毕业设计--焦化推焦车PLC程序设计.doc

毕业设计（论文）-焦化推焦车PLC程序设计 江苏科技大学南徐学院本科毕业论文焦化推焦车PLC控制程序设计Coking pushing car PLC program design摘要随着科技的不断进步和发展，现代化的管理方式越来越广泛地应用于各个领域，而在冶金炼焦行业中，由于其工艺过程的特性加上几十年来生产管理的习惯方式，使其在自动化控制管理方面，无论是生产设备还是控制方式，均落后于其他行业。，因此根据我国的实际情况，研究焦化推焦车的PLC控制系统十分必要。本论文是以西门子S7-200 PLC可编程控制器为基础，利用STEP7-Micro软件实现PLC程序的编译调试，从而实现了焦化推焦车的PLC控制。论文重点详解了焦化推焦车运行的流程以及各段流程的PLC控制过程，并且设计了使用西门子PLC S7-200控制焦化推焦车的程序。该程序实现了：焦化推焦车走行的前行、后退和速度变化的控制；炉门的移门、提门和举门运动的顺序控制；焦化推焦车推焦的前行、后行和速度变化的控制； 本程序将PLC控制与变频调速应用于焦化推焦车控制系统中，保证推焦车的安全稳定运行，保证推焦工作人员的安全，提高生产运行安全可靠性，降低操作管理人员的劳动强度，减少生产人员提高劳动价值，实现设备控制的现代化发挥了积极作用。关键词：焦化推焦车；PLC控制；程序设计；AbstractAlong with the science and technology progress and development, modern management mode are widely applied in various fields, but the coking industry in metallurgy due to the characteristics of process and production management always make its way in the habit of automation management, production equipment or control mode in decades, so its are behinds other industries. Therefore, according to the actual conditions of our country, it is very necessary for the research of coking pushing car of PLC control system.This paper based on Siemens S7-200 PLC programmable controller, and using the Micro software STEP7 - PLC program compiles and debugging to realizes the control of coking pushing car by PLC. The key point of this papers is the coking pushing car running process and the process of each process and design of PLC control, and devise the control of coking pushing car program buy Siemens S7-200 PLC. This program have many functions .First coking pushing car go back and do, the speed control. Second, the sequence control of door movement .The last, coking pushing car pushing go back and do, the speed control.This program will be controlled by PLC and inverter application in coking pushing vehicle control system, ensure pushing cars for the safe and stable operation, ensure the safety of workers at pushing, improve the production safety of operation reliability and operation management, reduce the labor intensity of production personnel to improve labor value, realize play a positive role in the modern equipment control.Keywords: coking pushing car; the control of PLC；program design；第一章 绪论11.1 选题的背景与意义11.2 推焦车行业的发展趋势11.3 本论文的主要内容2第二章 可编程序控制器及其编辑语言32.1可编程序控制器3 PLC的定义3 PLC的发展4 PLC的分类5 PLC的优点5 PLC的基本结构6 PLC的工作方式82.2可编程序控制器的编程语言9 PLC编程语言特点9语言10 助记符语言11能图11 顺序功能图11 高级语言12第三章 基于PLC焦化推焦车的控制系统133.1 系统简介13 系统的组成13 控制方式13 PLC系统的特点13 PLC在焦炉车辆上的应用14 控制功能153.2 控制系统的流程16走行流程16 焦炉门控制流程17 焦化推焦车推焦流程203.3 系统的配置21 系统的硬件配置21 系统的软件结构24 梯形图主要部分说明25结 论37致 谢38参考文献39第一章 绪论1.1 选题的背景与意义炼焦行业是一个特殊的行业。由于现场环境恶劣、连续作业、劳动密集型强、事故的突发性大等因素，使炼焦装备技术的自动化显得尤为重要。过去我国焦化工业所采用的粗放型生产控制模式己经无法满足当前的生产需要，而且生产中隐藏着许多不安全因素。如果焦车定位精度不够高，不仅影响生产的效率，在推焦的过程中也容易造成红焦落地的重大事故。所以采用精确可靠的节约型生产模式是我国焦化工业的发展方向，也是摆在科研工作者面前的一个重要课题。推焦车，拦焦车采用PLC控制、液压传动，并且增加了头尾焦处理、余煤回送、炉门炉框清扫等。该系统的结构主要包括两部分：定位与连锁系统和通讯系统。其数字定位系统是通过数据网络并行交互来控制焦炉机车变频器，从而控制机车以一定的速度运行；无线通信采用频率范围为420470MHz PLC问世以来，尽管时间不长，但发展迅速。为了使其生产和发展标准化，美国电气制造商协会NEMA（National Electrical Manufactory Association）经过四年的调查工作，于1984年首先将其正式命名为PC（Programmable Controller），并给PC作了如下定义： “PC是一个数字式的电子装置，它使用了可编程序的记忆体储存指令。用来执行诸如逻辑，顺序，计时，计数与演算等功能，并通过数字或类似的输入/输出模块，以控制各种机械或工作程序。一部数字电子计算机若是从事执行PC之功能着，亦被视为PC，但不包括鼓式或类似的机械式顺序控制器。” 以后国际电工委员会 IEC 又先后颁布了PLC标准的草案第一稿，第二稿,并在1987年2月通过了对它的定义： “可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算,顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关外部设备，都按易于与工业控制系统联成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。”总之，可编程控制器是一台计算机，它是专为工业环境应用而设计制造的计算机。它具有丰富的输入/输出接口，并且具有较强的驱动能力。但可编程控制器产品并不针对某一具体工业应用，在实际应用时，其硬件需根据实际需要进行选用配置，其软件需根据控制要求进行设计编制。 PLC的发展虽然PLC问世时间不长，但是随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也迅速发展，其发展过程大致可分三个阶段：一、早期的PLC（60年代末70年代中期） 早期的PLC一般称为可编程逻辑控制器。这时的PLC多少有点继电器控制装置的替代物的含义，其主要功能只是执行原先由继电器完成的顺序控制，定时等。它在硬件上以准计算机的形式出现，在I/O接口电路上作了改进以适应工业控制现场的要求。装置中的器件主要采用分立元件和中小规模集成电路，存储器采用磁芯存储器。另外还采取了一些措施，以提高其抗干扰的能力。在软件编程上，采用广大电气工程技术人员所熟悉的继电器控制线路的方式梯形图。因此，早期的PLC的性能要优于继电器控制装置，其优点包括简单易懂，便于安装，体积小，能耗低，有故障指使，能重复使用等。其中PLC特有的编程语言梯形图一直沿用至今。二、中期的PLC（70年代中期80年代中，后期） 在70年代，微处理器的出现使PLC发生了巨大的变化。美国，日本，德国等一些厂家先后开始采用微处理器作为PLC的中央处理单元 CPU 。这样，使PLC得功能大大增强。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I/O模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了一定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大。 三、近期的PLC（80年代中、后期至今） 进入80年代中、后期，由于超大规模集成电路技术的迅速发展，微处理器的市场价格大幅度下跌，使得各种类型的PLC所采用的微处理器的当次普遍提高。而且，为了进一步提高PLC的处理速度，各制造厂商还纷纷研制开发了专用逻辑处理芯片。这样使得PLC软、硬件功能发生了巨大变化。 PLC的分类 小型PLC的 I/O点数一般在128点以下，其特点是体积小、结构紧凑，整个硬件融为一体，除了开关量I/O以外，还可以连接模拟量I/O以及其他各种特殊功能模块。它能执行包括逻辑运算、计时、计数、算术运算、数据处理和传送、通讯联网以及各种应用指令。 中型PLC采用模块化结构，其I/O点数一般在2561024点之间。I/O的处理方式除了采用一般PLC通用的扫描处理方式外，还能采用直接处理方式，即在扫描用户程序的过程中，直接读输入，刷新输出。它能联接各种特殊功能模块， 通讯联网功能更强，指令系统更丰富，内存容量更大，扫描速度更快。 一般I/O点数在1024点以上的称为大型PLC。大型PLC的软、硬件功能极强。具有极强的自诊断功能。通讯联网功能强，有各种通讯联网的模块，可以构成三级通讯网，实现工厂生产管理自动化。大型PLC还可以采用三CPU构成表决式系统，使机器的可靠性更高。 PLC的优点可编程控制器PLC对用户来说，是一种无触点设备，改变程序即可改变生产工艺。目前，可编程控制器已成为工厂自动化的强有力工具，得到了广泛的推广应用。可编程控制器是面向用户的专用工业控制计算机，具有许多明显的特点。 1 可靠性高，抗干扰能力强高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造。内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。列如西门子公司生产的S7系列PLC平均无故障时间高达30W小时。一些使用沉余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC带有硬件故障自我检测功能，出现故障时可及时发出警报信息。在应用软件中，应用者还可以编入外围器件的故障指自诊断程序，使用系统中除PLC以外的电路及设备也获得故障自诊断保护。这样，整个系统具有极高的可靠性也就不奇怪了。 2 配套齐全。功能完善，适用性强PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变的非常容易。 3 易学易用，深受工程技术人员欢迎PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受，梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。 4 系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造PLC用存储逻代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为减缩，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。 5 体积小，重量轻，能耗低以超小型PLC为列，新近出产品的品种底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗仅数瓦。由于体积小，很容易装入机械内部，是实现机电一体化的理想控制设备。 PLC的基本结构 可编程序控制七是以微处理器为核心的用作数字控制的专用计算机，因此无论何种形式的可编程序控制器，气息统构成、工作方式均有相似之处。PLC主要由中央处理单元、存储器、输入输出电路、电源和一些其它电路构成。图2-1为可编程序控制器的结构示意图。（1）中央处理单元 CPU 中央处理单元 CPU 是PLC的控制中枢。它按照PLC系统程序赋予的功能接收并存储从编程器键入的用户程序和数据；检查电源、存储器、I/O以及警戒定时器的状态，并能诊断用户程序中的语法错误。当PLC投入运行时，首先它以扫描的方式接收现场各输入装置的状态和数据，并分别存入I/O映象区，然后从用户程序存储器中逐条读取用户程序，经过命令解释后按指令的规定执行逻辑或算数运算的结果送入I/O映象区或数据寄存器内。等所有的用户程序执行完毕之后，最后将I/O映象区的各输出状态或输出寄存器内的数据传送到相应的输出装置，如此循环运行，直到停止运行。 为了进一步提高PLC的可靠性，近年来对大型PLC还采用双CPU构成冗余系统，或采用三CPU的表决式系统。这样，即使某个CPU出现故障，整个系统仍能正常运行。（2）存储器可编程序控制器中的存储器包括系统存储器和用户存储器。系统存储器中存放系统程序。系统程序包括自诊断程序和监控程序，它是由PLC制造厂提供给用户并固化在只读存储器ROM中的系统管理程序。 用户存储器存放用户程序。用户程序是使用者根据PLC应用系统的控制要求编写的符合该PLC语法规则的一组控制程序。（3）输入输出单元 输入输出单元是PLC 与被控系统传递输入输出信号的接口电路。被控系统的按钮、行程开关等主令电器和各种传感器的开关状态PLC的各个输入接点通过输入电路进入PLC。PLC的运算结果通过输出电路驱动接触器、电磁阀、指示灯等外部器件。（4）电源 PLC电源为PLC的CPU、存储器以及输入输出单元提供各自所需的直流电压。PLC一般直接接入220V单相交流电源，因此PLC内部必须具有降压、整流、滤波、稳压等环节构成的电源。（5）编程器 编程器是可编程序控制器的一个附件，用于向PLC的用户存储器写入或读出用户程序，也可以对用户程序进行修改或编辑。PLC运行时，可通过编程器测试、监控PLC的输入输出接点及其他内部资源的状态。 PLC的工作方式可编程序控制器是在系统程序的控制下按扫描的方式工作，即顺序循环工作方式。每一循环为一个扫描周期，每一个扫描周期包括自诊断、输入处理、程序处理、输出处理和通信等5个阶段，如图22所示。PLC在加电后和每一个扫描周期之初都要执行自诊断程序。自诊断程序包括系统软件和应用程序的检验，存储器和CPU的测试，总线检测等。如出现异常，PLC将作出相应的处理并停止运行。在一个周期结束之前，PLC进入与编程器及上位机或下位机的通讯阶段。在与编程器通讯过程中，编程器把编程和修改的参数发给PLC，把要显示的状态、数据、错误码等发送给编程器进行相应显示。若有与上位机或下位机的通讯请求的话，PLC将接收上位机发送来的指令并进入相应的操作，并将PLC和现场输入输出接点状态、各种数据参数发送给上位机或下位机。除自诊断和通讯2个阶段之外，在一个周期中，PLC面向用户，完成控制任务的是输入处理、程序处理和输出处理3个工作阶段。2.2可编程序控制器的编程语言 PLC编程语言特点 PLC的编程语言与一般计算机语言相比，具有明显的特点，它既不同于高级语言，也不同与一般的汇编语言，它既要满足易于编写，又要满足易于调试的要求。目前，还没有一种对各厂家产品都能兼容的编程语言。如公司的产品有它自己的编程语言，公司的产品也有它自己的语言。但不管什么型号的PLC，其编程语言都具有以下特点：1. 图形式指令结构：程序由图形方式表达，指令由不同的图形符号组成，易于理解和记忆。系统的软件开发者已把工业控制中所需的独立运算功能编制成象征性图形，用户根据自己的需要把这些图形进行组合，并填入适当的参数。在逻辑运算部分，几乎所有的厂家都采用类似于继电器控制电路的梯形图，很容易接受。如西门子公司还采用控制系统流程图来表示，它沿用二进制逻辑元件图形符号来表达控制关系，很直观易懂。较复杂的算术运算、定时计数等，一般也参照梯形图或逻辑元件图给予表示，虽然象征性不如逻辑运算部分，也受用户欢迎2. 明确的变量常数：图形符相当于操作码，规定了运算功能，操作数由用户填人，如：K400，T120等。PLC中的变量和常数以及其取值范围有明确规定，由产品型号决定，可查阅产品目录手册。3. 简化的程序结构：PLC的程序结构通常很简单，典型的为块式结构，不同块完成不同的功能，使程序的调试者对整个程序的控制功能和控制顺序有清晰的概念。4. 简化应用软件生成过程：使用汇编语言和高级语言编写程序，要完成编辑、编译和连接三个过程，而使用编程语言，只需要编辑一个过程，其余由系统软件自动完成，整个编辑过程都在人机对话下进行的，不要求用户有高深的软件设计能力。5. 强化调试手段：无论是汇编程序，还是高级语言程序调试，都是令编辑人员头疼的事，而PLC的程序调试提供了完备的条件，使用编程器，利用PLC和编程器上的按键、显示和内部编辑、调试、监控等，并在软件支持下，诊断和调试操作都很简单。总之，PLC的编程语言是面向用户的，对使用者不要求具备高深的知识、不需要长时间的专门训练。例如所示的继电器控制电路，用PLC完成其功能的梯形图如图 。图1-5 继电器控制电路图和梯形图与继电器-接触器电路比较，梯形图程序有以下特征：梯形图虽然沿用了继电器-接触器电路的一些名称，如输入继电器、输出继电器、辅助继电器等。但这些继电器不是真实的物理继电器，而是用户程序存储器中数据存储单元，是“软继电器”。通过存储单元的状态变化（“1”或“0”）来表示相应继电器的“通”或“断”。梯形图中的触点仍然使用继电器-接触器电路的动合触点和动断触点，这些触点的通断状态，由相应的继电器线圈是否得电或断电决定，即由相应的存储单元的状态决定。在梯形图中，左侧的垂线为逻辑母线，每个支路从母线开始，经过触点到线圈或其他输出元件结束。梯形图中各触点的数量是没有限制的，因为它们是对元件映像寄存器中各个基本单元状态，按照程序逻辑关系，依次读取出来，进行逻辑运算的。梯形图中程序的执行顺序是逐行逐句顺序执行的，与继电器-接触器控制电路的并行工作方式不同。 助记符语言助记符语言是PLC的命令语句表达式。用梯形图变成虽然直观、简便，但要求PLC配置较大的显示器方可输入图形符号，这在有些小机型上长难以满足，故需借助助记符语言。应该指出的是，不同型号的PLC，其助记符语言也不同，但其基本原理是相近的。编写时，一般先根据要求编制梯形图，然后再根据梯形图转换成助记符语言。PLC中最基本的运算是逻辑运算，最常用的指令是逻辑运算指令，如与、或、非等。这些指令再加上“输入”、“输出”、“结束”等指令，就构成了PLC的基本指令。能图 逻辑功能图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言，它用了逻辑功能符号组成的功能块图来表达控制图来表达控制逻辑。改编程语言用类似与门、或门和非门的方框来表示输入信号与输出信号以及其他位元件的逻辑运算关系。 顺序功能图 顺序功能图是一种采用顺序功能符号和功能图块来表达控制过程的程序，它用来编程顺序控制类程序。它包含步、任务、转换3个要素。顺序功能编程法可将一个复杂的控制过程分解为相互联系的工作单元，对这些工作单元的功能分别处理后就可以实现对整体系统的控制。 高级语言 为了增强PLC的数学运算、数据处理、图表显示、报表网络通信等功能，方便用户的使用，许多大中型PLC配备了PASCAL、BASIC、C等高级编程语言。与梯形图相比，高级语言有两个很大的优点：一是能实现复杂的控制；二是可以向计算机一样进行结构化编程。第三章 基于PLC焦化推焦车的控制系统3.1 系统简介 系统的组成焦化推焦车PLC控制系统由计算机、可编程控制器 PLC 、行程开关、变频器MM440、液压泵、液压阀、PLC扩展模块、制动电机和风机等组成。系统通过操作台、行程开关上的开合实现PLC的信号输入，通过PLC的信号输出实现对变频器的控制和液压阀的控制，通过变频器的输出信号控制电机运行。整个系统在各个部分的紧密结合下实现对推焦电机的安全有效控制。 控制方式设计上从安全、可靠、方便简洁原则出发系统控制分2个层次：操作台控制：在工作人员的控制操作台上，有控制焦化推焦车所有运行状态的按钮和各个运行状态提示灯。操作台控制为工作人员提供了简单、快捷、安全的操作平台，使推焦车的控制更方便、安全的运行。配电柜中心控制：在配电柜里，也有焦化推焦车运行状态的提示灯和控制按钮。配电柜控制为工作人员的检修、维护、调试提供了方便快捷的操作平台，使推焦车的检修、维护更加方便。 PLC系统的特点PLC控制系统采用优秀的上位机软件作为操作和监控的人机界面，利用开放的工业以太网或PROFIBUS现场总线实现现场信息采集和系统通信，采用控制站来实现过程控制，以灵活多样的分布式IO接收现场传感检测信号。PLC系统具有以下特点：一是高度的可靠性和稳定性；二是高速度、大容量的控制站；三是集中的、从上到下的组态方式；四是集中的、友好的人机界面；五是开放的结构，可以同管理级进行通信；六是同现场总线技术融为一体。 PLC在焦炉车辆上的应用 1 PLC系统联锁动作的控制:PLC在焦炉车辆联锁控制中是保障机车安全操作的必要条件，通过PLC联锁，大大降低了工人的劳动强度。其主要联锁工艺如下：摘门联锁：允许推焦车摘门 推焦车摘门机构对准计划推焦炭化室的中心位置 在规定允许范围内 +当前时间离计划时问在规定允许范围内。允许拦焦车摘门 拦焦车摘门机构对准计划推焦炭化室的中心位置 在规定允许范围内 +当前时间离计划时间在规定允许范围内。推焦联锁：一级允推 推焦车、拦焦车、熄焦车对准计划推焦炭化室的中心位置 在规定允许范围内 +拦焦车导焦栅到位 闭锁 +熄焦车卸焦门关闭+当前时间离计划时间在规定允许范围内。二级允推：一级允推+拦焦车确认+熄焦车确认。平煤联锁：允许平煤：推焦车对准平煤中心位置 在规定允许范围内 +装煤车允许平煤+小炉门打开。装煤联锁：允许开盖 装煤车对准计划推焦炭化室 已推完焦 的中心位置 在规定允许范围内 +机、焦侧炭化室炉门关闭。允许装煤 装煤车对准计划推焦炭化室 已推完焦 的中心位置 在规定允许范围内 +已开盖+机、焦侧炭化室炉门关闭。允许取煤 装煤车对准任一取煤口的中心位置 在规定允许范围内 。 2 PLC系统对焦炉车辆动作的控制推焦车、拦焦车：推焦动作和平煤动作在接焦操作完毕后，根据实际设定的工艺流程和串序方式 或计划炉号 ，由PLC控制机车自动行走到下一计划炉号，并一次定位在规定允许范围内的位置。装煤车：装煤操作完毕后，装煤车自动行走并定位到电子秤位置 规定允许范围，此时向网关PLC发送称重信号 ；称皮重完毕后，装煤车自动行走并定位到取煤位置 规定允许范围 ，取煤完毕后，装煤车自动行走并定位到电子秤位置 规定允许范围；此时向网关PLC发送称重信号 ；称毛重完毕后，根据实际设定的工艺流程和串序方式 或计划炉号 ，机车自动行走到下一计划炉号，并一次定位在规定允许范围内的位置。熄焦车：位置判断是否熄焦 行程开关 ，定位熄焦、定位接焦。接焦完毕后，熄焦车自动行走并定位到熄焦位置 规定允许范围 ；熄焦完毕后，熄焦车自动行走并定位到计划卸焦位置 规定允许范围 ；卸焦完毕 控制功能（1） 推焦车走行启动推焦车的走行启动是利用PLC控制MM440变频器，实现推焦车走行的前后运动和走形速度的控制。（2） 推焦车走行停止推焦车走形停止有三种方式：a、正常停止：正常运行时，推焦车上的走行停止开关和推焦车走行轨道上的行程开关可以控制推焦车正常停止。b、故障停止：当前端控制单元检测到设备故障时，PLC上的自动保护装置和变频器上的保护装置会自动启动，从而实现推焦车走行的停止。c、紧急停止：系统出现紧急情况时，可通过操作台的紧急按钮，立即停止所有运行中的设备，以保证系统和人员的安全。（3） 推焦车走行控制系统和焦炉门的控制系统、推焦车推焦系统的联锁推焦车走行控制系统和焦炉门的控制系统、推焦车推焦系统，只能有一个系统处于运行状态，并且每一个系统都有其各自的走行和停止。如果要控制三个系统的有序运行，就必须要对各个系统的行程开关进行逻辑编程，以保证推焦车能够正常有序的运行。当推焦车走到焦炉门前时自动停止，停止之后炉门的运动才可以进行，只有焦炉门的举门运动结束后推焦系统才可以运行。如果推焦车没有运行到位，则焦炉门的一切操作都将无效；如果焦炉门的举门没有结束对推焦车推焦的的一切操作都将无效；焦炉门的运动也要按照严格的顺序运行，即先移门再提门最后举门。如果移门前行没有结束则举门和提门都无效，如果提门上行没有结束则举门无效，如果举门上行没有结束则举门下行无效，如果举门下行没有结束则提门无效，如果提门下行没有结束则移门无效。由于三个系统的正常运行时推焦安全运行的保证，以上的过程是推焦PLC控制程序编辑的基本依据。3.2 控制系统的流程焦化推焦车运行的一般流程为：焦化推焦车走行焦炉门的控制焦化推焦车进行推焦。该控制系统的工作主要分为三块：焦化推焦车走行、焦炉门的控制和焦化推焦车推焦。控制系统的流程图如下:图3.1 焦化推焦车控制系统流程图走行流程推焦车的走行，即通过PLC控制推焦车上的走行电机的正反转和停止的过程。当对推焦车走行电机通电后，为了保证推焦车走行的安全，推焦车的走行电机并没有立即运动，此时推焦车走行的预警装置启动。当推焦车的启动按钮闭合时，推焦车开始向前运行，当推焦车运行到炉门时或者推焦车走行停止按钮闭合时，推焦车停止运动。在推焦车走行的过程中，为了保证走行的安全必须对推焦车走行、停止、反转三个开关进行互锁控制。在控制过程中要保证正转和反转的按钮不能同时工作。当电机处于正转时，只有停止开关有效，此时如果要求电机反转，则要先使推焦车走行停止开关通电，然后等三秒才能改变推焦车走行的方向。推焦车走行中如果遇到了故障则要求推焦车立即停止，此时使与推焦车走行的电机相连接的电路断路器要立即断开，以保证推焦车走行的安全。此电路断路器是连接走行电机与主电路连接的开关。焦化推焦车走行流程图如下：图3.2焦化推焦车走行流程图 焦炉门控制流程图3.3推焦车走行与MM440接线图当推焦车运行到炉门前并且停止后，焦炉门的所有开关才能有效。如果焦炉门的举门没有结束对推焦车推焦的的一切操作都将无效；焦炉门的运动也要按照严格的顺序运行，即先移门再提门最后举门。如果移门前行没有结束则举门和提门都无效，如果提门上行没有结束则举门无效，如果举门上行没有结束则举门下行无效，如果举门下行没有结束则提门无效，如果提门下行没有结束则移门无效。在这个过程中焦化炉门的控制需要许多行程开关，这些行程开关能否正确准时的打开/闭合，决定了焦化炉门的控制是否能够安全及时的完成。炉门运动流程图如下：图3.3炉门运动流程图 焦化推焦车推焦流程焦化推焦车的推焦，即通过PLC控制推焦车上的推焦电机的正反转和停止的过程。图3.4焦化推焦车推焦当推焦的启动按钮闭合时，推焦车开始向前运行，当推焦车运行到炉门时或者推焦车走行停止按钮闭合时，推焦车停止运动。在推焦车走行的过程中，为了保证走行的安全必须对推焦车走行、停止、反转三个开关进行互锁控制。在控制过程中要保证正转和反转的按钮不能同时工作。当电机处于正转时，只有停止开关有效，此时如果要求电机反转，则要先使推焦车走行停止开关通电，然后等三秒才能改变推焦车走行的方向。推焦车走行中如果遇到了故障则要求推焦车立即停止，此时使与推焦车走行的电机相连接的电路断路器要立即断开，以保证推焦车走行的安全。此电路断路器是连接走行电机与主电路连接的开关。焦化推焦车推焦流程图如下：图3.5焦化推焦车推焦流程图3.3 系统的配置 系统的硬件配置根据上述控制要求及控制流程图，可考虑PLC系统的硬件设计，硬件设计的主要内容是分析系统所需的输入输出信息，确定PLC输入输出的类型、数量和PLC的配置。PLC输入输出接线图如下图3.6 PLC硬件接线图1图3.7 PLC硬件接线图2图3.8 PLC硬件接线图3I/O接点定义：表3-1 PLC I/O接点定义 输入点 输出点I1.0过热保护M1 Q0.0走行启/停I1.1过热保护M2 Q0.1走行正反I1.2过热保护M3 Q0.2走形速度控制端口1I1.3过热保护M4 Q0.3走行速度控制端口2I1.4过热保护M4 Q0.4走行复位11.5走形开始 Q0.5推焦启停11.6走形停止 Q0.6推焦正反11.7推焦开始 Q0.7推焦速度控制端口1 I2.0推焦停止 Q1.0推焦速度控制端口2I2.1走形前行 Q1.1推焦复位I2.2走形后行 Q1.2走行I2.3推焦前行 Q1.3推焦I2.4走行故障 Q1.4走行运动I2.5走行过热 Q1.5推焦运动12.6推焦后行 Q1.6走行故障I2.7推焦故障 Q1.7推焦故障I3.0推焦过热 Q2.0走形过热I3.1移门前行 Q2.1推焦过热I3.2移门后行 Q2.2移门前行I3.3提门上行 Q2.3移门复位I4.0提门下行 Q3.0提门上行I4.1举门上行 Q3.1提门复位I4.2举门下行Q3.2举门上行I4.3移门前限Q3.3举门复位I5.0移门后限I5.1提门上限I5.2提门下限I5.3举门上限I6.0举门下限I6.1炉门复位 系统的软件结构根据控制要求，除上述I/O接点外，系统还需使用PLC的一些内部辅助继电器和定时器，程序中用作状态的辅助继电器为：表3-2PLC辅助继电器定义M2.0走行电机互锁M2.3走形电机定时M2.1走形电机反转使能M2.2走形电机正转使能M1.0走形电机反转状态M1.1走行电机正转状态M3.0推焦电机互锁M3.3推焦电机定时M4.1推焦电机反转使能M4.2推焦电机正转使能M5.0推焦电机反转状态M5.1推焦电机正转状态M6.0炉门运动互锁程序中使用的定时器简单清晰明了，就不赘述。根据上述对系统输入输出开关信息的分析，采用西门子S7-200系列PLC，系统的梯形图程序见附录 梯形图主要部分说明图3.9焦化推焦车走行梯形图这部分例程序用于控制可双向运转的焦化推焦车走形电动机。当与输入点I2.2相连的开关闭合时，电动机逆时针方向旋转，当与输入点I2.1相连的开关闭合时，电动机顺时针方向旋转。但这要有一个前提，即与输入点I1.5相连的电动机电路断路器和输入点I1.6相连的停机开关都没有动作。只有按下停机开关，并等待5秒钟后，才可以改变电动机的旋转方向。这样做是为了电动机有足够的时间刹车停转，然后再反向起动。如点动开关同时按下，电动机停转，并且不起动。在程序起始部分，程序检查是否必须激活互锁电路，互锁电路防止电动机误起动，或者按错方向起动。只有当所有开关都没有动作，或者等待时间溢出时，互锁才清除即M2.0被置成逻辑0。如果电动机断路器（输入点I1.5）没有动作，停机点动开关（输入点I1.6）也没有动作（这两个触点都是常闭触点）；并且状态位M1.1没有被设置成走形电机正转标志，则使能位M2.1被置为逻辑1。走行电动机才有可能逆时针旋转。代表走形电机反转的状态位是M1.0。用类似方法可得到走行电机正向旋转的起动条件。当正转和反转开关动作，并且互锁位和状态位都没有被设置成相反的旋转方向，电动机起动。即相关的输出位和状态位被置位，状态位的作用是使输出能够自保。电动机逆时针方向旋转起动器由辅助继电器M1.0控制。电动机顺时针方向旋转起动器由输出点Q0.1控制。当电动机被停机时，“ED的下降沿将辅助存储位M2.3置为1，进入停机模式。当M2.3被置位时，限制起动机再次起动的定时器开始计时，该定时器的预置时间是5秒，经过5秒钟后，内部存储器位M2.3被复位。由于焦化推焦车的电机是由变频器MM440控制，所以PLC的输出端子接在变频器MM440上。因为MM440控制电机的正反转在同一个端口上，需要设定与Q0.1相连的端口。故要反转的输出结果由辅助继电器M1.0的常闭开关连接到Q0.1，设定当Q0.1的端口为0时反转，为1时正转。图3.10焦化推焦车走行调速梯形图 这部分程序是用来实现走形电机速度的控制。在图中I0.1为走行一档速度开关，I0.2为走行二档速度开关，I0.3为走三档速度开关。当走行一档开关闭合时Q0.3输出为1，此时电机必需处于走行即Q0.0必需为1，二档和三档调速的开关如果有一个处于闭合状态则一档调速无效；当走行二档开关闭合时Q0.2输出为1，此时电机必需处于走行即Q0.0必需为1，一档档和三档调速的开关如果有一个处于闭合状态则二档调速无效；当走行三档开关闭都为0，同样此时走行电机必需处于走行状态即Q0.0必需为1，一档和三档调速的开关都要处于闭合状态否则三档调速无效。将输出的状态由PLC输出到变频器MM440的7号和8号端口，再通过MM440的编程实现对电机速度的调节。图3.11 炉门控制梯形图这部分程序时用来实现焦炉炉门的有序控制。在这里我以移门运动为例来解释梯形图，当与输入点I3.1相连的移门前行开关开关闭合并且炉门的互锁辅助开关M6.0为0时，与输出线圈相连的液压阀工作，移门前行开始。当液压阀控制油泵使炉门正在向前运动时，如果闭合提门或举门开关则会使辅助继电器M6.0得电，形成互锁，则门的运动停止。当炉门运动到移门前限走行开关时，移门前行运动停止。此时只有提门上行开关有效，如果其他的开关有输入则会形成互锁。当形成互锁后，只有启动门运动复位开关才够再次运动。图3.12 焦化推焦车推焦推焦梯形图这部分例程序用于控制可双向运转的焦化推焦车推焦电动机。当与输入点I2.6相连的开关闭合时，电