基于PLC的耙料机自动控制系统.
基于ＰＬＣ的耙料机自动控制系统
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆａｕｔｏ－ｃｏｎｔｒｏＩｓｙｓｔｅｍｏｆｆｅｅｄｓｃｒａｐｅｒｂａｓｅｄＰＬＣ
曹成１．于进杰２
ＣＡ０Ｃｈｅｎ９１。ＹＵＪｉｎ－ｊｉｅ２
（１．安徽理工大学电气与信息工程学院。淮南２３２００１；２．蚌埠坦克学院基础部电子教研室。蚌埠２３３０１３）擒要：介绍了利用可编程控制器（ＰＬＣ）对耙料机系统进行升级改造。解决该系统设备老化。故障
频发，维护困难的问题，提高生产自动化控制水平。给出了控制系统的基本组成，软硬件设计
与系统工作的基本流程，并简述了监控系统组态。经实践表明：该系统设计符合要求，系统运
行安全可靠，实现了生产自动化，管理网络化智能化。
关键词：耙料机；可编程控制器；监控系统；组态；自动控制中图分类号：ＴＰ２０５
文献标识码Ｂ文章编号：１００９－０１３４（２０１０）ｏａ－Ｏｌ
２２－０２
０引言
耙料机是化肥生产包装的重要设备，是大型化肥厂最大的移动设备。一般大型化肥厂都设有一座大型化肥散装库，在无包装条件时由胶带输送机将化肥均匀撒入散装库中，当需要包装时再由耙料机将化肥耙到胶带输送机上。中国石化股份公司安庆分公司化肥厂上世纪７０年代从法国引进一套耙料机设备，长期处于恶劣的环
境中经过几十年的运行，各电器元件老化严重，已进入故障高发期。由于早期的继电器控制系统线路结构复杂，若发生故障，故障原因难以查找，特别是一些进口元件早已停产，备件来源无法保证，一旦损坏有胀库的危险。为保证设备的长期安全运行，提高维修保养效率，降低一线工人劳动强度，提高工厂自动化水平，实现管理网络化，控制无人化。设计一种基于可编程控制器（ＰＬＣ）自动控制系统，改造原先的继电器控制系统，是耙料机技术改造的可行方案。下面以中国石化股份公司安庆分公司化肥厂耙料机升级改造项目为例介绍一种以西门子Ｓ７—３００ＰＬＣ为基础的控制系统升级方案。
１系统的结构及功能
改造后的耙料机自动监控系统由控制主站和控制从站组成，主从站之间采用无线通讯与ＰＲＯＦＩＢＵＳ—ＤＰ通讯两种通讯方式，互为热备。控制主站设在散装库监控室内有两台工控机一用一备，
控制从站设在耙料机上的行车内。主站和从站均为可编程控制器。从站直接控制现场电气设备的启停、运行，并接受现场设备信号，进行简单的信号处理，再将信号传递给主站；主站接收从站信息，将有关参数分析保存并显示故障报警。系统可在远程和本地两种工作状态下控制耙料机。监控系统的结构如图１所示。
上位机
图１监控系统的结构
系统包括以下功能：
１）故障监测保护：耙料机跑偏，电机综合保护器信号，耙臂运行到极限位置，堵料，拉线开关松弛。
２）设备启动预警，耙料机启动与要料信号互锁。
３）通过主站可修改耙料机耙料与胶带输送机下料之间的延时参数。
４）主站组态界面动态显示耙料机运行情况及故
收稿日嗣：２００９。０５—１４
作者简介：曹成（１９８４一），男，在读研究生，研究方向为电气自动化。
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障发生点。
５）主站可选择远程或本地控方式。系统运行时不可更换。
２系统硬件的结构
本系统由西门子Ｓ７?３００系列ＰＬＣ，工控机，电机综合保护器，语音系统，视频监控系统，各类传感器的组成。采用ＰＲＯＦＩＢＵＳＤＰ网络将各部分与监控系统连接起来。
２．１
ＰＬＣ的选择
ＰＬＣ中央单元处理器选择ＣＰＵ３１５—２ＤＰ它集成
有一个Ｍ
Ｐ
Ｉ口（多点通信接口）和一个Ｄ
Ｐ
（ＰＲＯＦＩＢｕＳ．ＤＰ）接口。它具有大容量程序存储器，用于分布式和集中式Ｉ／Ｏ控制中。由于耙料机必须
在车间内来回移动，主站与从站间信号传输距离较长，采用ＤＰ通讯时必须在主从站之间使用信号中继器增加传输距离。主站与工控机通过ＣＰ３４３—１工业以太网模块连接。为了给日后升级留出可用的空间，一般在设计时按实际需要输入、输出点数的１２０％确定输入、输出点数。因此主站选择８点数字量输入模块与１６点数字量输入模块。从站４个机架共选用１４块８点数字量输入模块，５块８点数字量输出模块，一个１２通道模拟量输入模块。
２．２电机综合保护系统
电机综合保护系统为行走电机，旋转电机等装置提供电源，并对其进行控制和保护。它可进行过载，接地漏电，短路，缺相和欠压等保护。并可将故障信号输入从站ＰＬＣ输入模块中，ＰＬＣ控制器运算后发出指令控制电机，并将故障信号输出给主站
ＰＬＣ。
３系统软件的设计
软件设计由两部分组成，ＰＬＣ程序设计与上位机组态界面设计。
３．１
ＰＬＣ程序
监控系统有两种工作方式，远程控制方式与本
地控制方式。远程控制方式又可分为自动控制与手动控制。在远程自动控制方式下耙料机根据事先存储在ＰＬＣ内的程序自动控制启停，各种保护均投入；远程
手动控制方式下，监控室内的操作员从上位机发出启停指令，各种保护均投入。在本地控制方式下，操作员在耙料机行车操作台上手动按下启停和
动作按钮，仅通过从站ＰＬＣ控制耙料机。此时监控室上位机仅显示工作状况。
ＰＬＣ程序设计主要包括主站程序和从站程序两部分，主站程序仅负责与从站的通讯调用从站程序。子站程序包括各种工作方式下的启停控制程序，模拟量采集程序，数字开关量的采集、处理程序。故障诊断处理程序，与上位机通讯程序。
从站ＰＬＣ自动控制程序流程图如图２所示。
图２从站ＰＬＣ自动控制流程图
３．２上位机组态
上位机监控系统用于对耙料机的运行状况进行集中监控，工业控制计算机通过工业以太网与主站ＰＬＣ相连。上位机操作系统选用ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ，上位机监控软件选用ＷｉｎＣＣ６．１组态软件。上位机的主要功能是对耙料机的控制参数进行设置，监控耙料机的运行，绘制并保存重要参数变化曲线。上位机组态的使用大大方便了现场操作人员对设备的操作，由于化肥散装库必须全封闭，夏天的高温和刺激性气味使生产环境异常恶劣，系统改造后操作人员不必在现场行车内操作，只需在监控室内工控机上即可完成所有操作。同时维护人员的工作量也大大简化，以前耙料机的维护主要依靠维护人员经验，改造后通过组态实现故障的诊断可视化，所有重要数据曲线保存。上位机组态界面图如图３所示。
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进行升级改造，延长了耙料机的使用寿命，提高控制系统的可靠性，降低现场操作工人的劳动强度，方便故障诊断维修，实现了生产管理的可视化、网络化。经过调试和运行，本控制系统达到预期的控制要求，具有较高的可靠性，为企业节省了大量的人力物力，降低了生产成本。参考文献：
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结束语
【４】黄斌，杨晓兵．变频器、ＰＬＣ在门式耙料机上的应用【Ｊ】．大
本文采用ＰＬｃ对耙料机原有的继电器控制系统
氮肥＇２００４，（２７）：２９９—３０１?
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【上接第９６页】
图７过流保护程序流程图
显示、电流报警等功能。２．１主程序
首先初始化系统，即ＡＴ８９Ｓ５ｌ单片机系统的初始化，再对系统时间进行设置，调用按键处理子程序，判断是否有按键按下，若有就调用显示处理程序，显示处理程序在数码管上显示预置电压，由单片机控制的信号经Ｄ／Ａ转换后，通过检测电路判断
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是否短路，若短路则启动中断保护。否则，实现稳压输出。主流程图如图６所示。２．２过流保护程序
从数模转换电路转换出的信号，一路经过流检测电路，把检测到的信号，送入单片机最小系统进行处理，若过流，则蜂鸣器呜叫。过流保护程序流程图如图７所示。
３结束语
本设计以单片机为核心设计一种智能稳压电源，不但电路简单，结构紧凑，价格低廉，性能卓越。所研制的智能稳压电源可利用单片机设置周密的保护监测系统，确保电源运行可靠。输出电压采用数字显示，输入采用键盘方式，电源的外表美观，操作使用方便，具有较高的使用价值。
基于以上创新之处，该项目在海南省２００８“新卫杯”大学生电子设计竞赛中获得一等奖。
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基于PLC的耙料机自动控制系统
作者：曹成，于进杰， CAO Cheng， YU Jin-jie
作者单位：曹成,CAO Cheng(安徽理工大学电气与信息工程学院,淮
南,232001，于进杰,YU Jin-jie(蚌埠坦克学院,基础部电子教研室,蚌埠,233013刊名：制造业自动化
英文刊名：MANUFACTURING AUTOMATION年，卷(期：2010，32(1被引用次数：
0次
参考文献(4条
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