DIY“PLC學習模板”，助力礦井自動化

（中國華能集團華亭煤電股份有限公司硯北煤礦機電動力科，甘肅 平?jīng)?744100）

1 制作背景

礦井下條件和環(huán)境復雜、惡劣，往往需要多臺設備聯(lián)絡使用才能實現(xiàn)實際控制和保護，對電氣控制系統(tǒng)維護也帶來很大的不便[1]。隨著電子技術集成化，智能化技術的普及使用，煤礦井下電氣設備控制系統(tǒng)已逐漸實現(xiàn)自動化、智能化（即PLC控制）。

PLC是在傳統(tǒng)的順序控制器的基礎上引入了微電子技術、計算機技術、自動控制技術和通訊技術而形成的一代新型工業(yè)控制裝置，目的是用來取代繼電器、執(zhí)行邏輯、記時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性的程控系統(tǒng)。PLC是一種數(shù)字運算操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計，它采用可編程序的存貯器，用來在其內(nèi)部存貯執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字的、模擬的輸入和輸出，控制各種類型的機械或?qū)嵤┥a(chǎn)作業(yè)。PLC具有通用性強、使用方便、適應面廣、可靠性高、抗干擾能力強、編程簡單等特點[2]。PLC程序既有生產(chǎn)廠家的系統(tǒng)程序，又有用戶自己開發(fā)的應用程序，系統(tǒng)程序提供運行平臺，同時，還為PLC程序可靠運行及信息與信息轉(zhuǎn)換進行必要的公共處理，用戶程序由用戶按控制要求設計。

對我們礦山企業(yè)來說，操作復雜，周圍環(huán)境惡劣，井下電器控制要求多點控制，保護齊全，對于傳統(tǒng)繼電器控制系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)合控制，保護，輸出需要多臺設備聯(lián)合組裝使用，存在很大的不便；PLC控制慢慢升入煤礦電氣系統(tǒng)，實現(xiàn)了輸入，保護，輸出復雜控制于一體，便于操作與維護。但對PLC控制系統(tǒng)的學習一直是我們的一大難題，這也是一直制約著PLC控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，無法維修與解除故障，需要請廠家人員來礦處理后才能排除故障[3]。鑒于這種情況，作者萌生出了制作模板的想法，制作模板，對于我們學習PLC控制很直觀便捷，也便于我們對于一些PLC控制在線模擬實踐。只要我們加以學習和實踐模擬會很快對PLC新技術的普及和維護。

2 DIY“PLC學習的模板“

首先作者在網(wǎng)上購買PLC學習配件（圖1），利用空閑時間制作了PLC控制系統(tǒng)學習的模板，在此介紹兩例。

圖1 購買PLC學習配件

2.1 DIY電機正反轉(zhuǎn)PLC控制學習模板

DIY時，作者應用經(jīng)驗設計法，經(jīng)過不斷修改和反復調(diào)試，終于達成較為滿意的效果，如圖2所示，具體制作如下：

（1）空氣開關，實現(xiàn)對24V電源模塊和PLC供電220V電源隔離。

（2）24V電源模塊，給PLC輸入，輸出和輸出繼電器提供24V控制電源，24V屬于安全電壓，便于設備和人身安全操作，保護。

（3）PLC采用西門子S7-200（CPU224）PLC提供14點輸人和10點輸通道，一組模擬量輸入輸出端口，9針2組通訊端口，可以實現(xiàn)和電腦和觸摸屏通訊。這款PLC也是我們初學者最適合的一款PLC。

（4）PLC輸入按鈕作者采用1個轉(zhuǎn)換開關和5個按鈕，轉(zhuǎn)換開關可以實現(xiàn)多個控制模式轉(zhuǎn)換，按鈕實現(xiàn)輸入控制和返回，位置傳感器等保護給PLC輸入系統(tǒng)。

（5）PLC輸出繼電器，作者采用24V中間繼電器模擬控制輸出，8路輸出，繼電器采用發(fā)光顯示繼電器，可以直觀觀察PLC輸出系統(tǒng)。

圖2 DIY的電機PLC學習模板

2.2 DIY運料小車控制系統(tǒng)PLC控制學習模板

首先分析循環(huán)小車的工藝要求，如圖3所示，通過PLC控制循環(huán)小車在SQ1到SQ4這4個位置循環(huán)往返運行，滿足實際生產(chǎn)使用需要。

圖3 小車工作示意圖

具體設計制作如下：

（1）進行PLC選型；同前也采用經(jīng)驗設計法，PLC仍選擇西門子的S7-200普通PLC，繼電器或者晶體管輸出都可以，共使用了7路數(shù)字里輸入，4路數(shù)字量輸出，沒有使用模擬量輸入和輸出，也沒有使用特殊的輸入例如高速計數(shù)，特殊的輸出例如高速脈沖輸出[4,5]。

根據(jù)點數(shù)，故選擇S7-224 PLC，使用的是交流電源，包含了14路數(shù)字量的輸入以及10路繼電器的輸出，以上完全可以滿足了本次系統(tǒng)的控制所需。

（2）確定PLC輸入和輸出接線圖（圖4）以及相應設備的數(shù)量種類等（表1）。

圖4 PLC輸入和輸出接線圖

表1 器件清單

（3）進行控制流程圖設計（圖5），編制控制程序。

圖5 程序流程圖

梯形圖程序

ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1

TITLE=

BEGIN

Network 1

//自動運行指示燈

圖6 自動運行指示燈網(wǎng)絡系統(tǒng)

語句表程序

ORGANIZATION_BLOCK主程序:OB1

TITLE=

BEGIN

Network 1

//自動運行指示燈

LD I0.0

O Q0.2

AN M2.0

AN I0.6

=Q0.2

（4）系統(tǒng)調(diào)試。

3 應用實施及經(jīng)濟效益

通過DIY的PLC學習模板，能夠在職工培訓時進行現(xiàn)場PLC知識的學習，使職工掌握簡單的PLC控制原理，模擬實驗可以增加職工熟悉編程基本原理，判定并排除一般故障。

這樣免除了一有點小故障就干瞪眼，只能等專家高手來的尷尬情形，激發(fā)了工友們爭先排故維修的場景，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益，如節(jié)省了專業(yè)培訓費、專家指導費、外請行家故障維修費用等。

綜上所述，DIY的PLC控制系統(tǒng)學習模板確實帶來了明顯的好處，但限于本人的水平，有很多問題還沒有徹底解決，需要和工友們繼續(xù)探索。