電氣化畢業(yè)設計---選煤廠電氣控制系統(tǒng)的研究與設計

1、<p>　　選煤廠電氣控制系統(tǒng)的研究與設計</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　能源是人類生存發(fā)展的必要條件，煤炭又是人類所利用的主要能源之一。因此對煤炭的分選，綜合利用是科學進步的體現(xiàn)，也是充分利用不可再生資源，減少資源浪費必須解決的問題。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人類對煤炭利用的多樣性和完全性有所提高，生產(chǎn)企業(yè)對原煤分選的要求也在

2、不斷提高。分選煤炭的設備的控制水平也尤為重要，為此將PLC技術(shù)應用于選煤廠集中控制，并設計了一種基于PLC的自動選煤系統(tǒng)。本設計主要研究的是從給煤機到犁煤機的整個電氣控制過程，采用了西門子s7-200PLC，通過梯形圖編程語言對整個系統(tǒng)進行順序控制。在正文部分主要介紹了研究選煤廠的意義及各類電機的電氣控制，之后重點講述了PLC程序設計中的順序啟動、停止，故障停止，及指示燈控制等問題，也對PLC的一些基本知識進行了闡述。</p>

3、;<p>　　關(guān)鍵詞：煤炭分選；電氣控制；PLC；</p><p>　　The electrical control system of coal preparation plant Research and design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Energy is nec

4、essary for the survival and development of humankind, and coal is one of the primary energy resources which can be utilized. Therefore, the sorting and multipurpose utilization of coal is a manifestation of scientific pr

5、ogress, and the problems to make full use of non-renewable resources and reduce waste of resources must be addressed.With the development of science and technology, the coal utilization has been improved in its diversity

6、 and completeness, and manufacturing enterprise</p><p>　　Key words: sorting of coal;electrical control;PLC</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p>

7、;<p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 引 言1</b></p><p>　　1.1 我國煤炭資源的狀況及選煤的必要性1</p><p>　　1.2選煤廠集中控制系統(tǒng)的含義與發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況3</p>&l

8、t;p>　　第二章 選煤廠電氣控制系統(tǒng)的設計7</p><p>　　2.1 給煤機、振動機、2、3號皮帶機電氣控制7</p><p>　　2.2 1號、4號、5號皮帶機和刮煤機電氣控制8</p><p>　　2.3 破碎機電氣控制10</p><p>　　2.4 犁煤機電氣控制13</p><p>

9、　　第三章 選煤廠電氣控制系統(tǒng)的硬件選型14</p><p>　　3.1負荷計算14</p><p>　　3.1.1用電設備分類及特征14</p><p>　　3.1.2需要系數(shù)法計算負荷15</p><p>　　3.2 選煤系統(tǒng)中的輔助低壓電器的選擇17</p><p>　　3.2.1斷路器的選擇

10、17</p><p>　　3.2.2 接觸器的選擇18</p><p>　　3.2.3主令電器19</p><p>　　3.2.4熔斷器20</p><p>　　第四章 礦山破碎系統(tǒng)PLC控制方案的實現(xiàn)23</p><p>　　4.1可編程控制器（PLC）概述23</p><p>　

11、　4.1.1可編程控制器的概念23</p><p>　　4.1.2 PLC的基本特點24</p><p>　　4.1.3 PLC的基本組成25</p><p>　　4.1.4 PLC控制與繼電器控制的比較29</p><p>　　4.2 PLC硬件部分的設計29</p><p>　　4.2.1系統(tǒng)工藝流程

12、29</p><p>　　4.2.2 PLC的選擇30</p><p>　　4.2.3 S7-200 CPU226簡介33</p><p>　　4.2.4 PLC的I/O接口設計33</p><p>　　4.3 PLC軟件部分的設計36</p><p>　　4.3.1 PLC的編程語言36</p>

13、<p>　　4.3.2 聯(lián)鎖控制分析37</p><p>　　4.3.3 順序啟動38</p><p>　　4.3.4 順序停止39</p><p>　　4.3.5 指示燈控制39</p><p>　　第五章 總結(jié)41</p><p><b>　　參考文獻42</b>

14、</p><p><b>　　附錄43</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　我國煤炭資源的狀況及選煤的必要性</p><p>　　煤炭是我國的主要能源，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展不可缺少的物資基礎。我國煤炭資源豐富，分布面積約60多萬平方公里，占國土面積的6%,煤炭資

15、源總量居世界第一。根據(jù)第三次全國煤炭資源預測與評價，全國煤炭資源總量約5.57萬億噸，煤炭資源潛力巨大,探明儲量達到10202億噸，其中可開采儲量1891億噸，占18%，人均占有量僅145噸，低于世界平均水平。20世紀80年代以來，煤炭在我國一次性能源生產(chǎn)和消費的比重一直維持在70%左右，我國77%的發(fā)電能源，65%的化工能源，45%的民用商品能源都是由煤炭提供，預計在今后相當長的時間內(nèi)會有所下降，但主導地位不會改變。堅持以煤炭為基礎能

16、源，多種能源共同發(fā)展將是我國能源發(fā)展的長期戰(zhàn)略。</p><p>　　選煤是通過物理、微生物、化學等方法降低原煤中的灰分、硫分和巖石等雜質(zhì)的含量，是中國潔凈煤技術(shù)的源頭技術(shù)，特別是近幾年來，隨著環(huán)保意識的加強和市場需求的變化，中國選煤業(yè)和選煤技術(shù)發(fā)展較快。煤炭的洗選加工是從源頭上提高商品煤質(zhì)量，提高煤炭利用率，節(jié)約運力，增加煤炭企業(yè)經(jīng)濟效益的有效方法。充分利用先進的選煤技術(shù)，提高原煤的入洗比例，已經(jīng)成為中國煤炭工

17、業(yè)進行工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和優(yōu)化升級、提高煤炭企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益，保持煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇，是綜合利用資源、節(jié)約能源和環(huán)境保護的有效途徑。</p><p>　　煤炭是不潔凈的能源，而且我國煤炭資源的特點是:難選煤多;高灰、高硫煤比重大，我國煤炭的生產(chǎn)和利用是對大氣污染、酸雨等區(qū)域性環(huán)境問題的主要影響因素。其次我國煤炭存儲量的80%集中在華北和西北，而70%的煤炭消耗在東南及沿海，造成60%的煤炭需要運輸，占鐵

18、路貨運量的40%。然而未經(jīng)洗選的煤炭中含有大量的巖石，在運輸中造成極大的人力、物力的浪費，煤炭的洗選已成為必然。</p><p>　　1.2選煤廠集中控制系統(tǒng)的含義與發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　隨著科技和經(jīng)濟的發(fā)展，選煤行業(yè)經(jīng)過多年不斷的努力，在電氣自動化、儀表檢測、計算機應用等方面取得了較大的進步，使多年來傳統(tǒng)的集中控制系統(tǒng)有了根本意義的改變?，F(xiàn)代化的選煤廠集中控制系統(tǒng)應是集生產(chǎn)控制系

19、統(tǒng)、生產(chǎn)過程各參數(shù)實時檢測分析管理系統(tǒng)、生產(chǎn)局部環(huán)節(jié)自動化系統(tǒng)、生產(chǎn)工藝系統(tǒng)的數(shù)字模擬及智能系統(tǒng)為一體的高度自動化系統(tǒng)，是基于計算機網(wǎng)絡技術(shù)、控制技術(shù)、通信技術(shù)及電氣技術(shù)之上的網(wǎng)絡化、智能化系統(tǒng)。</p><p>　　我國選煤廠自動化技術(shù)進入了新的發(fā)展階段。國內(nèi)選煤廠集中控制、過程控制和信息管理方面取得了很大的進步，但從總體方面來說，與一些發(fā)達國家還有一定的差距。從發(fā)展的角度來看，由于設備技術(shù)進步，目前集控系統(tǒng)中

20、所采用的主要控制設備PLC已經(jīng)從簡單的邏輯控制發(fā)展為兼有邏輯控制、過程控制、浮點運算及數(shù)據(jù)處理功能的高性能產(chǎn)品，其技術(shù)性能完全滿足選煤廠自動化系統(tǒng)的要求。</p><p>　　目前，我國新建的選煤廠絕大部分都設置了集控系統(tǒng)，其配置標準根據(jù)選煤廠的建廠時間和選煤廠的規(guī)模大小有所不同，集控系統(tǒng)主要分為兩個層面:第一個是PLC控制層，它包括PLC本地站、遠程站以及現(xiàn)場信息檢測控制裝置。其主要功能是控制設備的參數(shù)和監(jiān)測設

21、備的運行狀態(tài)。80年代末建成的選煤廠集控系統(tǒng)主要采用集中型的PLC，雖然與繼電器系統(tǒng)相比其功能和可靠性已經(jīng)有了質(zhì)的提高，但還是存在電纜用量大、線路長、信號傳送距離遠等問題。從90年代后期起，集控系統(tǒng)設計中局部采用帶有遠程控制功能或分布控制功能的PLC產(chǎn)品，在這種控制系統(tǒng)中，PLC的遠程站或分布站設置在設備較為集中的配電室，節(jié)省了大量的控制電纜，并進一步提高了系統(tǒng)的可靠性;第二個層面是工控機監(jiān)控層，其主要功能是將PLC采集到的現(xiàn)場信息用人

22、們?nèi)菀桌斫夂徒邮艿姆绞斤@示出來，將調(diào)度人員發(fā)布的操作命令傳送給PLC執(zhí)行，對現(xiàn)場設備出現(xiàn)的故障進行原因分析，并可打印故障報表。至現(xiàn)在這樣模式的生產(chǎn)自動控制系統(tǒng)乃是選煤廠集控改造和設計的主流，如在張集選煤廠、大柳塔選煤廠等。</p><p>　　選煤廠生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)多，程序復雜、采用了大量的機械設備，在生產(chǎn)過程中，各種設備必須按照一定的工藝程序進行運轉(zhuǎn)，并需要監(jiān)視其運行狀態(tài);各種工藝參數(shù)需及時檢測，并調(diào)整到規(guī)定的范圍

23、內(nèi)。因此，這樣一個復雜的機械化生產(chǎn)過程，靠人工就地操作和監(jiān)控，顯然是不合理的。實踐證明，采用人工就地操作和監(jiān)控，不僅崗位人員多，勞動強度大、勞動生產(chǎn)率低，而且設備很難達到安全運轉(zhuǎn)和合理運行，不能充分發(fā)揮設備的效能，難以獲得預期的生產(chǎn)工藝指標和較高的經(jīng)濟效益。因此，實現(xiàn)選煤廠集中控制不僅是選煤生產(chǎn)的客觀需要，還是實現(xiàn)選煤現(xiàn)代化的必要技術(shù)手段。為此，采用選煤廠集中控制系統(tǒng)可以實現(xiàn)選煤設備的充分自動控制和生產(chǎn)工藝參數(shù)的自動調(diào)節(jié)，使設備在最佳條

24、件下運轉(zhuǎn)，充分發(fā)揮其效能、確保產(chǎn)品質(zhì)量、數(shù)量及其它工藝指標的穩(wěn)定，提高精煤的回收率，進而達到最佳控制目的;利用計算機網(wǎng)絡技術(shù)的優(yōu)勢，綜合分析、處理全企業(yè)經(jīng)營過程中的問題，及時為企業(yè)管理者提供企業(yè)獲取最大經(jīng)濟效益的措施;實現(xiàn)全廠設備的自動或集中控制、自動監(jiān)視、自動保護或報警以及生產(chǎn)工藝參數(shù)的自動檢測和調(diào)節(jié)，可大幅度地減少崗位人員，提高勞動生產(chǎn)率，減輕工人勞動強度，改善工人的勞動條件，降低</p><p>　　1.3

25、 電氣控制技術(shù)的發(fā)展概況</p><p>　　電氣控制技術(shù)是隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展、生產(chǎn)工藝的不斷提出新的要求而得到迅速發(fā)展的。從最早的手動控制發(fā)展到自動控制，從簡單的控制設備發(fā)展到復雜的控制系統(tǒng)，從有觸點的硬接線繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展到以計算機為中心的軟件控制系統(tǒng)?，F(xiàn)代電氣控制技術(shù)綜合應用了計算機、自動控制、電子技術(shù)、精密測量等許多先進的科學技術(shù)成果。</p><p>　　繼電接觸式控制系統(tǒng)

26、主要由繼電器、接觸器、按鈕、行程開關(guān)等組成，其控制方式是斷續(xù)的，所以又稱為斷續(xù)控制系統(tǒng)。由于這種系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、維護容易抗干擾能力強等優(yōu)點，至今仍是機床和其他許多機械設備廣泛使用的基本電氣控制形式，也是學習更先進的電氣控制系統(tǒng)的基礎。這種控制形式的缺點是采用固定接線方式、靈活性差、工作頻率低，觸點容易損壞，可靠性差。</p><p>　　從20世紀30年代開始，機械加工企業(yè)為了提高生產(chǎn)效率，采用機械化

27、流水作業(yè)的生產(chǎn)方式，對不同類型的零件分別組成自動生產(chǎn)線。隨著產(chǎn)品機型的更新?lián)Q代，生產(chǎn)線承擔的加工對象也隨之改變，這就需要改變控制程序，使生產(chǎn)線的機械設備按新的工藝過程運行，而繼電接觸器控制系統(tǒng)是采用固定接線的，很難適應這個要求。大型自動生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)使用的繼電器數(shù)量很多，這種有觸點的電器工作頻率較低，在頻繁動作情況下壽命短，從而造成系統(tǒng)故障，使生產(chǎn)線的運行可靠性降低。為了解決這個問題，20世紀60年代初期利用電子技術(shù)研制出矩陣式控制器

28、和晶體管邏輯控制系統(tǒng)來代替繼電接觸器控制系統(tǒng)，對復雜的自動控制系統(tǒng)則采用電子計算機控制，由于這些控制裝置本身存在某些不足，均未能獲得廣泛使用。1968年美國最大的汽車制造商—通用汽車公司為適應汽車型號的不斷更新，提出把計算機的完備功能以及靈活性、通用性好等優(yōu)點和和繼電接觸器控制系統(tǒng)的簡單易懂、操作方便、價格低等優(yōu)點結(jié)合起來，做成一種適應工業(yè)環(huán)境的通用控制裝置，并把編程方法和程序輸入方式加以簡化使得不熟悉計算機的人員也能很快掌握它的使用技

29、術(shù)。第一臺可編程控制器(以下簡稱PLC)的設計規(guī)范是美國</p><p>　　在短時間內(nèi)，PLC在其他工業(yè)部門也得到應用。到20世紀70年代初，食品、金屬和制造等工業(yè)部門相繼使用PLC代替繼電器控制設備，邁出其實用化階段的第一步。</p><p>　　70年代中期，由于大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使8位微處理器和位片處理器相繼問世，在邏輯運算功能的基礎上，增加了數(shù)值運算。閉環(huán)控制，提高了運算速度

30、，擴大了輸入輸出規(guī)模。在這個時期，日本、西德(原)和法國相繼研制出自己的PLC，我國在1974年也開始研制。</p><p>　　70年代末由于超大規(guī)模集成電路的出現(xiàn)，使PLC向大規(guī)模、高速性能方向發(fā)展，形成了多種系列化產(chǎn)品。進入八九十年代后，PLC的軟硬件功能進一步得到加強，PLC已發(fā)展成為一種可提供諸多功能的成熟的控制系統(tǒng)，能與其他設備通信，生成報表，調(diào)度產(chǎn)出，可診斷自身故障及機器故障。PLC未來的發(fā)展不僅依

31、賴于對新產(chǎn)品的開發(fā)，還在于PLC與其他工業(yè)控制設備和工廠管理技術(shù)的綜合。無疑，PLC將在今后的工業(yè)自動化中扮演重要角色。在未來的工業(yè)生產(chǎn)中，PLC技術(shù)和機器人、CAD/CMA將成為實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化的三大支柱。</p><p>　　目前PLC朝以下幾個方向發(fā)展:</p><p>　　(1)大型網(wǎng)絡化:主要朝DCS方向發(fā)展，網(wǎng)絡化和強通信能力是PLC發(fā)展的一個</p><

32、p>　　主要的方面，向下與多個智能裝置相連，向上與工業(yè)計算機、以太網(wǎng)等相連構(gòu)成</p><p><b>　　特殊的控制任務。</b></p><p>　　(2)多功能:為了適應特殊功能的需要，連續(xù)推出多種智能模塊，如模擬量模輸</p><p>　　入輸出、回路控制、通信控制、機械運動控制、高速技術(shù)、中斷輸入等。這些智能模塊以為處理器為基礎

33、，其CPU與LPC的CPU并行工作，占用主機CPU時間很少，有利于提高PLC掃描速度和完成特殊的控制任務。</p><p>　　(3)高可靠性、好兼容性:由于現(xiàn)代控制系統(tǒng)的可靠性和兼容性日漸受到人們的重視，一些公司強自診斷技術(shù)、冗余技術(shù)、容錯技術(shù)廣泛應用到現(xiàn)有產(chǎn)品中，推出了高可靠的冗余系統(tǒng)。</p><p>　　(4)編程語言向高級語言發(fā)展:PLC的編程語言在原有梯形圖語言、順序功能塊和指

34、令表語言基礎上，推出了可運行與計算機windwos環(huán)境下，界面友好的強勁的梯形圖和語句表兩種形式的編程、調(diào)試、診斷等功能。SMIATIC則使用C/C++等高級語言進行編程，體現(xiàn)了面向未來的種種特征。</p><p>　　第二章 選煤廠電氣控制系統(tǒng)的設計</p><p>　　針對選煤廠電氣控制系統(tǒng)的要求設計了每個機械的控制回路。由于破碎系統(tǒng)的現(xiàn)場分布較廣，輸煤線路較長，為了在控制室既能集中了

35、解現(xiàn)場的運行情況又能對現(xiàn)場的設備進行操作控制，以使對設備的檢修與維護。所以，每個機械都設計了遠程自動和就地手動兩部分。</p><p>　　2.1 給煤機、振動機、2、3號皮帶機電氣控制</p><p>　　選煤控制系統(tǒng)的控制方式有PLC控制方式、和就地控制方式，也就是自動和手動控制。這兩種控制方式可以通過萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)進行選擇。PLC控制方式是操作人員通過控制PLC輸入量，然后，PLC系統(tǒng)

36、按照梯形圖程序啟動有關(guān)設備。就地控制方式是通過位于電機旁的控制箱進行現(xiàn)場控制。當有緊急情況時能通過就地控制實現(xiàn)緊急停車。</p><p>　　當萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)置于手動時我們可以通過控制臺和就地箱兩個地方中的任何一個地方來控制電機，合上控制柜上的開關(guān)SB3或者就地箱上的開關(guān)按鈕SB1實現(xiàn)皮帶的啟動,斷開開關(guān)為控制柜上的SB4與就地箱上的SB2實現(xiàn)皮帶的停車功能。當置于自動時則通過PLC控制皮帶的起停。</p&g

37、t;<p>　　圖3.1為給煤機、振動機、2、3號皮帶機單向全壓啟動、停止控制線路。主電路由斷路器QF、熔斷器FU、接觸器KM的主觸點、熱繼電器FR的熱元件和電動機M組成。控制回路由萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)SA、啟動、停止、急停按鈕、接觸器線圈KM、常開觸點KM、長閉觸點FR、熔斷器FU2、繼電器常開觸點KA1、繼電器線圈KA2和指示燈HD組成。KM的輔助常開觸點起到自鎖作用，PLC是通過控制控制繼電器KA1的常開觸點的閉合與斷開來控

38、制電機的啟停。</p><p><b>　　圖3.1</b></p><p>　　2.2 1號、4號、5號皮帶機和刮煤機電氣控制</p><p>　　1號皮帶機功率為160kW，4號皮帶機功率為75KW，5號皮帶機功率為90KW,刮煤機功率為75KW,他們直接起動時將產(chǎn)生很大的起動電流，這股強大的電流會給變壓器遭成很大沖激，它會使電源線超負

39、載工作。與此同時，轉(zhuǎn)矩也會激增，這突然的拉動會對運行中的電動機，機器以及能源傳輸輔助設備產(chǎn)生壓力。尤其對于大于75KW的電機必須用降壓啟動才行。綜合安全，穩(wěn)定性考慮，采用了軟啟動方式。其控制電路如下圖3.2所示</p><p>　　軟啟動的優(yōu)點是：提供靈活的啟動方式選擇及優(yōu)異的啟動特性可提供軟啟動、帶可選突跳啟動的軟起動、限流起動及雙斜坡啟動和全壓啟動等啟動方式選擇，用戶可根據(jù)自身要求及系統(tǒng)電網(wǎng)要求來選擇相應的啟

40、動方式并設置起動參數(shù)，以達到最佳的啟動效果。全功能保護系統(tǒng)可提供各種操作故障狀態(tài)下的保護，諸如輸入 /輸出缺相、電機堵轉(zhuǎn)、晶閘管短路及失壓、過壓、短路等保護。運行可靠，維修方便 。軟啟動器大電流運行無觸點，采用交流開關(guān)無級調(diào)壓，消除了系統(tǒng)中產(chǎn)生接觸不良的影響，且調(diào)壓范圍寬，過載能力強，人性化的菜單界面可極為方便地查閱參數(shù)或修改參數(shù)，通過附加的通信網(wǎng)絡接口達到自動化集中控制。 </p><p><b>　

41、　圖3.2</b></p><p>　　2.3 破碎機電氣控制</p><p>　　破碎機的主電路和控制電路與上面的皮帶機和刮煤機相似，只不過破碎機需要正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)控制電路。主電路中有正反轉(zhuǎn)接觸器主觸點，控制電路與上面刮煤機等相似只不過多加了控制正反轉(zhuǎn)的機械、電氣互鎖電氣控制電路。如下圖所示，SB6與KM2分別為控制電動機正轉(zhuǎn)的啟動按鈕和接觸器，SB7與KM3分別控制電動機反轉(zhuǎn)的

42、啟動按鈕和接觸器。如果沒有互鎖的控制電路，按下SB6或SB7，KM2或KM3得電其對應主觸點吸合并自鎖，電動機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。該電路缺點是:若電動機正轉(zhuǎn)時按下反轉(zhuǎn)按鈕SB7，則反轉(zhuǎn)接觸器KM3同時得電吸合，主觸點閉合，由于KM1主觸點已閉合，造成兩相電源短路。反之電動機反轉(zhuǎn)時按下正轉(zhuǎn)按鈕SB2，同樣出現(xiàn)兩相電源短路現(xiàn)象。</p><p>　　為了避免電源短路現(xiàn)象，可采用電氣互鎖又稱聯(lián)鎖的方法解決?；ユi的方法有三種：電

43、氣互鎖（接觸器互鎖）、機械互鎖（按鈕互鎖）、電氣機械雙重互鎖。電氣互鎖特點是將KM2的常閉輔助觸點串聯(lián)于KM3線圈電路中，KM3的常閉輔助觸點串聯(lián)于KM1線圈電路中，形成相互制約關(guān)系。由于常閉觸點KM2-3的存在，在電動機正轉(zhuǎn)時按下反轉(zhuǎn)按鈕SB3，反轉(zhuǎn)接觸器不可能得電就不會出現(xiàn)電源短路現(xiàn)象。</p><p>　　電氣互鎖正、反轉(zhuǎn)控制電路的優(yōu)點是工作可靠，不會因為接觸器主觸點熔焊或接觸器銜鐵被雜物卡住使主觸點不能分

44、斷而發(fā)生短路。缺點是電動機由正轉(zhuǎn)變?yōu)榉崔D(zhuǎn)時，必須先按停止按鈕后，才能按反轉(zhuǎn)按鈕，給操作帶來不便。 </p><p>　　為了克服上述電路的缺點，可采用具有機械互鎖的控制電路，圖3-3中的SB6和SB7是復合按鈕，SB6的常閉觸點串聯(lián)于KM3線圈電路中，SB3的 常閉觸點串聯(lián)于KM2的線圈電路中，形成相互制約關(guān)系。此電路不用電動機先停車就可直接進行正、反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換但要注意監(jiān)測轉(zhuǎn)換瞬間電流不應超過電動機允許的過載電流

45、。此電路優(yōu)點是操作方便，缺點是容易產(chǎn)生短路現(xiàn)象，當KM2的主觸點熔焊或被雜物卡住時，即使接觸器線圈斷電，主觸點也不能分斷，此時按下按鈕SB7，KM3線圈得電，其主觸點閉合，勢必造成電源短路。</p><p>　　為了克服以上電氣互鎖、機械互鎖分別所具有的缺點，可使用具有電氣機械雙重互鎖的控制電路。此電路具有機械互鎖和電氣互鎖控制電路的優(yōu)點，電路安全可靠，操作方便，此電路要求按下SB7的時間要比接觸器KM2失電釋放

46、時間長，否則電動機停車而不能反轉(zhuǎn)。</p><p><b>　　圖3-3</b></p><p>　　2.4 犁煤機電氣控制</p><p>　　犁煤機功率為1.5KW，所以不需要軟啟動器啟動直接啟動就可以，但是根據(jù)工藝需求犁煤機的電動機需要正反轉(zhuǎn)，所以它的控制電路里需要加正反轉(zhuǎn)控制電路。與破碎進一樣正反轉(zhuǎn)控制電路為電氣機械互鎖控制電路安全可靠

47、方便。根據(jù)工藝需求需要在控制電路中加兩個限位開關(guān)來控制電動機的動作，如圖中的SQ1和SQ2。當萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)打在自動位置時，控制電動機正轉(zhuǎn)的繼電器KA3的常閉觸點串聯(lián)于控制電動機反轉(zhuǎn)的電路中，反之控制電動機反轉(zhuǎn)的繼電器KA4的常閉觸點串聯(lián)于控制電動機正轉(zhuǎn)的電路中，這樣達到互鎖的關(guān)系缺保電路不發(fā)生短路。</p><p>　　第三章 選煤廠電氣控制系統(tǒng)的硬件選型</p><p><b&

48、gt;　　3.1負荷計算</b></p><p>　　電力負荷在不同場合可以有不同的含義，他得以指用電設備或用電單位，也可以指用電設備或用電單位的功率或電流的大小。負荷按用途可分為：照明負荷和動力負荷。按行業(yè)分可分為工業(yè)負荷，非工業(yè)負荷和居民負荷。電力負荷按工作制分可分為長期連續(xù)工作制，短期工作制，斷續(xù)周期工作制。</p><p>　　3.1.1用電設備分類及特征</p&

49、gt;<p>　　選煤系統(tǒng)中用電設備按電流可分為直流與交流，而大多數(shù)設備為交流：破碎電機電壓都為380V，照明電壓為220V。各車間破碎機械都屬于連續(xù)運行設備。</p><p>　　表3.1 選煤系統(tǒng)的設備分類及特征</p><p>　　3.1.2需要系數(shù)法計算負荷</p><p>　?。?）單臺用電設備的計算負荷</p><p&

50、gt;<b>　　有功負荷</b></p><p>　　考慮到單臺用電設備也有滿載運行的時候，其計算負荷</p><p>　　Pe---電動機的額定容量，是指客定電壓下的功率。</p><p>　　---電動機在額定負荷時的效率。</p><p><b>　　跟據(jù)上式可算得：</b></p&g

51、t;<p>　　給煤機=7.5/90%=8.3( kW)</p><p>　　1#破碎機=110/80%=137.5( kW)</p><p>　　2#破碎機=75/80%=93.75( kW)</p><p>　　1#皮帶機=160/90%= 177.8(kW)</p><p>　　2、3#皮帶機=37/90%=41.1 (k

52、W)</p><p>　　4#皮帶機=75/90%=83.3(kW)</p><p>　　5#皮帶機=90/90%=100(kW)</p><p>　　1#振動篩=37/90%=41.1(kW)</p><p>　　2#振動篩=37/90%=41.1(kW)</p><p>　　犁煤機=1.5/90%=1.7(kW)&

53、lt;/p><p><b>　　計算電流為</b></p><p><b>　　I ==</b></p><p>　　通過計算得到各電機計算電流為： </p><p>　　給煤機I=15.8(A)</p><p>　　1#破碎機I=261.1(A)</p><

54、p>　　2#破碎機I=178.1（A）</p><p>　　1#皮帶機I=337.7（A）</p><p>　　2、3#皮帶機I=78.1（A）</p><p>　　4#皮帶機I=158.2(A)</p><p>　　5#皮帶機I=189.9(A)</p><p>　　1#振動篩I=78.1(A)</p&g

55、t;<p>　　2#振動篩I=78.1(A)</p><p>　　犁煤機I=3.2(A)</p><p>　　3.2 選煤系統(tǒng)中的輔助低壓電器的選擇</p><p>　　3.2.1斷路器的選擇</p><p>　　斷路器是指能接通、承載以及分斷正常電路條件下的電流，也能在規(guī)定的非正常電路條件下接通、承載一定時間和分斷電流的一

56、種機械開關(guān)電器。按規(guī)定條件，對配電電路、電動機或其它用電設備實行通斷操作并起保護作用，即當電路內(nèi)出現(xiàn)過載、短路或欠電壓等情況時能自動分斷電路的開關(guān)設備。</p><p>　　斷路器的種類繁多，按結(jié)構(gòu)形式來分，常用的有萬能式和塑料外殼式兩大類。斷路器基本結(jié)構(gòu)組要由觸頭系統(tǒng)、操作機構(gòu)、脫扣器、和滅弧裝置等組成。萬能式斷路器可裝設多種功能的脫扣器和較多的輔助觸頭，其容量較大，所以常用于要求較高分段能力和選擇性保護的場合

57、。塑料外殼式斷路器與萬能式斷路器相比，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小操作簡便安全可靠等優(yōu)點，缺點是通斷能力比萬能式斷路器低，保護和操作方式較少，DZ系列塑料外殼式斷路器主要在電力系統(tǒng)中作配電及保護電動機之用。</p><p>　　最常見的負載有配電線路、電動機和家用與類似家用（照明、家用電器等）三大類。以此相對應的便有配電保護型、電動機保護型和家用及類似家用保護型的斷路器。這三類斷路器的保護性質(zhì)和保護特性是不相同的。<

58、;/p><p>　　對配電型斷路器而言，它有A類和B類之分：A類為非選擇型，B類為選擇型。所謂選擇型是指斷路器具有過載長延時、短路短延時和短路瞬時的三段保護特性。萬能式（又稱框架式）斷路器中的DW15系列、DW17（ME）系列、AH系列和DW40、DW45系列中大部分是B型，而DZ5、DZ15、 DZ20、TO、TG、CM1、TM30及HSM1等系列和萬能式DW15、DW17的某些規(guī)格因僅有過載長延時 、短路瞬時的二

59、段保護，它們是屬于非選擇型的A類斷路器。選擇性保護，</p><p>　　對于直接保護電動機的電動機保護型斷路器，它只要有過載長延時和短路瞬時的二段保護性能就夠了，也就是說它可選擇A類斷路器（包括塑殼式和萬能式），DZ5、DZ15、TO、TG、GM1、TM30、HSM1及DW15等系列除有配電保護的性能外，它們的630A及以下規(guī)格均有保護電動機的功能</p><p>　　按正常工作條件選擇

60、：</p><p>　　額定電壓。電氣設備接入電網(wǎng)的工作電壓小于等于設備的額定電壓：</p><p>　　額定電流。電氣設備的額定電流應大于等于所控制的負荷的最大長時工作電流：</p><p>　　在選煤廠系統(tǒng)中所保護的電動機的計算電流在上一節(jié)中已算出，然后再根據(jù)斷路器選擇條件各電機的保護斷路器選型如下：</p><p>　　3.2.2 接觸

61、器的選擇</p><p>　　接觸器是一種用于頻繁地接通或斷開交直流主電路、大容量控制電路等大電流電路的自動切換電器。在功能上接觸器除能自動切換外，還具有手動開關(guān)所缺乏的遠距離操作功能和失壓保護功能，它雖然具有一定的過載能力，但卻不能切斷短路電流，也不具備過載保護功能。接觸器具有操作頻率高，使用壽命長、工作可靠、性能穩(wěn)定、成本低廉、維修簡便等優(yōu)點，主要用于控制電動機、電熱設備、電焊機等，是電氣工程中應用最為廣泛的

62、控制電器之一。 </p><p><b>　　接觸器的選擇</b></p><p>　　接觸器類型選擇：根據(jù)接觸器控制的負載性質(zhì)，選擇直流接觸器或交流接觸器。如果控制系統(tǒng)中主要是交流電動機，且直流負載的容量比較小時，也可用交流接觸器進行控制，但是觸頭的額定電流應適當選擇大些。再根據(jù)接觸器的工作任務確定合適的系列。</p><p>　　額

63、定電壓選擇：接觸器的額定電壓應大于或等于負載回路的額定電壓。如果接觸器使用在頻繁啟動、制動和頻繁正反轉(zhuǎn)的場合時，應增大一倍左右。</p><p>　　額定電流選擇：若電動機操作頻率不高，如壓縮機、水泵、風機、空調(diào)、沖床等，接觸器額定電流大于負載額定電流即可；對重任務型電機，且常工作在啟動、點動、正反向運行、反接制動等狀態(tài)，為了保證電壽命，接觸器額定電流應大于電機額定電流。對于一般設備用電動機，工作電流小于額定電流

64、，啟動電流雖然達到額定電流的4～7倍，但時間短，對接觸器的觸頭損傷不大，接觸器在設計時已考慮此因素，一般選用觸頭容量大于電動機額定容量的1.25倍即可。對于在特殊情況下工作的電動機要根據(jù)實際工況考慮。如電動葫蘆屬于沖擊性負載，重載啟停頻繁，反接制動等，所以計算工作電流要乘以相應倍數(shù)，由于重載啟停頻繁，選用4倍電動機額定電流，通常重載下反接制動電流為啟動電流2倍，所以對于此工況要選用8倍額定電流。 </p><p>

65、;　　CJ系列交流接觸器常用的有CJ12系列、CJ20系列、CJ28系列、CJ38系列和CJ40系列等產(chǎn)品。其中，CJ12系列適用于交流50Hz的電力線路中，主要用于冶金、軋鋼企業(yè)起重機等電氣設備中，作遠距離閉合和斷開電路，并作交流電動機頻繁啟動、停止和反接等；CJ20系列主要適用于交流50Hz或60Hz的電力系統(tǒng)中閉合和斷開電路，并與熱繼電器組合成電動機啟動器以保護可能發(fā)生過載的電路；CJ28系列適用于交流50Hz或60Hz電力線路中

66、，供遠距離頻繁啟動和控制電動機用。根據(jù)以上選擇條件在本系統(tǒng)中，各電動機啟停、不頻繁，屬于一般負載的電機，所以常選用選用CJ20系列接觸器。</p><p>　　這里用的軟啟動器為AOR2000系列，它是三相鼠籠式電動機啟動、運行智能型數(shù)字是新產(chǎn)品，它成功的解決了交流電動機啟動時造成的較大啟動電流對供電電壓質(zhì)量的影響和供電線路電耗增大以及對機械設備沖擊等問題</p><p><b>

67、;　　3.２.３主令電器</b></p><p><b>　　1>控制按鈕</b></p><p>　　控制按鈕是一種簡單而且適用廣泛的手動主令電路，在控制過程中作遠距離手動控制電磁式電器用，也可以用來轉(zhuǎn)換各種信號電路和電器連鎖電路等。為識別按鈕作用，通常作出不同顏色，一般紅色表示停止，綠色或黑色表示啟動按鈕。</p><p>

68、;<b>　　2>萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)</b></p><p>　　萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)是由多組相同結(jié)構(gòu)的觸點組件疊裝而成的多回路控制電器，它的作用是用于控制回路的信號轉(zhuǎn)換；可直接控制小量程電動機。</p><p>　　目前使用最多的是LW5系列萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，可分為自復式和定位式兩種，萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的手柄的操作位置是以角度來表示的，不同型號的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，其手柄有不同的操作位置，

69、不同型號的萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)，起手柄操作位置可從電器設備手冊中萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)的“定位特征表”中查找到。</p><p>　　萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)由于觸點的分合狀態(tài)是與操作手柄的位置有關(guān)，為此，在電路中除畫出觸點圖形符號之外，還應有操作手柄位置與觸點分合的狀態(tài)表示方法。其表示法有兩種，一種是在電路圖中畫虛線和畫“·”的方法，即用虛線表示操作手柄的位置，用有無“·”表示觸點的閉合和打開狀態(tài)，比如，在觸點圖形符號下

70、方的虛線位置上畫“·”，則表示當操作手柄處于該位置時，該位置是處于閉合狀態(tài)；若在虛線位置上沒有畫“·”時，則表示該觸點是處于打開狀態(tài)。</p><p>　　萬能轉(zhuǎn)換開關(guān)主要用于低壓斷路操作機構(gòu)的合閘與分閘控制、各種控制線路的轉(zhuǎn)換、電壓和電流的換相測量控制、配電裝置線路的轉(zhuǎn)換和遙控等</p><p><b>　　3.２.４ 熔斷器</b></p

71、><p>　　熔斷器在結(jié)構(gòu)主要由熔斷管、熔體及導電部件等部分組成。其中熔體是主要部分，它既是感測元件又是執(zhí)行元件。熔斷管一般由硬質(zhì)纖維和瓷質(zhì)絕緣材料制成半封閉式或封閉式管狀外殼，熔體裝于其內(nèi)。熔斷管的作用是便于安裝熔體和有利于熔體熔斷時熄滅電弧。熔體是由不同金屬材料（鉛錫合金、鋅、銅或銀）制成絲狀、帶狀、片狀或籠狀，它串接于被保護電路。熔斷器的作用是當電路發(fā)生短路或過載故障時，通過熔體的電流使其發(fā)熱，當達到熔化溫度時

72、熔體自行熔斷，從而分斷故障電路。熔斷器在電路中作過載和短路保護之用。</p><p>　　1>熔斷器的保護特性</p><p>　　熔斷器的保護特性也稱熔化特性（或稱安秒特性），是指熔體的熔化電流與熔化時間之間的關(guān)系，具有反時限特性。根據(jù)對熔斷器的要求，熔體在額定電流Ire時絕對不應熔斷。</p><p>　　最小熔化電流Ir與熔體額定Ire之比為熔斷器的熔化

73、系數(shù)。一般大于1，它是表征熔斷器保護小倍數(shù)過載時靈敏度的指標。</p><p>　　熔化系數(shù)主要取決于熔體的材料和工作溫度以及它的結(jié)構(gòu)，不同熔體材料的熔斷器，在電路中起保護作用的側(cè)重點是不同的。</p><p>　　2>熔斷器的主要參數(shù)</p><p>　?。?）額定電壓：指熔斷器長期工作時和分斷后能夠承受的電壓，其值一般等于或大于電器設備的額定電壓。<

74、/p><p>　?。?）額定電流：指熔斷器長期工作時，設備不見溫升不超過規(guī)定值是所能承受的電流。廠家為了減少熔斷管額定電流的規(guī)格，熔斷管的額定電流等級比較少，而熔體額定電流等級比較多，也即在一個額定電流等級的熔斷管內(nèi)可以分裝幾個額定電流等級的熔體，但熔體的額定電流最大不能超過熔斷器的額定電流</p><p>　　（3）極限分斷能力：是指熔斷器在規(guī)定的額定電壓和功率因數(shù)的條件下，能分斷的最大電流

75、值，在電路中出現(xiàn)的最大電流值一般是指短路電流值。所以，極限分斷能力也是反映了熔斷器分斷短路電流的能力。</p><p>　　3>熔斷器的一般選用</p><p>　　（1）熔斷器類型的選擇</p><p>　　選擇熔斷器的類型時，主要依靠負載的保護特性和短路電流的大小。用于保護照明電路和電動機的熔斷器，一般是考慮它們的過載保護，這時，希望熔斷器的熔化系數(shù)適當小

76、些，所以容量較小的照明線路和電動機適宜用熔體為鉛鋅合金的RC1A系列熔斷器，而大容量的照明線路和電動機，除過載保護外，還應考慮短路時的分斷短路電流能力，若短路電流較小時，可采用熔體為錫質(zhì)的RC1A系列或熔體為鋅質(zhì)的RM10系列熔斷器。用于車間低壓供電線路的保護熔斷器，一般是考慮短路時的分斷能力，當短路電流較大時，宜采用有限流作用的RT0及RT12系列熔斷器。</p><p>　?。?）熔斷器的額定電壓應等于或大于

77、所在電路的額定電壓。</p><p>　　電機水泵起動電流一般為額定電流的2倍左右，為了保證在起動電機時熔斷器不會熔斷。</p><p>　　第四章 礦山破碎系統(tǒng)PLC控制方案的實現(xiàn)</p><p>　　4.1可編程控制器（PLC）概述</p><p>　　4.1.1可編程控制器的概念</p><p>　　可編程序控

78、制器（Programmable Controller）是計算機家族中的一員，是為工業(yè)控制應用而設計制造的。早期的可編程序控制器主要用來代替繼電器實現(xiàn)邏輯控制，稱可編程邏輯控制器（Programmable Logic controller），簡稱PLC隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能己經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，不僅具有邏輯控制功能，而且還能實現(xiàn)數(shù)據(jù)運算、數(shù)據(jù)傳輸和處理等功能，使其真正成為一種電子計算機工業(yè)控制設備，因此，今天這種裝置稱作可

79、編程序控制器，簡稱PC，但是為了避免與個人計算機（Personal computer）的簡稱PC混淆，所以仍將可編程序控制器簡稱為PLC。</p><p>　　1987年，國際電工委員會（IEC）頒布了新的PLC標準及其標準定義：“可編程控制器”是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境而設計。它采用可編程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作指令，并通過數(shù)字模式或模擬模

80、式的輸入、輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。而有關(guān)外圍設備，都應按照易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計”。PLC就是使用一系列指令構(gòu)成的程序來操作、控制相關(guān)工業(yè)控制機械，使其形成一個完整的工業(yè)控制系統(tǒng)，以完成各種各樣的控制功能。</p><p>　　隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)的高速發(fā)展，PLC產(chǎn)品高度融合了計算機產(chǎn)業(yè)最先進的技術(shù)與工業(yè)自動控制的經(jīng)典理論，在其功能及性能指標上得以豐

81、富和完善，從而突破了傳統(tǒng)PLC的概念，在中、小型控制領(lǐng)域內(nèi)極大地擴展了其應用范圍。在特定的范圍內(nèi)，高性能價格比己成為新型PLC的最突出的特點。PLC以其高可靠性、適應性強和使用方便等突出優(yōu)點在自動化控制領(lǐng)域應用廣泛。另外，PLC的制造成本不斷下降，而其功能卻不斷增強。目前在先進工業(yè)國家中PLC已成為工業(yè)控制的標準設備，應用面幾乎覆蓋了所有工業(yè)企業(yè)，諸如鋼鐵、冶金、采礦、水泥、石油、化工、輕工、電力、機械制造、汽車、造紙、紡織、環(huán)保、交通

82、、建筑等各行各業(yè)。特別是輕工行業(yè)中，生產(chǎn)門類多、加工方式多變、產(chǎn)品更新?lián)Q代快，PLC廣泛應用在組合機床自動化生產(chǎn)線、專用機床、塑料機械、包裝機械、電梯等電氣設備中。PLC已躍居現(xiàn)代工業(yè)自動化三大支柱(PLC，ROBOT，CAD/CAM)的主導地位。PLC廣泛的應用在以下領(lǐng)域：</p><p>　?。?）邏輯控制領(lǐng)域；（2）運動控制領(lǐng)域；（3）過程控制領(lǐng)域；（4）數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域；（5）多級控制領(lǐng)域。</p>

83、;<p>　　4.1.2 PLC的基本特點</p><p>　　PLC用軟件代替大量的中間繼電器和時間繼電器，僅剩下與輸入和輸出有關(guān)的少量硬件，接線可減少到繼電器控制系統(tǒng)的1/10~1/100，因觸點接觸不良造成的故障大為減少。 </p><p>　　高可靠性是電氣控制設備的關(guān)鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術(shù)，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術(shù)

84、，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得

85、故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。 </p><p>　　硬件配套齊全，功能完善，適用性強。PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品，并且已經(jīng)標準化、系列化、模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用，用戶能靈活方便地進行系統(tǒng)配置，組成不同功能、不同規(guī)模的系統(tǒng)。PLC的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。PLC有較強的帶負載能力，可直接驅(qū)動一般的電磁閥和交

86、流接觸器，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領(lǐng)域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術(shù)的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。 </p><p>　　PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技

87、術(shù)人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關(guān)量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。 系統(tǒng)的設計、安裝、調(diào)試工作量小，維護方便，容易改造 </p><p>　　PLC的梯形圖程序一般采用順序控制設計法。這種編程方法很有規(guī)律，很容易掌握。對于復雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設計時間比設計繼電

88、器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。 </p><p>　　PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。 </p><p>　　4.1.3 PLC的基本組成</p><p>　　PLC實質(zhì)上是一種業(yè)控制計算機，只

89、不過它比一般的計算機具有更強的與工業(yè)過程相連接的接口和更直接的適應于控制要求的編程語言，故PLC與計算機的組成十分相似。從硬件結(jié)構(gòu)看，它也有中央處理器（CPU）、存儲器、輸入/輸出（I/O）接口、電源等，如圖4.1</p><p>　　圖4.1 PLC的基本組成</p><p>　　由圖可見，PLC主要由中央處理器（CPU）、存儲器、輸入接口電路、輸出接口電路、通信接口、內(nèi)部電源等部分組成

90、。PLC硬件各組成部分的作用分別如下：</p><p>　?。?）中央處理器（CPU）</p><p>　　與一般計算機一樣，CPU是PLC的核心，它按PLC中系統(tǒng)程序賦予的功能指揮PLC有條不紊地進行工作，其主要任務有：控制從編程器鍵入的用戶程序和數(shù)據(jù)的接收與存儲;用掃描的方式通過I/O部件接收現(xiàn)場的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入輸入映像存儲器或數(shù)據(jù)存儲器中；PLC進入運行狀態(tài)后，從存儲器逐讀取用戶

91、指令，經(jīng)過命令解釋后按指令規(guī)定的任務進行數(shù)據(jù)傳送、邏輯或算術(shù)運算等；根據(jù)運算結(jié)果，更新有關(guān)標志位的狀態(tài)和輸出映像存儲器的內(nèi)容，再經(jīng)輸出部件實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通信等功能。</p><p>　　不同型號PLC的CPU芯片是不同的，有采用通用CPU芯片的，如8031、8051、8086、80286等，也有采用廠家自行設計的專用CPU芯片的。CPU芯片的性能關(guān)系到PLC處理控制信號的能力與速度，CPU位數(shù)越高，

92、系統(tǒng)處理的信息量越大，運算速度也越快。隨著芯片技術(shù)的不斷發(fā)展，PLC所用CPU芯片也越來越高檔。</p><p><b>　?。?）存儲器</b></p><p>　　PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。</p><p>　　系統(tǒng)存儲器用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶能直接更改。它使PLC具有基本的智能

93、，能夠完成PLC設計者規(guī)定的各項工作。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞,很大程度上決定了PLC的性能，其內(nèi)容主要包括三部分。第一部分為系統(tǒng)管理程序，它主管控制PLC的運行，使整個CPU按部就班地工作。第二部分用戶指令解釋程序。通過用戶指令解釋程序，將PLC的編程語言變機器語言指令，再由CPU執(zhí)行這些指令。第三部分為標準程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用。它包括許多不同功能的子程序及其調(diào)用管理程序，如完成輸入、輸出及特殊運算等子程序。PLC的具體工作都是由這部分程序來

94、完成的，這部分程序的多少決定了PLC性能的強弱。</p><p>　　用戶存儲器包括用戶程序存儲器和功能存儲器兩部分。用戶程序存儲器用來存放用戶針對具體控制任務用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序。用戶程序存儲器根據(jù)所選用存儲器單元的不同，可以是RAM（有掉電保護）、EPRO或EEPROM存儲器，其內(nèi)容可以由用戶任意修改或增刪。用戶功能存儲器是用來存放（記憶）用戶程序中使用的ON/OFF狀態(tài)、數(shù)值數(shù)據(jù)等，它構(gòu)

95、成PLC的各種內(nèi)部器件，也稱“軟元件”。用戶存儲器容量大小，關(guān)系到用程序容 量的大小和內(nèi)部器件的多少，反映PLC性能的重要指標之一。</p><p><b>　?。?）I/O單元</b></p><p>　　l/0單元也稱為1/0模塊。PLC通過I/0單元與工業(yè)生產(chǎn)過程現(xiàn)場相聯(lián)系，輸入單元接收操作指令和現(xiàn)場的狀態(tài)信息，加控制按鈕、操作開關(guān)和限位開關(guān)、光電管、繼電器觸點

96、、行程開關(guān)、接近開關(guān)等信號，并通過輸入電路的濾波、光電隔離和電平轉(zhuǎn)換等將這些信號轉(zhuǎn)換成CUP能夠接收和處理的信號。輸出單元將CUP送出的弱電控制信號通過輸出電路的光電隔離和功率放大等轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動接觸器、電磁閥、電磁鐵等執(zhí)行元件。</p><p><b>　?。?）通信接口</b></p><p>　　通信接口的主要作用是實現(xiàn)PLC與外部設備之間

97、的數(shù)據(jù)交換(通信)。通過通信接口，PLC可以與編程器、人機界面（如觸摸屏等）、顯示器等連接，以實現(xiàn)PLC的數(shù)據(jù)輸入/輸出；也可以與上位計算機、其他PLC、遠程I/O等進行連接，構(gòu)成局域網(wǎng)、分布式控制系統(tǒng)或綜合管理系統(tǒng)。</p><p>　　通信接口的形式多樣，最基本的有RS-232、RS-422、RS-485等標準的串口接口。接口可以通過多芯電纜、雙絞線、同軸電纜、光纜等進行連接。RS-232接口常用于PLC與編

98、程器、PLC與計算機、PLC與人機界面等設備之間的通信，其特點是傳送距離較近（通常應在15m以內(nèi)），傳送速率較低（通常在20Kbit/s以下），且抗干擾能力較差，因此，一般不能用于高速、遠距離通信。RS-442接口常用于生產(chǎn)現(xiàn)場PLC與PLC之間、PLC與其他設備間的現(xiàn)場通信。RS-442接口通過兩對平衡差分信號線進行連接，采用了“全雙工”方式傳送數(shù)據(jù)，其特點是傳送距離較遠（最大可以到1200m左右），傳送速率較高（通常在10Mbit/

99、s左右），且抗干擾能力強，適合于遠距離通信。RS-485接口的用途與RS-442類似，但采用的是“半雙工”方式傳送數(shù)據(jù)，只需要一對平衡差分信號線進行連接。</p><p><b>　　（5）內(nèi)部電源</b></p><p>　　PLC的外部輸入電源有交流輸入與直流輸入兩種基本形式。由于PLC內(nèi)部一般采用開關(guān)電源，因此大部分PLC對輸入電壓的范圍要求不高，當采用交流輸入

100、時，一般為單相AC85～260V，50/60HZ；當使用直流輸入時，要求為DC15.6～31.2V，但部分PLC對“紋波”有一定的要求。</p><p>　　PLC內(nèi)部電源的作用主要是提供PLC內(nèi)部的TTL集成電路與集成運算放大器等組件的工作電源，因此，需要將外部輸入轉(zhuǎn)換為DC5V、DC±15V、DC24V等不同電壓。在部分PLC中，還可以提供外部的開關(guān)量(觸點)輸入信號使用的DC24V；但PLC輸出（

101、外部負載）使用的電源（即使是使用DC24V），原則上也不可以由PLC提供，必須另外準備負載電源，這點在使用時應注意。</p><p>　　4.1.4 PLC控制與繼電器控制的比較</p><p>　　不斷有許多新的軟邏輯控制軟件產(chǎn)品被推出，傳統(tǒng)PLC供應商也己經(jīng)開始逐漸增加基于工業(yè)PC的控制的產(chǎn)品。另外，PLC開發(fā)費用中，軟件開發(fā)費用所占的百分數(shù)正得到穩(wěn)定的增長。軟邏輯控制軟件產(chǎn)品正在逐步

102、取代傳統(tǒng)的繼電器控制占主導地位的控制系統(tǒng)。繼電器控制系統(tǒng)的控制功能是用硬件繼電器實現(xiàn)的，而PLC的控制功能主要是用軟件編程來實現(xiàn)的。PLC與繼電器接觸器控制的重要區(qū)別之一就是工作方式不同。繼電器接觸器控制是按并行方式工作的，也就是說是按同時執(zhí)行的方式工作的，只要形成電流通路，就可能有幾個繼電器同時動作，而PLC是以反復掃描的方式工作的，它是循環(huán)地連續(xù)逐條執(zhí)行程序，任意時刻它只能執(zhí)行一條指令，PLC是以串行方式工作的這種串行工作方式可以避

103、免繼電器控制的觸點競爭和時序失配的問題</p><p>　　4.2 PLC硬件部分的設計</p><p>　　4.2.1系統(tǒng)工藝流程</p><p>　　選煤流程：六臺給煤機將煤送到1#皮帶，然后經(jīng)振動篩，細煤直接上4#皮帶，塊煤再通過過兩通擋板選擇是否破碎，如果破碎則通過刮板機和破碎機破碎，然后經(jīng)2#、3#皮帶輸送到4#皮帶，再經(jīng)4#皮帶輸送到2#振動篩，再通過

104、兩通擋板來選擇是否精破，如果進行精破則送到2#破碎機，破碎機進行精破后，經(jīng)5#皮帶將煤送到存煤處。</p><p>　　控制要求：系統(tǒng)被控設備共17臺，工藝要求設備之間聯(lián)鎖：開車時，先啟動犁煤機然后再啟動5#皮帶機，按一定的時問間隔，然后是2#破碎機 ，2#振動篩，4#、3#、2#皮帶機、1#破碎機，刮煤機，1#振動篩，1#皮帶機，給煤機。正常停車時，先停給煤機，按一定的時間間隔，順輸煤方向一直停到5#皮帶。故障

105、停車時，停車的方式與正常停車有所區(qū)別，要求故障設備和故障設備流程前的設備立即停止，而故障設備流程后的設備按正常停車時的次序和時間間隔逐臺停車。系統(tǒng)工藝流程簡圖如圖4.2</p><p>　　圖4.2選煤系統(tǒng)流程圖</p><p>　　4.2.2 PLC的選擇</p><p><b>　　1.機型的選擇</b></p><p

106、>　　世界上約有200多個PLC生產(chǎn)廠家，如美國AB公司、GE公司、德國SIEMENS公司、法國施耐德公司、日本歐姆龍公司、三菱電機公司以及國內(nèi)浙大中控等。它們滿足用戶各方面的需求，但在外形、結(jié)構(gòu)、功能、網(wǎng)絡通信和編程方法等方面各有不同，對于不同的工業(yè)控制需求，應當選擇合適的PLC。</p><p>　　PLC機型選擇的基本原則是，在功能滿足要求的前提下，選擇最可靠、維護使用最方便以及性能價格比的最優(yōu)化機型

107、。在工藝過程比較固定、環(huán)境條件較好（維修量較小）的場合，建議選用整體式結(jié)構(gòu)的PLC；其它情況則最好選用模塊式結(jié)構(gòu)的PLC。對于開關(guān)量控制以及以開關(guān)量控制為主、帶少量模擬量控制的工程項目中，一般其控制速度無須考慮，因此，選用帶A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換、加減運算、數(shù)據(jù)傳送功能的低檔機就能滿足要求。而在控制比較復雜，控制功能要求比較高的工程項目中（如要實現(xiàn)PID運算、閉環(huán)控制、通信聯(lián)網(wǎng)等），可視控制規(guī)模及復雜程度來選用中檔或高檔機。其中高檔機主