有对顺序功能图语言的直接支持，我们需要先画出顺序功能图，再把顺序功能图翻译成梯形图即可，而画图与翻译的过程是很简单的，在S7-300/400/1500系列PLC中已经加入了对顺序功能图语言的支持，也就是说，我们只要按工艺要求在编程软件中画出顺序功能图，就能够直接下载到CPU中执行，该语言叫做S7-Graph。
四、硬件接线
图4
五、程序调试
把程序下载到PLC，硬件接线接好，进行如下试验：
1、按下启动按钮，电机按顺序依次启动，按下停止按钮，电机反顺序依次停止。
2、在电机运行过程中，按下急停按钮，所有电机立即停止。
3、在电机运行过程中，无论所有电机是否全部启动，按下停止按钮，从最近（启动时间最晚）一台启动的电机开按时间依次始逆序停止。
4、在电机运行过程中，无论所有电机是否全部启动，若某一台电机故障动作，则此电机与比该电机编号大的电机立即停止，比该电机编号小的按时间依次逆序停止。
经过试验，动作完全符合运行的实际要求。
六、系统改进方案的讨论
本文解决了该项目的基本控制工艺，随着国家对节能减排的大力提倡、变频器的普及应用及我国工业自动化程度的不断提高，我们完全可以在本项目的基础上进行更好的改造，比如传送带的电机交给变频器来拖动，通过添加一些传感器，可以实现对传送带上物料的有无和数量等的检测，从而通过PLC控制变频器实现在传送带上没有物料的时候自动停机，物料少的时候减少输出频率，从而可以极大的节能，传送带上物料多的时候增加输出频率，实现物料不会堆积，还可以把PLC接入SCADA（数据监控和采集）软件，比如西门子的WINCC、通用电气的ifix，还有国产的组态王等，实现远程监控操作，可以实现无人值守。此改进方案本文不再讨论。
注释
（1）PLC：PLC是一种专门为在工业环境下应用而设计的数字运算操作的电子装置。它采用可编程程序的存储器，用来在其内部存储执行各类运算和算术运算等操作的指令。
（2）数字量：数字量是物理量的一种。它们的变化时间上是不连续的，总是发生一系列离散的瞬间。这一类物理量叫做数字量。
（3）CPU：也叫中央处理器，是PLC的核心，包括运算器和控制器。
（4）梯形图：是PLC使用得最多的图形编程语言，被称为PLC的第一编程语言。
参考文献：
[1]廖常初.PLC编程及应用第4版.机械工业出版社.2014年1月.
[2]西门子（中国）有限公司.S7-200CN可编程序控制器产品样本.2010.
论文作者:张娜
论文发表刊物:《基层建设》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/5
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