当设备处于手动操作方式时 ，操作员可以控制 任一设备的启动或停止状态 。 系统可以设置每台设 备的互锁和解锁状态 。 在互锁状态下 ，设备按照顺 序启动实现启动 。 当处于解锁状态是 ，操作员可以 不按照先后顺序启动 、停止设备 。
当设备处于就地控制方式时 ，现场人员可以任 意启动或停止设备 。 ３ ．４ 设备操作
规模从几十点到上万点 。 具有高可靠性 、灵活通用 、 监控画面 、控制画面 、报警画面 、实时趋势曲线 、历史
易于编程 、使用方便等特点［１ ～ ２］ 。 矿山行业原来是 趋势曲线和打印报表等 。
以就地控制为主 ，传统的保护装置误动作并且没有 ２ ．２ 流程描述
故障诊断功能 ，给生产带来很多不便 。 因此近年来
第 ３０ 卷第 ４ 期 ２０１ＮＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｖｏｌ ．３０ ．№ ４ Ａｕｇｕｓｔ ２０１４
文章编号 ：１００７ － ９６７Ｘ（２０１４）０４ － ５４ － ０４
ＰＬＣ 技术在破碎筛分车间中的应用 倡
胡志刚
（赞比亚中色非洲矿业有限责任公司 ，基特韦 ２２５９２ ，赞比亚 ）
停车顺序为 ：停振动给矿机 － 延时 １ ．５ ｍｉｎ （可 调）停 ＣＶ０１ － 延时 ２ ｍｉｎ （可调）停 ＣＶ０２ 。 在起动 过程中出现设备无法起动时进行报警 ，提示操作员 进行检查 ，并且 ３ ｍｉｎ 内不允许重新起动 。 ２ ．４ 破碎系统
破碎系统包括分为 ３ 个大系统 ，分别是皮带输 送系统 、中 碎 ＣＣＳ１ 系 统 、中 碎 ＣＣＳ２ 系 统 、细 碎 ＣＣＴ１ 系统 、细碎 ＣＣＴ２ 系统 、细碎 ＣＣＴ３ 系统 。
给矿系统起动之前 ，操作人员在现场检查所有 设备并将其打到自动状态 ，开启除尘器 。 控制室内 操作人员检查料仓料位后 ，进行开车预警并选择需 要工作的振动给矿机 。 收到现场人员的确认 ，除尘 器已经起动并且所有设备均处于自动状态且没有故 障时 ，在画面中将显示允许顺序起动的指示 ，操作人 员点击给矿系统起动按钮开始程序自动起动 。 起动 顺序为 ：起动报警 － 除铁器通电 － ＣＶ０２ － ＣＶ０１ － 振动给矿机 － 停起动报警 。 振动给矿机起动频率为 ２５ Ｈｚ ，操作人员根据实际情况调整振动给矿机的 频率 。
１ 引 言
的简称 ，它集成了 ＳＣＡＤＡ 、组态 、脚本语言和 ＯＰＣ 等先进技术 ，为用户提供了 Ｗｉｎｄｏｗ ｓ 操作系统环境
可编程控制器 ＰＬＣ 是一种以微处理器为核心 下使用各种通用软件的功能 。 ＷｉｎＣＣ 运行于个人
的工业控制装置 。 它将传统的继电接触器控制系统 计算机环境 ，可以与多种自动化设备及控制软件集
报警 、撕裂 、打滑和跑偏报警导致皮带停车时 ，即使 报警信号已经消失 ，人机界面中仍会显示这个故障 并且禁止启动设备 ，直到现场操作人员点击皮带对 应信号报警箱上的确认按钮 。
图 ２ 主画面
图 ３ 粉矿仓
３ ．３ 控制方式 控制方式分为上位机的自动 、手动和就地控制
３种。 自动操作方式主要通过 ＰＬＣ 程序和组态软件
２ ．１ 系统概述
台） 、带式输送机（２ 台） 、电动推杆（１ 台）以及两个中
本系统采用西门子 Ｓ７ － ３００ 系列可编程控制 碎缓冲矿仓组成 。 ＣＶ０１ 带式输送机上设 １ 台除铁
器 ，该系列控制器是西门子全集成自动化系统中的 器和 １ 台金属探测器 ，ＣＶ０２ 带式输送机上设 １ 台
控制核心 ，具有极高的稳定性和可靠性 、故障率低等 除铁器 。 ４ 个中碎缓冲矿仓上各设 １ 台超声波料位
与计算机技术结合在一起 ，以程序控制为主 ，回路调 成 ，具有丰富的设置项目 、可视窗口和菜单选项 ，使
节为辅 ，能完成逻辑判断 ，定时 ，计数 ，记忆和算术运 用方式灵活 ，功能齐全 。 用户在其友好的界面下进
算等功能 ，既能控制开关量 ，又能控制模拟量 ，控制 行组态 、编程和数据管理 ，可形成所需的操作画面 、
自动控制 。 本系统主要实现破碎筛分系统的自动化控制 ，主要介绍了工艺流程的具体实
现过程及工作原理 。 应用 ＰＬＣ 控制系统具有操作简单 、运行可靠 、低能耗和易维护等优
点 。 对于 ＰＬＣ 的普及和提高劳动生产率具有一定的现实意义 。
关键词 ：ＰＬＣ ；控制系统 ；控制方式
中图分类号 ：ＴＤ６７２ 文献标识码 ：Ａ
摘 要 ：ＰＬＣ 是以微型计算机结构为基础 ，由传统的继电器控制发展而形成的新型工业控制器 。
它以程序控制为主 ，回路调节为辅 ，能完成逻辑判断 、定时 、计数 、记忆和算术运算等功能 ，
既能控制开关量 、也能控制模拟量 ，控制规模从几十点到上万点 。 它具有可靠性高 ，能适
应工业现场的温度 、冲击 、振动等恶劣环境 ，用于实现机械设备 、生产流水线和生产过程的
长皮带是指 ＣＶ０１ 、ＣＶ０２ 、ＣＶ０６ 、ＣＶ０７ 、ＣＶ０８ 、 ＣＶ０９Ａ 、ＣＶ０９Ｂ 。 长皮带因拉绳动作 、金属探测器
图 ４ 皮带输送机控制面板
面板左上角 为电机状态显示 ： 电机边框表示远程或就地控制状态 ，灰色 表 示就地 、绿色 表示远程 。 电机内框颜色表示运行状态 ，红色 表示停止 、 绿色 表示运行 、黄色闪烁 表示故障 。 面板左下角为故障信息显示 ，指示灯点亮时表 示故障出现 。 面板下方为按钮区 ： ＬＯＣＫ ／Ｕ ＮＬＯＣＫ 按钮控制电机的连锁状态 ： ＬＯＣＫ 为连锁 、Ｕ ＮＬＯＣＫ 为解除连锁 。 此按钮只 有工程师可以操作 。 Ａ Ｕ Ｔ Ｏ ／Ｍ Ａ Ｎ 按钮控制电机自动 ／手动 ：Ａ Ｕ‐ Ｔ Ｏ 为远程自动 、Ｍ Ａ Ｎ 为远程手动 。 Ｓ Ｔ ＡＲＴ ／Ｓ Ｔ ＯＰ 按 钮 控 制 电 机 启 停 ：Ｓ Ｔ Ａ ＲＴ 为启动 、Ｓ Ｔ ＯＰ 为停止 。 ＲＥＳＥＴ 按钮用于复位故障 。 点击以上按钮的时候 ，会弹出确认对话框以防 止误动作 。
选矿厂破碎筛分系统是指从粗矿堆振动给矿机
ＰＬＣ 技术在工业自动控制 ，机电一体化 ，改造传统 至粉矿仓之间的给矿 、筛分 、破碎等工艺过程 。 以缓
产业等方面得到普遍应用［３］ 。
冲矿仓为界 ，破碎筛分系统分为给矿系统和破碎系
２ 控制系统组成
统两个子系统 。 给矿系 统 主 要 设 备 有 粗 矿 堆 振 动 给 矿 机 （３
振动筛（选中） － 振动给矿机（选中） 。 振动给矿机起 动频率为 ２５ Ｈｚ 或者操作人员根据实际情况调整振 动给矿机的频率 。
破碎系统停车先停细碎系统再停中碎系统 ，最 后停皮带输送系统 。
细碎输送系统停车顺序为 ：振动给矿机 － 双层 振动筛 － 延时 ２０ ｓ（可调）停皮带输送机 － 停振动给 矿机 － 停除铁器 － 延时 ３０ ｓ（可调）停圆锥破碎机 。
实现 ，操作员可以在工控机上启动或停止设备 。 当 系统进入 自 动 状 态 后 按 照 顺 序 自 动 启 动 和 停 止 设 备 ，并根据采集上来的信号自动实现报警和互锁功 能 。 当发生事故或设备出现故障是 ，系统能够自动 停机 ，并发出声光报警 。 同时在组态系统中创建故 障日志以便技术人员日后分析设备的运行情况 。 系 统具有紧急停车按钮 ，当按下按钮后所有设备立即 停止 。
向工艺和运动控制的功能集成以实现故障安全等方 低报警时停止振动筛给料 。
面取得了业界公认的成就 。
破碎系统有 １２ 个矿仓 ，每个矿仓下各有 １ 台振
上位机监控系统采用西门子公司的 ＷｉｎＣＣ 监 动给矿机和 １ 台振动筛 。 筛上矿石送对应的破碎机
控组态软件 。 ＷｉｎＣＣ 是 Ｗｉｎｄｏｗ ｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ 破碎 ，筛下矿石送粉矿仓 ，１２ 台振动给矿机和 １２ 台
中碎输送系统停车顺序为 ：振动给矿机 － 双层 振动筛 － 延时 ２０ ｓ（可调）停皮带输送机 － 停除铁器 － 延时 ３０ ｓ（可调）停圆锥破碎机 。 ２ ．５ 紧急停车
紧急停车按钮动作时 ，立即停除圆锥破碎机外 的所有设备 ，圆锥破碎机运行 ３０ ｓ 后停止 。
３ 工作原理
该系统采用西门子 Ｓ７ － ３００ 系列产品 ，整个车 间共有五个远程 ＩＯ 站 ，远程站地址从三到七 。 其 中三 、四 、五远程站完成中碎和细碎的数据采集以及 控制任务 ；六号站完成粗矿堆过程数据的采集与控 制 ；七号站完成粉矿仓过程数据采集以及布料小车 的控 制 。 各 个 远 程 站 与 控 制 器 之 间 采 用 可 靠 的 ＰＲＯＦＩＢＵ Ｓ － ＤＰ 现场总线进行通讯 ，通讯速率从 ９ ．６ ～ １２ ｋｂｐｓ 可选 ，为了兼顾通讯距离以及通讯的 稳定性 ，本系统采用了 ９ ．６ ｋｂｐｓ 通讯速率 。 工程师 站与控制站之间通讯采用工业以太网通讯 ，通讯速 率可以达到 １００ Ｍ ／Ｓ 。
倡 收稿日期 ：２０１４ － ０４ － ２４ 作者简介 ：胡志刚 （１９８４ — ） ，男 ，辽宁沈阳人 ，硕士 ，主要从事电气和自控系统应用 。
第 ４ 期 胡志刚 ：ＰＬＣ 技术在破碎筛分车间中的应用
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振动筛两两对应组成 １２ 套筛分子系统 。 工艺流程 改造后共有 ５ 台圆锥破碎机 ，分别是 ２ 台中碎圆锥 破碎机和 ３ 台细碎圆锥破碎机 ，破碎后的矿石返回 细碎缓冲矿仓 ，中碎圆锥破碎机 ＣＣＳ１ 和 ＣＣＳ２ 各 对应 ２ 套筛分子系统 ，细碎圆锥破碎机 ＣＣＴ２ 和 ＣＣＴ３ 各对应 ２ 套筛分子系统 ，而细碎圆锥破碎机 ＣＣＴ１ 则对应 ４ 套筛分系统 。 ２ ．３ 给矿系统
破 碎 控 制 系 统 是 基 于 ＰＲＯＦＩＢＵＳ 的 ＳＩＥ‐ Ｍ ＥＮＳ 分布式控制系统 。 控制站为 ＳＩＥＭ ＥＮＳ 公 司的 Ｓ７ － ３００ （ＣＰＵ３１５ － ２ＰＮ ／ＤＰ ）和分布式 Ｉ ／Ｏ ＥＴ２００Ｍ 组成 。 上位机为一台 ＤＥＬＬ 工控机和 ２２ 寸彩色显示器组成 。 详细配置见图 １ 。
模块构成 ：９ 槽底板 Ｕ Ｒ ，ＰＳ３０７ １０ Ａ ，ＣＰＵ３１５ － ２ＰＮ ／ＤＰ ，Ｐｒｏｆｉｂｕｓ － ＤＰ 接口模块 ＩＭ１５３ － １ ／２ ， ＡＩ８ 倡 １２Ｂｉｔ ４ ～ ２０ ｍＡ ，ＡＯ ４ 倡 １２Ｂｉｔ ４ ～ ２０ ｍＡ ， ＤＩ３２ 点 １２０Ｖ ＡＣ ，ＤＯ３２ 点 ２４ＶＤＣ 。 ３ ．１ 硬件配置