西門子6ES7517-3AP00-0AB0銷售近年我國不少礦山企業為了實現高效、節能、環保等各方面日益增長的要求，積極進行設備的更新改造。某金礦在碎礦生產環節引進了Nordberg HP圓錐破碎機，以進一步優化生產指標和提高效率。但是該礦原先采用的碎礦生產控制系統是以人工操作為主的常規繼電器控制方式，自動化水平低，對生產過程的各種信息缺乏有效的監控手段，不能及時響應各種情況，加上電氣設備老化，故障率高，維護頻繁，嚴重制約了新裝備生產效率的發揮。因此，需要對原有控制系統一并進行改造。可編程控制器（PLC）作為一種*的工業自動控制裝置，具有功能強大、編程靈活、調試使用方便，且性價比高等眾多優點，特別是它適應各種工業環境的能力和高可靠性，使它得到廣泛的應用。因此在本改造項目中，決定采用PLC來改造并擴展原有控制系統的功能，設計生動直觀、功能豐富的監控流程畫面，實現生產過程信息的集中顯示和處理。

2 工藝與控制要求

某金礦碎礦工藝為三段一閉路流程：原礦首先從原礦倉通過重型板式給礦機送入鄂式破碎機進行粗碎，然后由1# 皮帶給入標準圓錐破碎機進行中碎，再經2# 皮帶給入振動篩，篩上產品經3# 皮帶返回短頭圓錐破碎機進行細碎，細碎產品匯入2# 皮帶，與振動篩構成閉路;篩下合格產品由4# 皮帶送至粉礦倉。在控制上主要是對破碎、篩分及輸送設備的起/?？刂?、聯鎖控制及保護，以及對設備運行狀態和關鍵參數的監測記錄，包括：①重板給礦機、鄂式破碎機、2臺圓錐破碎機、振動篩及4臺皮帶設備的電機起?？刂?、電機過載（熱繼電器狀態）的監測及自動聯鎖;②2個圓錐破碎機稀油站、自動除鐵裝置、及3臺除塵風機起?？刂坪凸ぷ鳡顟B監測;③粉礦倉超聲波料位計的信號監測;④控制室與現場各車間聯絡的聲光警示信號。

本次改造還增加了以下項目：⑤鄂式破碎機、2臺圓錐破碎機和軸瓦溫度監測;⑥2臺圓錐破碎機的電機工作負荷電流監測，以實現恒定負荷控制;⑦1#和3#皮帶安裝電子皮帶秤和變頻器，以實現給礦量控制;⑧控制室原有集中操作臺和設備就地開關保留，和PLC控制系統通過轉換開關進行工作方式切換。

3 系統硬件配置

根據前述控制要求，在充分考慮了系統的可靠性、穩定性、通用性基礎上，確定本監控系統采用集中式的控制結構，分為3級：過程監控站、PLC控制器和現場電氣驅動和信號檢測。PLC控制器選用西門子SIMATIC S7-300，該型PLC技術成熟可靠，應用廣泛，具有功能強、速度快、模塊化等特點，具體配置為：CPU314，帶有MPI接口，配64k EPROM存儲卡做程序掉電保護;16通道DI模塊SM321，5個;16通道DO模塊SM322，3個;8通道AI模塊SM331，2個;4通道AO模塊SM332，1個;考慮系統的總點數和今后擴展的需要，配置了1個擴展機架，主機架和擴展機架之間通過通信模塊IM360和IM361通信。監控站采用研華工控機，運行澳大利亞的CitectSCADA過程監控組態軟件。S7-300和監控站計算機的通信采用MPI接口，在上位機中安裝CP5613通訊卡，通過MPI電纜進行連接。

4 PLC控制功能設計

PLC程序是實現整個系統功能的核心，設計內容較多，下面主要介紹生產設備的起停聯鎖邏輯控制和破碎機恒定負荷控制。

4.1設備起停聯鎖邏輯控制

碎礦設備控制具有以下特點：逆流程起動西門子6ES7517-3AP00-0AB0銷售，即先起動4 # 皮帶機，后起動重板給礦機;順流程停機，即先停重板給礦機，后停4 # 皮帶機，并根據皮帶速度、長度加以延時間隔，以免發生堆料的現象。為保護設備及人員安全，還需要滿足較為復雜的聯鎖關系：①當皮帶機、振動篩、圓錐破碎機、顎式破碎機中任一設備發生非正常停車或嚴重故障時，立即停止上游設備的運行，下游設備保持原工作狀態不變;當重板給礦機、除塵器和除鐵裝置等輔助設備發生故障跳閘時，只向主控室發出故障信號，而不中斷系統的運行;②重要設備如圓錐破碎機等受到監測的軸瓦溫度、電機負荷電流和稀油站工作參數信號也參與聯鎖，在信號超*自動停機，以防止設備受損;③根據皮帶機系統的故障性質，進行緊急停機、順序停機或發出聲光報警;④在監控站畫面上及操作臺都設有“緊急停止”按鈕，當出現重大險情和故障時，操作“緊急停止”按鈕能立即停止全線設備。

系統從安全可靠、靈活高效的原則出發，設置3種控制方式：①計算機控制方式，正常生產時使用，操作員在監控站畫面實現設備聯動或單動;②操作臺控制，是保留系統原來的操作方式，作為監控站失效時的備用;③就地控制，可以用機旁電氣開關實現設備的起/停，滿足設備檢修、試車、緊急事故處理的需要;在PLC柜上設有轉換開關和轉換預置按鈕，可在3種控制方式間進行任意轉換。

通過對上述控制功能和PLC各個輸入輸出信號的仔細分析，確定出單臺設備的控制邏輯，利用西門子STEP7編程軟件編寫出梯形圖（LAD）程序，見圖1。其中，K為控制設備起/停的PLC輸出信號，Y為啟動邏輯信號，T為停止邏輯信號，由以下信號按一定邏輯關系產生：L ，與該設備有聯鎖關系的其他設備運行狀態;S1，上臺設備啟動后延時觸發信號;S2，轉換開關處于計算機控制方式;S3，監控畫面單動/聯動方式選擇按鈕，“1”為聯動，“0”為單動;S4，監控畫面單動按鈕;S5，控制方式預轉換按鈕;S6，轉換開關狀態，為“1”表示處于就地控制;S7，設備正在運行狀態，是中間繼電器信號;B1，聯動停止信號，由上臺設備停止后觸發產生;B2，監控畫面停止按鈕;D1，預轉換過程結束信號，“1”表示轉換結束，由定時器延時觸發;B3，監控畫面緊急停止按鈕;B4，操作臺緊急停止按鈕;S8，與該設備存在聯鎖關系的其他設備運行狀態;S9，該設備PLC控制輸出狀態，為“1”表示PLC控制線路接通。

4.2 破碎機恒定負荷控制