PLC在企业原料供应系统中的应用
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作者: 亚力坤.阿斯木
[摘 要]介绍了造纸类企业的自动生产线在原料供应系统改造工程中，可编程序控制系统的组成、特点、控制方式及系统软件设计，采用该控制系统后，解决了生产系统的薄弱环节，获得了良好的社会经济效益。针对这一情况，在实践教学中制定贴近工作岗位的教学模式。
[关键词]可编程序控制器(PLC)；原料供应系统；控制系统
原料供应系统是企业生产过程中的第一环节，其运行的稳定性直接影响着产品的产量和质量。在造纸类企业，根据系统的大小和配备设备的先进程度的不同，控制的环节略有差异。这里重点讨论一个大型自动生产线的原料供应系统采用PLc控制的改造过程，该系统主要由进料输送装置、削片装置、筛选装置、除灰、出料输送等装置组成，采用了西门子公司生产的S7―200系列产品对原继电控制系统进行了改造，完成了电气闭锁和安全监视工作，实现了远距离集中控制。
一、控制要求
根据原料的生产工艺和供应系统的特点，控制系统应具有以下功能：(1)实现集中和就地控制。在控制室即可控制整个系统的自动运行和停车，为了便于故障检修，在设备旁用手动按钮也可控制该设备的运行和停车；(2)各条预处理输送线应能单独控制，并能按设计好的程序开、停各装置，以适应生产及维修要求；(3)每条输送线间有联锁要求，当后续环节出现故障时，应能切断前面的输送线设备，并能发出声、光报警信号；(4)对进料输送装置电机要求能实现正、反转控制，削片装置发生堵转时，要求反转；(5)削片绕线电机要求能实现转子串电阻降压启动，串电阻制动停车；(6)在控制台上应能显示出各设备的运行状态，并在紧急时能够实现急停车；(7)模拟盘上要显示设备的起动、运行状态，对应的流水指示灯要呈现流动状态显示。
二、控制系统设计
根据控制对象对系统的控制要求和环境状况及工艺流程，为便于监视、操作和维护，明确哪些操作应由PLC来控制，哪些操作适宜于手动控制，并保持系统的可靠性和通用性，为将来扩展设备和整个系统的网络化控制、管理留有一定的余量。采用了功能比较强大，可靠性好的西门子s7―200系列的PLC产品，它适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。S7-200系列具有极高的性能／价格比，它的出色表现在以下几个方面：极高的可靠性、极丰富的指令集、易于掌握、便捷的操作、丰富的内置集成功能、实时特性、强劲的通讯能力、丰富的扩展模块。我们设计了原料供应控制系统，该系统主要由SIEMENS公司的S7-200可编程序控制器系列产品组成，采用了中央处理单元CPU226、扩展模块EM、变压器、24伏直流稳压电源、模拟盘及机旁控制箱等组成。
1.程序控制台。程控台是系统的主要设备，控制器、稳压电源及信号转换接口等均安装在台内，由于供料现场粉尘极大，工作环境很差，必须采取严格的防尘、防潮和防腐措施。台面设有集中操作键、运行及故障报警指示等，并按人机工程原理进行设计，操作简单易于掌握。
2.PLC控制器。可编程序控制器主要由中央处理单元(CPU)、存储器(RAM、ROM)、输出输入单元(I／O)、电源和编程器等几部分组成。采用循环扫描的工作方式，分别为内部处理、处理通信操作、程序输入处理、程序执行、程序输出等几个阶段。
3.现场控制箱。削片机是供料系统中的重点大型设备，由800千瓦的电机拖动，在这个设备旁安装了控制箱，控制箱内装有熔断器、继电器等，面版上有集中／就地转换开关及设备起／停按钮。正常运行时转换开关位于集中控制侧，由控制室进行集中控制；当出现故障或定期检修时，则转换到就地控制侧，并可由设备起／停按钮对单台设备进行紧急停机及设备检修后的试运行，故障排除后可将开关再恢复到集中控制。
4.模拟盘。造纸企业的原料供应链很长，占地面积很大，为方便及时的发现和查找设备故障，更快的恢复生产，当设备发生事故停机时，系统能够发出报警信号，在控制室设置了模拟显示盘，用流水指示灯显示各设备的运行状态。正常运行时指示灯设为流水状态，正常停车时指示灯设为熄灭状态，事故时和与因事故停车的设备，相对应的流水指示灯为全部闪烁状态。
三、系统软件程序设计
1.对控制软件的要求。控制系统采用通过就地控制箱上相应的转换开关来控制PLC，以实现联机集中控制和脱机就地控制两种方式，控制软件应完成以下任务：(1)正常输送原料时采用联机集中控制方式，并由PLC驱动现场相应设备的接触器，使设备投入运行。通过接触器的辅助接点，发出一个反馈信息给PLC，由PLC输出与该运行设备相应的信号给运行指示灯及模拟盘上的流水指示灯，显示出该设备及运行状态。(2)输送设备出现故障或集中控制系统维修时，采用脱机就地控制方式。当输送设备检修时，可就地实现单机起、停试运行，并由反馈信号驱动程控台及模拟盘上相应的信号指示灯，显示出该设备处于就地控制及检修状态。当检修结束后，将转换开关旋到集中控制侧。(3)集中控制系统检修时，可以通过就地控制实现现场设备的起停。(4)按序起动功能。即按工艺流程依次启动各设备，按逆顺停止各设备，这样不仅可以减少开机和停机故障的可能性，而且可以节省能源，降低成本。(5)生产流程动态显示功能。即在模拟盘上可以显示出整个生产线的流程，并动态显示每台设备的工作状态。(6)自动完善的系统自检测功能、保护、安全闭锁和抗干扰功能。
2.系统软件程序设计。根据控制系统对控制软件的要求，通过编程软件进行编制，采用模块化结构，即按不同功能将功能子程序分成若干个模块，此软件就由一个主程序模块和各预处理输送线起动模块、停车模块、故障处理模块组成。现只列出一条输送线的程序流程图，可编程序控制器先检查系统是否满足集中控制的各项要求，若系统处于切换到就地控制状态，则各台设备由手动进行控制，否则由控制器集中控制。系统在运行过程中时刻检测各入口的运行状态，有变化立即做出反应，在程序台上及模拟盘上显示出发生故障的设备并报警，直到中断运行。
四、安装维护注意事项
工业现场控制回路的干扰、信号线干扰、输入输出信号干扰以及执行机构不可靠因素很多，这些干扰将直接影响到PLC甚至这整个控制系统在工业现场中应用的安全性和可靠性，在安装时应高度重视，尽量远离强磁场及采取一些屏蔽、接地等措施。加强PLC的日常维护，也是大很有必要的，特别是工作环境恶劣的地方，如粉尘、空气中的腐蚀气体、潮湿、震动大的场所，一定要采取定期检查、清扫、干燥处理等相应措施，避免粉尘、潮湿空气造成短路及接线端子由于震动接触不良现象发生，这样可提高系统信号传输的准确性，增加PLC控制系统的控制的可靠性，避免由于机器误动作而造成的事故，减少经济损失。
该控制系统采用可编程序控制器PLC，并具有电气闭锁和安全监视功能。极大地提高了系统的运行可靠性，为生产的正常进行提供了有力的保障。实现了远距离集中控制，改善了操作工人的工作环境，减轻了劳动强度，程序便于维护，提高了生产效率和产品质量。
参考文献
[1]西门子公司，PLC s7―200编程手册，2001
[2]西门子公司，PLC s7―200安装说明，2001
[3]西门子系统原继电控制图纸及相关资料，1959
[4]周新容，电力系统通信技术的可行性技术研究与开发应用及相关的实施标准实用手册[M]，北京：中国电力信息出版社，2006
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