煤礦膠帶輸送機PLC控制的研究畢業(yè)論文目錄第1章緒論 11.1我國煤礦主煤流控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀 11.2系統(tǒng)的組成和功能 21.2.1系統(tǒng)的組成 21.2.2系統(tǒng)的功能 3第2章系統(tǒng)概況及部分組成--皮帶機及控制信號及傳感器 42.1系統(tǒng)的組成及功能 42.2膠帶運輸機概況 52.2.1膠帶運輸機概念 52.2.2通用帶式輸送機的組成 52.3傳感器的概況及控制系統(tǒng)所需信號、信號傳感器 62.3.1傳感器的分類 62.3.2傳感器的特性 72.3.3轉(zhuǎn)速的測量及轉(zhuǎn)速傳感器 92.3.4轉(zhuǎn)矩的測量及轉(zhuǎn)矩傳感器 112.3.5溫度的測量及溫度傳感器 122.3.6跑偏、劃傷及縱向撕裂的檢測 14第3章基于PLC的下位機控制系統(tǒng)設計 163.1PLC概述 163.1.1PLC的概念及發(fā)展 163.1.2PLC的主要特點 183.1.3PLC的應用范圍 193.1.4PLC的組成 203.2S7-200PLC的概況 223.2.1SIEMENSS7-200基本組成 223.2.2SIEMENSS7-200的工作原理 263.2.3PLC編程語言和程序結(jié)構(gòu) 293.3本例中基于S7-200PLC的設計 313.3.1系統(tǒng)功能 313.3.2系統(tǒng)控制 32第4章煤礦主煤流控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信設計與實現(xiàn) 364．1通信網(wǎng)絡的基礎知識 364．2PLC通信程序設計 414．3PLC端的通訊程序?qū)崿F(xiàn) 43第5章總結(jié)與展望 47參考文獻： 48英文原文 49中文譯文 59致謝 66第1章緒論傳統(tǒng)的煤礦輸煤系統(tǒng)是一種基于接觸器和人工手動方式的半自動化系統(tǒng)。由于輸煤系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)境十分惡劣，不僅極大損害了工人的身體健康，而且由于輸煤系統(tǒng)范圍大，經(jīng)常有皮帶跑偏、皮帶撕裂…等等麻煩，大大降低了生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)輸煤系統(tǒng)已無法滿足井下運煤的需要。1.1我國煤礦主煤流控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀帶式輸送機是煤礦生產(chǎn)中的主要運輸工具，其自動化程度及安全運行在煤礦生產(chǎn)中占有極其重要的地位。目前，我國煤礦主煤流遠程控制系統(tǒng)發(fā)展情況差距很大,受企業(yè)性質(zhì)及煤礦生產(chǎn)規(guī)模的影響。有些井下帶式輸送機的控制仍以就地控制為主,各種保護信號也只能就地顯示,并且其保護裝置的可靠性、靈敏性及壽命也都較低。也有一些國有大型煤礦在煤礦主煤流遠程控制系統(tǒng)方面取得了很大的突破，例如中國礦業(yè)大學和兗州礦業(yè)集團公司興隆莊煤礦研制的“煤礦井下主煤流帶式輸送機地面集中控制系統(tǒng)”,集控制、檢測和監(jiān)測為一體,在我國首次實現(xiàn)了地面對井下主煤流帶式輸送機的長距離10Km以內(nèi)、多點位2000點以上信息傳輸和無崗點操作的遠程集中監(jiān)測控制,開創(chuàng)了我國地面遠程集中控制煤礦井下機電設備的先例,系統(tǒng)自動化程度達到了國際先進水平,已經(jīng)通過了專家技術鑒定。煤礦井下主煤流膠帶運輸?shù)孛婕锌刂葡到y(tǒng)以分布式計算機控制系統(tǒng)DCS為主，包括了地面控制中心、井下控制中心和11個控制分站，具有在線監(jiān)測、分析以及完善的保護與報警功能，完全符合煤礦井下帶式輸送機輸煤系統(tǒng)安全生產(chǎn)的要求。在興隆莊煤礦井下的現(xiàn)場技術檢測和工業(yè)性運行表明，該系統(tǒng)的技術性能達到了設計要求,開機率由原來60%提高到95%以上,系統(tǒng)輸煤能力也從1000t/h提高到1200t/h,同時還極大地減輕了操作人員的勞動強度。專家們指出:此項成果運用自動化、計算機、傳感器、工業(yè)電視、光纖通訊及網(wǎng)絡技術,采用觸摸屏或鼠標控制方式進行數(shù)據(jù)和圖像信息傳輸,可以實現(xiàn)煤流方向帶式輸送機的順序開停和無擾切換,具有斷帶、打滑、跑偏、煙霧報警、自動滅火斷電,語音報警等各種保護功能,免除了人為因素的干擾，避免了整個帶式輸送機系統(tǒng)帶載停車與堆煤事故的發(fā)生;它首次將先進的冗余技術應用于煤礦帶式輸送機的集中控制,實現(xiàn)了地面和井下控制中心的3臺計算機互為熱備份，提高了整個系統(tǒng)的可靠性，所開發(fā)的防爆兼本安型帶式輸送機自動控制裝置具有完善的數(shù)據(jù)采集和控制功能，亦可以作為單臺帶式輸送機的自動控制裝置。1.2系統(tǒng)的組成和功能煤礦主煤流運輸系統(tǒng)為將井下采掘工作面生產(chǎn)的煤炭運送到井底集運站所需的巷道及其運輸設備的總稱。按運輸方式不同，煤礦主煤流運輸系統(tǒng)一般分為由輸送機組成的連續(xù)運輸方式、由軌道運輸組成的間斷運輸系統(tǒng)以及由上述兩種組成的混合方式。1.2.1系統(tǒng)的組成煤礦主煤流控制系統(tǒng)由信號檢測部分、就地控制部分、遠程控制三部分組成。信號檢測部分通過相應的傳感器、變送器、放大電路等將各種系統(tǒng)所需的控制信號進行測量和變送，輸出規(guī)范的電信號到就地控制部分。就地控制部分主要由可編程控制器（PLC）、控制面板和各現(xiàn)場設備的控制裝置等組成，其作用：1）負責測量信號的簡單處理與分析，并據(jù)此對輸煤系統(tǒng)進行相應控制或發(fā)出預（報）警信號；2）值班人員配合控制面板近地控制輸煤系統(tǒng)；3）與遠程控制上位機進行通信，接受上位機控制，并根據(jù)指令將所需信息發(fā)送給上位機處理。上位機部分硬件由工業(yè)計算機、打印機等構(gòu)成，軟體由應用程序和數(shù)據(jù)庫組成?？刂迫藛T通過人機界面實現(xiàn)對輸煤設備的遠程控制、監(jiān)視、采集歷史數(shù)據(jù)，并對控制系統(tǒng)各種數(shù)據(jù)進行復雜處理、顯示、存儲、輸出和打印。系統(tǒng)整體框圖如圖1.1所示打印機打印機工業(yè)計算機屏幕RS485/RS232轉(zhuǎn)換器編程器S7-200PLC執(zhí)行繼電器電機傳感器變送環(huán)節(jié)圖1.1煤礦主煤流遠程控制系統(tǒng)整體框圖1.2.2系統(tǒng)的功能1）控制功能集中順序控制——逆起：起動前，輸送帶上有煤時（故障停車后再起車），必須采用此種起動方式，逆起的延時長短以躲過起動峰值電流為原則。順起：起動前，輸送帶上無煤時，采用順煤流延時起動，以便有效地縮短帶式輸送機空運載時間，節(jié)省電能，減少輸送帶及設備的無效運行磨損。順起的延時長短以保證相應輸送帶上不壓煤為原則。順停：正常停車時，采用順煤流延時順停，順停及延時長短以保證相應輸送帶上不留煤為原則。手動控制——控制臺上聯(lián)鎖手動控制?，F(xiàn)場急停：巡視人員發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象用沿線急停開關就地停機，并使與其有聯(lián)鎖關系的帶式輸送機和給煤機停機。故障停機——帶式輸送機出現(xiàn)故障時自動停車，并使與其有聯(lián)鎖關系的帶式輸送機和給煤機停機。2）監(jiān)測功能監(jiān)測運輸系統(tǒng)的各種故障，并顯示故障性質(zhì)（低速、跑偏、撕帶、堆煤、超溫、煙霧、煤倉高低煤位、電動機過載）及地點。自動巡檢各帶式輸送機的速度、電流、環(huán)境溫度，并在計算機上顯示，并能根據(jù)需要隨時顯示帶式輸送機的上述參數(shù)。3）保護功能①帶式輸送機低速保護：監(jiān)視輸送帶是否打滑；②跑偏保護：輸送帶跑偏時先發(fā)出信號，一定時間延時后，再檢測有無跑偏信號，若有自動停機；③撕帶保護：強力輸送帶上使用；④堆煤保護：在裝煤點和機頭設置；⑤超溫保護：監(jiān)視機頭驅(qū)動輪溫度；⑥超溫自動灑水；⑦煙霧報警；⑧煤倉高、低煤位保護；⑨電機綜合保護：含過載、斷相、短路和漏電閉鎖保護。4）管理功能上位計算機具有圖像顯示和報表處理能力：①顯示各條輸送帶的狀態(tài)；②顯示各圖形報表等；③打印生產(chǎn)中所需各種圖表。第2章系統(tǒng)概況及部分組成--皮帶機及控制信號及傳感器2.1系統(tǒng)的組成及功能煤礦主煤流遠程控制系統(tǒng)—下位機主要由可編程控制器（PLC）、控制面板和各現(xiàn)場設備的控制裝置以及被控設備（本例為膠帶運輸機）等組成。PLC作為就地控制部分中的主要功能部件，在本控制系統(tǒng)中的作用有:1.對測量的各種控制信號進行分析和處理各傳感器所測得的控制信號直接或通過中間環(huán)節(jié)（變送器、信號放大器、A/D轉(zhuǎn)換）送入PLC的擴展輸入/輸出模塊，PLC的CPU便按用戶預先編好的程序?qū)Σ煌盘栠M行分析與處理，如與設定值進行比較后產(chǎn)生相應控制信號，對現(xiàn)場設備進行控制。也可將信號值放到指定存儲器中進行存儲。分析和處理后的信號值還可通過控制面板就地顯示，以便操作人員控制現(xiàn)場。2.控制電機的啟停及現(xiàn)場預(報)警現(xiàn)場各控制信號的分析和處理完畢后，PLC便根據(jù)用戶程序和相應設定值產(chǎn)生不同的控制信號和報警信號，通過輸出模塊傳輸?shù)娇刂圃O備和報警設備上，以實現(xiàn)對膠帶輸送機、給煤機的起停，或根據(jù)故障的類型產(chǎn)生相應的報警信號，通過聲音、燈光、屏顯通知管理人員，以便進一步對故障進行處理。3.利用PLC的通信功能，與上位機實現(xiàn)通信。雖然PLC能對數(shù)據(jù)進行處理，但相較于遠程控制上位機的數(shù)據(jù)處理能力還有不足之處，所以需要將數(shù)據(jù)上傳到上位機進行復雜處理，如故障信號數(shù)據(jù)庫的建立、圖形的生成及報表的生成和打印等，這樣便將此系統(tǒng)很好的納入到整個煤礦的統(tǒng)籌管理之中，實現(xiàn)集中管理，對提高生產(chǎn)率有極大幫助。4.接受上位機指令控制，成為系統(tǒng)控制分站作為整個遠程控制系統(tǒng)的中間環(huán)節(jié)，在系統(tǒng)通信正常時，作為控制分站，向上位機傳輸數(shù)據(jù)的同時，也接受上位機的指令控制，進而控制現(xiàn)場各設備，達到遠程控制功能；當就地控制部分無法與地面控制中心正常通信時，切換到就地控制狀態(tài)，從而保證對主煤流運輸系統(tǒng)的控制，待到與上位機能正常通信時，重新組成遠程控制系統(tǒng)。2.2膠帶運輸機概況2.2.1膠帶運輸機概念帶式輸送機是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運輸物料的機械。應用它，可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點到最終的卸料點間形成一種物料的輸送流程。它既可以進行碎散物料的輸送，也可以進行成件物品的輸送。除進行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運輸線。所以帶式輸送機廣泛應用于現(xiàn)代化的各種工業(yè)企業(yè)中。在礦山的井下巷道、礦井地面運輸系統(tǒng)、露天采礦場及選礦廠中，廣泛應用帶式輸送機。它用于水平運輸或傾斜運輸。2.2.2通用帶式輸送機的組成

通用帶式輸送機由輸送帶、托輥、滾筒及驅(qū)動、制動、張緊、改向、裝載、卸載、清掃等裝置組成。膠帶輸送機是煤礦生產(chǎn)中的主要運輸工具,其自動化程度及安全運行在煤礦生產(chǎn)中占有極其重要的地位。膠帶輸送機連續(xù)運輸?shù)奶匦耘c采煤工藝相適應，增產(chǎn)潛力大，將是機械化、自動化大型礦井運輸?shù)闹饕l(fā)展趨勢。①輸送帶常用的有橡膠帶和塑料帶兩種。橡膠帶適用于工作環(huán)境溫度-15～40°C之間。物料溫度不超過50°C。向上輸送散粒料的傾角12°～24°。對于大傾角輸送可用花紋橡膠帶。塑料帶具有耐油、酸、堿等優(yōu)點，但對于氣候的適應性差，易打滑和老化。帶寬是帶式輸送機的主要技術參數(shù)。

②托輥

分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達350°）和多滾筒（用于大功率）等。有槽形托輥、平形托輥、調(diào)心托輥、緩沖托輥。槽形托輥（由2～5個輥子組成）支承承載分支，用以輸送散粒物料；調(diào)心托輥用以調(diào)整帶的橫向位置，避免跑偏；緩沖托輥裝在受料處，以減小物料對帶的沖擊。

③滾筒

分驅(qū)動滾筒和改向滾筒。驅(qū)動滾筒是傳遞動力的主要部件。分單滾筒（膠帶對滾筒的包角為210°～230°）、雙滾筒（包角達350°）和多滾筒（用于大功率）等。

④張緊裝置

其作用是使輸送帶達到必要的張力，以免在驅(qū)動滾筒上打滑，并使輸送帶在托輥間的撓度保證在規(guī)定范圍內(nèi)2.3傳感器的概況及控制系統(tǒng)所需信號、信號傳感器國家標準GB7665-87對傳感器下的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。2.3.1\o"返回頁首"傳感器的分類根據(jù)傳感器工作原理，可分為物理傳感器和化學傳感器二大類。也可以分為1．\o"返回頁首"電阻式傳感器電阻式傳感器是將被測量，如位移、形變、力、加速度、濕度、溫度等這些物理量轉(zhuǎn)換式成電阻值這樣的一種器件。主要有電阻應變式、壓阻式、熱電阻、熱敏、氣敏、濕敏等電阻式傳感器件。\o"返回頁首"電阻應變式傳感器傳感器中的電阻應變片具有金屬的應變效應，即在外力作用下產(chǎn)生機械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應的變化。電阻應變片主要有金屬和半導體兩類，金屬應變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導體應變片具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應小等優(yōu)點。2．\o"返回頁首"壓阻式傳感器壓阻式傳感器是根據(jù)半導體材料的壓阻效應在半導體材料的基片上經(jīng)擴散電阻而制成的器件。其基片可直接作為測量傳感元件，擴散電阻在基片內(nèi)接成電橋形式。當基片受到外力作用而產(chǎn)生形變時，各電阻值將發(fā)生變化，電橋就會產(chǎn)生相應的不平衡輸出。

用作壓阻式傳感器的基片（或稱膜片）材料主要為硅片和鍺片，硅片為敏感材料而制成的硅壓阻傳感器越來越受到人們的重視，尤其是以測量壓力和速度的固態(tài)壓阻式傳感器應用最為普遍。3．\o"返回頁首"熱電阻傳感器熱電阻傳感器主要是利用電阻值隨溫度變化而變化這一特性來測量溫度及與溫度有關的參數(shù)。在溫度檢測精度要求比較高的場合，這種傳感器比較適用。目前較為廣泛的熱電阻材料為鉑、銅、鎳等，它們具有電阻溫度系數(shù)大、線性好、性能穩(wěn)定、使用溫度范圍寬、加工容易等特點。用于測量-200℃～+500℃范圍內(nèi)的溫度。

按照其用途，傳感器可分類為：

壓力傳感器、位置傳感器、液面?zhèn)鞲衅?、能耗傳感器、速度傳感器、熱敏傳感?/p>

以其輸出信號為標準可將傳感器分為：

模擬傳感器——將被測量的非電學量轉(zhuǎn)換成模擬電信號。

數(shù)字傳感器——將被測量的非電學量轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號(包括直接和間接轉(zhuǎn)換)。開關傳感器——當一個被測量的信號達到某個特定的閾值時，傳感器相應地輸出一個設定的低電平或高電平信號。2.3.2傳感器的特性（1）\o"返回頁首"傳感器靜態(tài)特性傳感器的靜態(tài)特性是指對靜態(tài)的輸入信號，傳感器的輸出量與輸入量之間所具有相互關系。因為這時輸入量和輸出量都和時間無關，所以它們之間的關系，即傳感器的靜態(tài)特性可用一個不含時間變量的代數(shù)方程，或以輸入量作橫坐標，把與其對應的輸出量作縱坐標而畫出的特性曲線來描述。表征傳感器靜態(tài)特性的主要參數(shù)有：線性度、靈敏度、分辨力和遲滯等。（2）\o"返回頁首"傳感器動態(tài)特性所謂動態(tài)特性，是指傳感器在輸入變化時，它的輸出的特性。在實際工作中，傳感器的動態(tài)特性常用它對某些標準輸入信號的響應來表示。這是因為傳感器對標準輸入信號的響應容易用實驗方法求得，并且它對標準輸入信號的響應與它對任意輸入信號的響應之間存在一定的關系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的標準輸入信號有階躍信號和正弦信號兩種，所以傳感器的動態(tài)特性也常用階躍響應和頻率響應來表示。（3）\o"返回頁首"傳感器的線性度

通常情況下，傳感器的實際靜態(tài)特性輸出是條曲線而非直線。在實際工作中，為使儀表具有均勻刻度的讀數(shù)，常用一條擬合直線近似地代表實際的特性曲線、線性度（非線性誤差）就是這個近似程度的一個性能指標。

擬合直線的選取有多種方法。如將零輸入和滿量程輸出點相連的理論直線作為擬合直線；或?qū)⑴c特性曲線上各點偏差的平方和為最小的理論直線作為擬合直線，此擬合直線稱為最小二乘法擬合直線。（4）\o"返回頁首"傳感器的靈敏度

靈敏度是指傳感器在穩(wěn)態(tài)工作情況下輸出量變化△y對輸入量變化△x的比值。它是輸出一輸入特性曲線的斜率。如果傳感器的輸出和輸入之間顯線性關系，則靈敏度S是一個常數(shù)。否則，它將隨輸入量的變化而變化。靈敏度的量綱是輸出、輸入量的量綱之比。例如，某位移傳感器，在位移變化1mm時，輸出電壓變化為200mV，則其靈敏度應表示為200mV/mm。當傳感器的輸出、輸入量的量綱相同時，靈敏度可理解為放大倍數(shù)。提高靈敏度，可得到較高的測量精度。但靈敏度愈高，測量范圍愈窄，穩(wěn)定性也往往愈差。（5）\o"返回頁首"傳感器的分辨力分辨力是指傳感器可能感受到的被測量的最小變化的能力。也就是說，如果輸入量從某一非零值緩慢地變化。當輸入變化值未超過某一數(shù)值時，傳感器的輸出不會發(fā)生變化，即傳感器對此輸入量的變化是分辨不出來的。只有當輸入量的變化超過分辨力時，其輸出才會發(fā)生變化。通常傳感器在滿量程范圍內(nèi)各點的分辨力并不相同，因此常用滿量程中能使輸出量產(chǎn)生階躍變化的輸入量中的最大變化值作為衡量分辨力的指標。上述指標若用滿量程的百分比表示，則稱為分辨率\o"返回頁首"傳感器的遲滯特性遲滯特性表征傳感器在正向（輸入量增大）和反向（輸入量減?。┬谐涕g輸出-一輸入特性曲線不一致的程度，通常用這兩條曲線之間的最大差值△MAX與滿量程輸出F·S的百分比表示。遲滯可由傳感器內(nèi)部元件存在能量的吸收造成。2.3.3轉(zhuǎn)速的測量及轉(zhuǎn)速傳感器1.轉(zhuǎn)速的測量轉(zhuǎn)速是各種動力機械的主要參數(shù)，轉(zhuǎn)速的測量為轉(zhuǎn)動機械的設計、安全提供了重要數(shù)據(jù)。轉(zhuǎn)速大小常常用單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)速表示，工程上大都采用一分鐘內(nèi)轉(zhuǎn)數(shù)多少作為轉(zhuǎn)速測量單位，即r/min。有時用角速度表示轉(zhuǎn)速，即rad/s。轉(zhuǎn)速的測量常采用的方法有測速發(fā)電機法、霍爾效應法、電磁感應法、光電效應法、電容法、渦流轉(zhuǎn)矩法、離心力法。運輸固體物料的運輸機皮帶的速度檢測，對于及時發(fā)現(xiàn)皮帶打滑、斷帶、滑傷、過負荷、聯(lián)軸器斷或在傳動中皮帶完全停止是必要的。速度傳感器是安裝在運輸機上，可以按皮帶某一給定行程的方式或按與皮帶速度成比例的方式提供信息的測速裝置。由于磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器具有防潮、防塵、抗干擾能力強等優(yōu)點，所以選用這種傳感器。磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器是利用法拉第電磁感應原理將機械轉(zhuǎn)速量變換為脈沖電量的轉(zhuǎn)換器。這類傳感器的線圈和磁鐵部分都是靜止的，與被測件連接的運動部分是用導磁材料制成的。當轉(zhuǎn)動件轉(zhuǎn)動時，改變了磁路的磁阻，因而改變貫穿線圈的磁能量，在線圈中產(chǎn)生感應電動勢。轉(zhuǎn)速傳感器的安裝位置主要有:將摩擦滾輪安裝在上皮帶的下方或下皮帶的上方或直接安裝在從動滾輪上。將摩擦滾輪安裝在上皮帶的下方，采用壓縮彈簧的張力或重錘使摩擦滾輪接觸于上皮帶的下方，如圖2.1所示。由于上皮帶托輥較密，皮帶承受物料的重量跳動減少，水和灰都不易影響摩擦滾輪，相對來說，摩擦滾輪轉(zhuǎn)動較平穩(wěn)，輸出頻率可靠。采用這種方式，單摩擦滾輪安裝時的中心線應與皮帶中心線重合。如果皮帶所載物料屬大塊料，不適宜用這種方式。將摩擦滾輪安裝在下皮帶的上方，利用摩擦滾輪自重產(chǎn)生摩擦力使其隨皮帶的運動而旋轉(zhuǎn)，如圖2.2所示。摩擦滾輪裝在下托輥上時抖動大，裝在離托輥較遠時皮帶擺動大，皮帶表面受潮摩擦滾輪打滑，均會引起轉(zhuǎn)速降低，使傳感器輸出頻率減少，因此，一般選在距下托輥200-300mm的位置安裝。圖2.1摩擦滾輪安裝在上皮帶下方圖2.2摩擦滾輪安裝在下皮帶上方2.轉(zhuǎn)速傳感器將旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電量輸出的傳感器。轉(zhuǎn)速傳感器屬于間接式測量裝置，可用機械、電氣、磁、光和混合式等方法制造。按信號形式的不同，轉(zhuǎn)速傳感器可分為模擬式和數(shù)字式兩種。前者的輸出信號值是轉(zhuǎn)速的線性函數(shù),后者的輸出信號頻率與轉(zhuǎn)速成正比,或其信號峰值間隔與轉(zhuǎn)速成反比。轉(zhuǎn)速傳感器的種類繁多、應用極廣，其原因是在自動控制系統(tǒng)和自動化儀表中大量使用各種電機，在不少場合下對低速（如每小時一轉(zhuǎn)以下）、高速（如每分鐘數(shù)十萬轉(zhuǎn)）、穩(wěn)速（如誤差僅為萬分之幾）和瞬時速度的精確測量有嚴格的要求。常用的轉(zhuǎn)速傳感器有光電式、電容式、變磁阻式以及測速發(fā)電機等。

光電式轉(zhuǎn)速傳感器它分為投射式和反射式兩類。投射式光電轉(zhuǎn)速傳感器的讀數(shù)盤和測量盤有間隔相同的縫隙。測量盤隨被測物體轉(zhuǎn)動，每轉(zhuǎn)過一條縫隙，從光源投射到光敏元件（光電式傳感器）上的光線產(chǎn)生一次明暗變化,光敏元件即輸出電流脈沖信號。反射式光電傳感器在被測轉(zhuǎn)軸上設有反射記號，由光源發(fā)出的光線通過透鏡和半透膜入射到被測轉(zhuǎn)軸上。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時，反射記號對投射光點的反射率發(fā)生變化。反射率變大時，反射光線經(jīng)透鏡投射到光敏元件上即發(fā)出一個脈沖信號；反射率變小時，光敏元件無信號。在一定時間內(nèi)對信號計數(shù)便可測出轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速值。

變磁阻式轉(zhuǎn)速傳感器它屬于變磁阻式傳感器。變磁阻式傳感器的三種基本類型，電感式傳感器、變壓器式傳感器和電渦流式傳感器都可制成轉(zhuǎn)速傳感器。電感式轉(zhuǎn)速傳感器應用較廣，它利用磁通變化而產(chǎn)生感應電勢，其電勢大小取決于磁通變化的速率。這類傳感器按結(jié)構(gòu)不同又分為開磁路式和閉磁路式兩種。開磁路式轉(zhuǎn)速傳感器（圖4a）結(jié)構(gòu)比較簡單，輸出信號較小，不宜在振動劇烈的場合使用。閉磁路式轉(zhuǎn)速傳感器由裝在轉(zhuǎn)軸上的外齒輪、內(nèi)齒輪、線圈和永久磁鐵構(gòu)成（圖4b）。內(nèi)、外齒輪有相同的齒數(shù)。當轉(zhuǎn)軸連接到被測軸上一起轉(zhuǎn)動時，由于內(nèi)、外齒輪的相對運動，產(chǎn)生磁阻變化，在線圈中產(chǎn)生交流感應電勢。測出電勢的大小便可測出相應轉(zhuǎn)速值。2.3.4轉(zhuǎn)矩的測量及轉(zhuǎn)矩傳感器1.轉(zhuǎn)矩的測量使機器元件轉(zhuǎn)動的力偶或力矩叫做轉(zhuǎn)動力矩，簡稱轉(zhuǎn)矩。任何元件在轉(zhuǎn)矩的作用下，必定產(chǎn)生某種程度的扭轉(zhuǎn)變形。因此，習慣上又把轉(zhuǎn)動力矩叫做扭轉(zhuǎn)力矩，簡稱扭矩。轉(zhuǎn)矩是各種工作傳動軸的基本載荷形式，是旋轉(zhuǎn)機械動力輸出的重要指標，是檢驗產(chǎn)品是否合格的標志之一，是計算機械功率和效率的必需參數(shù)。扭矩的測量對傳動軸載荷的確定和控制，對傳動系統(tǒng)各工作零件的強度設計和原動機容量的選擇，都有重要意義。轉(zhuǎn)矩隨時間的變化過程叫做轉(zhuǎn)矩的時間歷程。按照時間歷程的特點，轉(zhuǎn)矩可以分為靜態(tài)轉(zhuǎn)矩和動態(tài)轉(zhuǎn)矩。靜態(tài)轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)矩值不隨時間變化，或者隨時間變化很小，很緩慢的轉(zhuǎn)矩。動態(tài)轉(zhuǎn)矩則是轉(zhuǎn)矩值隨時間變化很大、很迅猛的轉(zhuǎn)矩。靜態(tài)轉(zhuǎn)矩包括靜止轉(zhuǎn)矩、恒定轉(zhuǎn)矩、緩變轉(zhuǎn)矩和微脈動轉(zhuǎn)矩。靜止轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩值為常數(shù)，傳動軸靜止不旋轉(zhuǎn)。它的特征參數(shù)是轉(zhuǎn)矩T為常數(shù)，轉(zhuǎn)速n為零，如起重機吊重靜止時的轉(zhuǎn)矩;恒定轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩值仍為常數(shù)，但傳動軸以某轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，如電機穩(wěn)定工作時的轉(zhuǎn)矩;緩變轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩值隨時間作緩慢變化。因為轉(zhuǎn)矩變化緩慢，在短暫時間內(nèi)可以認為轉(zhuǎn)矩值是恒定的。動態(tài)轉(zhuǎn)矩包括振動轉(zhuǎn)矩、過渡轉(zhuǎn)矩及隨機轉(zhuǎn)矩三種。振動轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩值是波動的，并具有一定周期。通過對機器的振動轉(zhuǎn)矩進行頻譜分析可對機械設備進行狀態(tài)檢測和故障診斷。過渡轉(zhuǎn)矩是機械從一種工況轉(zhuǎn)換到另一種工況時的轉(zhuǎn)矩變化過程，如電機的啟動過程扭矩的變化。隨機轉(zhuǎn)矩是一種不確定的，無規(guī)律變化的轉(zhuǎn)矩。2．轉(zhuǎn)矩傳感器a.電齒柵式轉(zhuǎn)矩傳感器原理電磁齒(柵)式轉(zhuǎn)矩傳感器(以下簡稱齒(柵)式)的基本原理是通過磁電轉(zhuǎn)換，把被測轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成具有相位差的兩路電信號，而這兩路電信號的相位差的變化量與被測轉(zhuǎn)矩的大小成正比。經(jīng)定標并顯示，即可得到轉(zhuǎn)矩值。在彈性軸兩端安裝有兩只齒輪，在齒輪上方分別有兩組磁鋼，磁鋼上各繞有一組信號線圈。當彈性軸轉(zhuǎn)動時，由于磁鋼與齒輪間氣隙磁導的變化，在信號線圈中分別感應出兩個電勢，在外加轉(zhuǎn)矩為零時，這兩個電勢有一個恒定的初始相位差，這個初始相位差只與兩只齒輪在軸上安裝的相對位置有關。在外加轉(zhuǎn)矩時，彈性軸產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形，在彈性變形范圍內(nèi)，其扭角與外加轉(zhuǎn)矩成正比。在扭角變化的同時，兩個電勢的相位差發(fā)生相應的變化，這一相位差變化的絕對值與外加轉(zhuǎn)矩的大小成正比。由于該電勢的頻率與轉(zhuǎn)速及齒數(shù)的乘積成正比，其中齒數(shù)為固定值。圖2.3電磁式轉(zhuǎn)矩傳感器原理圖b.數(shù)字式轉(zhuǎn)矩傳感器原理另一類是應變片數(shù)字扭矩傳感器，其測量原理是運用敏感元件(精密電阻應變片)組成的應變電橋附著在彈性應變軸上，則可以檢測出該彈性軸受扭時毫伏級應變信號。將該應變信號放大后，經(jīng)過壓頻轉(zhuǎn)換，變換成與扭應變成正比的頻率信號。傳感器系統(tǒng)的能源輸入及信號輸出由兩組帶間隙的特殊環(huán)形變壓器所承擔，因此實現(xiàn)了無接觸的能源及信號傳遞功能。這類扭矩傳感器的不足之處是測量之前需要預熱來平衡電橋。2.3.5溫度的測量及溫度傳感器1、溫度的測量溫度是一個基本的物理量，自然界中的一切過程無不與溫度密切相關。溫度傳感器是最早開發(fā)，應用最廣。兩種不同材質(zhì)的導體，如在某點互相連接在一起，對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現(xiàn)電位差。這個電位差的數(shù)值與不加熱部位測量點的溫度有關，和這兩種導體的材質(zhì)有關。這種現(xiàn)象可以在很寬的溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)，如果精確測量這個電位差，再測出不加熱部位的環(huán)境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質(zhì)的導體，所以稱之為“熱電偶”。不同材質(zhì)做出的熱電偶使用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。熱電偶的靈敏度是指加熱點溫度變化1℃時，輸出電位差的變化量。對于大多數(shù)金屬材料支撐的熱電偶而言，這個數(shù)值大約在5～40微伏／℃之間。熱電偶熱電偶是工業(yè)上最常用的溫度檢測元件之一，熱電偶工作原理是基于賽貝克(seeback)效應,即兩種不同成分的導體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內(nèi)產(chǎn)生熱電流的物理現(xiàn)象。其優(yōu)點是：a.測量精度高。因熱電偶直接與被測對象接觸，不受中間介質(zhì)的影響。b.測量范圍廣。常用的熱電偶從-50～+1600℃均可連續(xù)測量，某些特殊熱電偶最低可測到-269℃（如金鐵鎳鉻），最高可達+2800℃（如鎢-錸）。c.構(gòu)造簡單，使用方便。熱電偶通常是由兩種不同的金屬絲組成，而且不受大小和開頭的限制，外有保護套管，用起來非常方便。

2)熱電偶測溫基本原理

將兩種不同材料的導體或半導體A和B焊接起來，構(gòu)成一個閉合回路，如圖2.4所示。當導體A和B的兩個接點1和2之間存在溫差時，兩者之間便產(chǎn)生電動勢,因而在回路中形成一個大小的電流,這種現(xiàn)象稱為熱電效應。熱電偶就是利用這一效應來工作的。圖2.4熱電偶結(jié)構(gòu)原理3）熱電偶的結(jié)構(gòu)形成

b.熱電偶的結(jié)構(gòu)形式

為了保證熱電偶可靠、穩(wěn)定地工作，對它的結(jié)構(gòu)要求如下：

①

組成熱電偶的兩個熱電極的焊接必須牢固；

②

兩個熱電極彼此之間應很好地絕緣，以防短路；

③

補償導線與熱電偶自由端的連接要方便可靠；

④

保護套管應能保證熱電極與有害介質(zhì)充分隔離。4)熱電偶冷端的溫度補償由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴重金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節(jié)省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩(wěn)定的控制室內(nèi)，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度≠0℃時對測溫的影響。在使用熱電偶補償導線時必須注意型號相配，極性不能接錯，補償導線與熱電偶連接端的溫度不能超過100℃。

2.3.6跑偏、劃傷及縱向撕裂的檢測1跑偏的檢測皮帶運輸機運行時皮帶跑偏是最常見的故障，皮帶跑偏輕則造成撤料、皮帶磨損;重則由于皮帶與機架劇烈摩擦引起皮帶軟化、燒焦甚至引起火災，造成整個生產(chǎn)線停產(chǎn)，因而，正確地處理好皮帶跑偏關系到整個生產(chǎn)系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。皮帶跑偏的原因：安裝時引起的皮帶跑偏——皮帶機安裝質(zhì)量的好壞對皮帶跑偏的影響最大，由安裝誤差引起的皮帶跑偏最難處理，安裝誤差主要是:(1)輸送帶接頭不平直。造成皮帶兩邊張力不均勻，皮帶始終往張緊力大的一邊跑偏。(2)機架歪斜。機架歪斜包括機架中心線歪斜和機架兩邊高低傾斜，這兩種情況都會造成嚴重跑偏，并且很難調(diào)整。(3)導料槽兩側(cè)的橡膠板壓力不均勻。由于橡膠板壓力不均勻，造成皮帶兩邊運行阻力不一致，引起皮帶跑偏。運行中引起的皮帶跑偏：(1)滾筒、托輥粘料引起的跑偏。皮帶機在運行一段時間后，由于礦料有的具有一定的粘性，部分礦粉會粘沾在滾筒和托輥上，使得滾筒或托輥局部筒徑變大，引起皮帶兩側(cè)張緊力不均勻，造成皮帶跑偏。(2)皮帶松弛引起的跑偏。調(diào)整好的皮帶在運行一段時間后，由于皮帶拉伸產(chǎn)生永久變形或老化，會使皮帶的張緊力下降，造成皮帶松弛，引起皮帶跑偏。(3)礦料分布不均勻引起的跑偏。如果皮帶空轉(zhuǎn)時不跑偏，重負荷運轉(zhuǎn)就跑偏，說明礦料在皮帶兩邊分布不均勻。礦料分布不均主要是礦料下落方向和位置不正確引起的，如果礦料偏到左側(cè)，則皮帶向右跑偏，反之亦然。(4)運行中振動引起的跑偏。皮帶機在運行時的機械振動是不可避免的，在皮帶運行速度越快時，振動越大，造成的皮帶跑偏也越大。在皮帶機中，托輥的徑向跳動引起的振動對皮帶跑偏影響最大。跑偏開關主要用于檢測實際運行中帶式輸送機的偏移狀態(tài)來發(fā)出信號，實現(xiàn)帶式輸送機跑偏后自動報警和自動停機功能;來防止因輸送機偏移傾斜使物料撒落。跑偏開關具有兩級動作功能，一級動作用于報警，二級動作用于停機。（1）輕微偏移報警:當輸送機在運行過程中發(fā)生輕微偏移時，則開關輸出一級報警信號。（2）嚴重偏移報警:當輸送機在運行過程中發(fā)生嚴重偏移時，則開關輸出二級停機信號。跑偏開關由立輥、復位手柄(調(diào)偏再啟動)、凸輪及行程開關等組成(見圖2.5)。利用帶式輸送機跑偏時的橫向位移觸碰到開關立輥，使立輥產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，然后以立輥的偏轉(zhuǎn)角確定膠帶跑偏量。當立輥偏轉(zhuǎn)角達到12°時，一級開關動作并輸出輕跑偏報警信號;當立輥偏轉(zhuǎn)角達到30°時，二級開關動作并輸出重跑偏停機信號。圖2.5跑偏開關的組成2、劃傷及縱向撕裂的檢測在運輸線上，物料從溜槽落下，其鋒利部分往往扎透皮帶，當運輸線繼續(xù)運行時，皮帶從扎透處沿縱向依次被撕裂，成為引起大事故的原因。等到皮帶損傷到不能修理的程度，就得換皮帶，使運輸線不得不停運，造成很大損失。那么如何來檢測皮帶縱向撕裂事故，避免更大事故以及停產(chǎn)的發(fā)生呢?目前主要使采用縱向撕裂探測器來檢測。縱向撕裂檢測器采用攔索式方法，攔索通過滑板與開關連接，使開關隨著攔索的牽移而輸出停機信號。撕裂檢測器在正常狀態(tài)下攔索使開關的觸發(fā)機構(gòu)處于正常狀態(tài)，當異物刺穿膠帶機表面并觸及到攔索時，并帶動攔索，使攔索產(chǎn)生位移導致觸發(fā)機構(gòu)動作輸出撕裂停機信號。撕裂傳感器應安裝在受料段膠帶下緩沖托輥之間，控制箱應就近安裝在附近機架上;調(diào)整滑板和索桿使攔索距膠帶下表面20-30mm，再調(diào)整調(diào)線器使攔索張緊，且開關也處于動作狀態(tài)即可。新安裝的撕裂傳感器應每隔5日按上述方法重新調(diào)整2～4次，以消除因攔索伸縮而引起誤差。第3章基于PLC的下位機控制系統(tǒng)設計3.1PLC概述3.1.1PLC的概念及發(fā)展20世紀年代起，人們把各種繼電器、定時器、接觸器及其觸點按一定邏輯關系連接起來組成控制系統(tǒng)，控制各種生產(chǎn)機械，這就是大家熟悉的傳統(tǒng)繼電器接觸器控制系統(tǒng)。由于它結(jié)構(gòu)簡單、容易掌握、價格便宜，在一定范圍內(nèi)能滿足控制要求，因而使用面甚廣，在工業(yè)控制領域中一直占主導地位。但是繼電接觸器控制系統(tǒng)有明顯的缺點：設備體積大，可靠性差，動作速度慢，功能少，難于實現(xiàn)較復雜的控制，特別是它是靠硬連接邏輯構(gòu)成的系統(tǒng)，接線復雜，當生產(chǎn)工藝或?qū)ο笮枰淖儠r，原有的接線和控制盤（柜）就要更換，所以通用性和靈活性較差1968年，美國通用汽車公司（GM）根據(jù)市場形勢與生產(chǎn)發(fā)展的需要，提出了“多品種、小批量、不斷翻新汽車品牌型號”的戰(zhàn)略。要實現(xiàn)這個戰(zhàn)略決策，依靠原有的工業(yè)控制裝置顯然不行，而必須有一種新的工業(yè)控制裝置，它可以隨著生產(chǎn)品種的改變，靈活方便地改變控制方案以滿足對控制的不同要求。1969年，著名的美國數(shù)字設備公司（DEC）根據(jù)GM的功能要求，研制出了這種新的工業(yè)控制裝置，并在GM公司的一條汽車自動化生產(chǎn)線上首次運行取得成功。根據(jù)這種新型工業(yè)控制裝置可以通過編程改變控制方案這一特點，以及專門用于邏輯控制的情況，稱這種新的工業(yè)控制裝置為可編程序控制器（ProgrammableLogicController），簡稱PLC。國際電工委員會曾于1982年11月頒發(fā)了可編程控制器標準草案第一稿，1985年一月發(fā)表了第二稿，1987年2月頒發(fā)了第三稿。該草案中對可編程控制器的定義是：“可編程序控制器是一種數(shù)字運算邏輯操作的電子系統(tǒng)，專為工業(yè)環(huán)境而設計。它采用了可編程的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數(shù)和算數(shù)運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程。而有關的外圍設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)聯(lián)成一個整體，易于擴充其功能的原則設計?！倍x強調(diào)了PLC應直接應用于工業(yè)環(huán)境，它有很強的抗干擾能力，廣泛的適應能力和應用范圍。這也是區(qū)別于一般微機控制系統(tǒng)的一個重要特征。從1968年到現(xiàn)在，PLC經(jīng)歷了四次換代：第一代PLC大多用一位機開發(fā)，用磁芯存儲器存儲，只有邏輯控制功能。在第二代PLC產(chǎn)品中換成了8位微處理器及半導體存儲器，PLC產(chǎn)品開始系列化。第三代PLC產(chǎn)品隨著高性能微處理器及位片式CPU在PLC中大量使用，PLC的處理速度大大提高，從而促使它向多功能及聯(lián)網(wǎng)通信方向發(fā)展。第四代PLC產(chǎn)品不僅全面使用16位、32位高性能微處理器，高性能位片式微處理器，RISC（Reducedinstructionsetcomputer）精簡指令系統(tǒng)CPU等高級CPU，而且在一臺PLC中配置多個處理器，進行多通道處理。同時生產(chǎn)了大量內(nèi)含微處理器的智能模板，使得第四代PLC產(chǎn)品成為具有邏輯控制功能、過程控制功能、運動控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、聯(lián)網(wǎng)通信功能的真正名符其實的多功能控制器。同一時期，由PLC組成的PLC網(wǎng)絡也得到飛速發(fā)展。PLC與PLC網(wǎng)絡成為工廠企業(yè)中首選的工業(yè)控制裝置，由PLC組成的多級分布式PLC網(wǎng)絡成為CIMS（computer-integratedmanufacturingsystem）系統(tǒng)不可或缺的基本組成部分。人們高度評價PLC及其網(wǎng)絡的重要性，認為它是現(xiàn)代工業(yè)自動化的三大支柱之一。今天我們常用的PLC（ProgrammableLogicController）是微型電子計算機與常規(guī)控制元件如繼電器等互相結(jié)合形成的新型工業(yè)自動化控制裝置。它是在一位機、順序控制器和計算機控制的基礎上發(fā)展起來的把繼電器控制簡單易行、成本低、容易掌握等優(yōu)點和計算機的功能完善、靈活方便、通用性好等特點結(jié)合起來拋棄了傳統(tǒng)的計算機編程語言和表達形式。而是以計算機軟件技術構(gòu)成人們習慣的繼電器模型，進而得到以繼電器電路梯形圖為基礎的形象編程語言和模塊化軟件對于繼電器、計時器、定時器和輸入信號等內(nèi)部資源它可以自如地使用軟件構(gòu)成的邏輯功能多次進行調(diào)用。不但能代替繼電器控制簡單的開關順序而且能夠控制模擬量還具有通訊及聯(lián)網(wǎng)功能可形成分布式控制系統(tǒng)監(jiān)測其它的控制器并能與上位機進行通訊聯(lián)系收集生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)向各主管部門傳送重要信息。本文在充分考慮輸煤系統(tǒng)的作用和運行可靠性基礎上，提出了基于西門子公司S7-200PLC可編程序控制器的輸煤控制系統(tǒng)實現(xiàn)方案，該方案不僅降低了開發(fā)的工作量，而且降低了維護的工作量，同時也對以后的升級提供了條件。本課題利用PLC可編程序控制器及相關的檢測設備，解決傳統(tǒng)繼電接觸器控制存在的問題并實現(xiàn)與上位機的通訊，負責皮帶輸送機（單機）的起停及相關控制，將皮帶機的運行狀態(tài)上傳上位機，課題主要根據(jù)煤礦井下主煤流的生產(chǎn)工藝的，實現(xiàn)設計一個基于PLC煤礦主煤流遠程控制系統(tǒng)分站，包括主要功能設計、硬件設計、傳感器選型設計和軟件設計，具有就地集中控制、顯示、遠程通信等功能。3.1.2PLC的主要特點1可靠性高，抗干擾能力強高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現(xiàn)代大規(guī)模集成電路技術，采用嚴格的生產(chǎn)工藝制造，內(nèi)部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如三菱公司生產(chǎn)的F系列PLC平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構(gòu)成控制系統(tǒng)，和同等規(guī)模的繼電接觸器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關接點已減少到數(shù)百甚至數(shù)千分之一，故障也就大大降低。此外，PLC帶有硬件故障自我檢測功能，出現(xiàn)故障時可及時發(fā)出警報信息。在應用軟件中，應用者還可以編入外圍器件的故障自診斷程序，使系統(tǒng)中除PLC以外的電路及設備也獲得故障自診斷保護。這樣，整個系統(tǒng)具有極高的可靠性也就不奇怪了。

2配套齊全，功能完善，適用性強

PLC發(fā)展到今天，已經(jīng)形成了大、中、小各種規(guī)模的系列化產(chǎn)品?？梢杂糜诟鞣N規(guī)模的工業(yè)控制場合。除了邏輯處理功能以外，現(xiàn)代PLC大多具有完善的數(shù)據(jù)運算能力，可用于各種數(shù)字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發(fā)展，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

3易學易用，深受工程技術人員歡迎

PLC作為通用工業(yè)控制計算機，是面向工礦企業(yè)的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現(xiàn)繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業(yè)控制打開了方便之門。

4系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造

PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統(tǒng)設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經(jīng)過改變程序改變生產(chǎn)過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產(chǎn)場合。

5體積小，重量輕，能耗低

以超小型PLC為例，新近出產(chǎn)的品種底部尺寸小于100mm，重量小于150g，功耗僅數(shù)瓦。由于體積小很容易裝入機械內(nèi)部，是實現(xiàn)機電一體化的理想控制設備。3.1.3PLC的應用范圍目前，PLC在國內(nèi)外已廣泛應用于鋼鐵、石油、化工、電力、建材、機械制造、汽車、輕紡、交通運輸、環(huán)保及文化娛樂等各個行業(yè)，使用情況大致可歸納為如下幾類。

1開關量的邏輯控制

這是PLC最基本、最廣泛的應用領域，它取代傳統(tǒng)的繼電器電路，實現(xiàn)邏輯控制、順序控制，既可用于單臺設備的控制，也可用于多機群控及自動化流水線。如注塑機、印刷機、訂書機械、組合機床、磨床、包裝生產(chǎn)線、電鍍流水線等。

2模擬量控制

在工業(yè)生產(chǎn)過程當中，有許多連續(xù)變化的量，如溫度、壓力、流量、液位和速度等都是模擬量。為了使可編程控制器處理模擬量，必須實現(xiàn)模擬量（Analog）和數(shù)字量（Digital）之間的A/D轉(zhuǎn)換及D/A轉(zhuǎn)換。PLC廠家都生產(chǎn)配套的A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊，使可編程控制器用于模擬量控制。

3運動控制

PLC可以用于圓周運動或直線運動的控制。從控制機構(gòu)配置來說，早期直接用于開關量I/O模塊連接位置傳感器和執(zhí)行機構(gòu)，現(xiàn)在一般使用專用的運動控制模塊。如可驅(qū)動步進電機或伺服電機的單軸或多軸位置控制模塊。世界上各主要PLC廠家的產(chǎn)品幾乎都有運動控制功能，廣泛用于各種機械、機床、機器人、電梯等場合。

4過程控制

過程控制是指對溫度、壓力、流量等模擬量的閉環(huán)控制。作為工業(yè)控制計算機，PLC能編制各種各樣的控制算法程序，完成閉環(huán)控制。PID調(diào)節(jié)是一般閉環(huán)控制系統(tǒng)中用得較多的調(diào)節(jié)方法。大中型PLC都有PID模塊，目前許多小型PLC也具有此功能模塊。PID處理一般是運行專用的PID子程序。過程控制在冶金、化工、熱處理、鍋爐控制等場合有非常廣泛的應用。

5數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)代PLC具有數(shù)學運算（含矩陣運算、函數(shù)運算、邏輯運算）、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、排序、查表、位操作等功能，可以完成數(shù)據(jù)的采集、分析及處理。這些數(shù)據(jù)可以與存儲在存儲器中的參考值比較，完成一定的控制操作，也可以利用通信功能傳送到別的智能裝置，或?qū)⑺鼈兇蛴≈票?。?shù)據(jù)處理一般用于大型控制系統(tǒng)，如無人控制的柔性制造系統(tǒng)；也可用于過程控制系統(tǒng)，如造紙、冶金、食品工業(yè)中的一些大型控制系統(tǒng)。

6通信及聯(lián)網(wǎng)

PLC通信含PLC間的通信及PLC與其它智能設備間的通信。隨著計算機控制的發(fā)展，工廠自動化網(wǎng)絡發(fā)展得很快，各PLC廠商都十分重視PLC的通信功能，紛紛推出各自的網(wǎng)絡系統(tǒng)。新近生產(chǎn)的PLC都具有通信接口，通信非常方便。3.1.4PLC的組成從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。1CPU的構(gòu)成

CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時，診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務產(chǎn)生相應的控制信號，去指揮有關的控制電路。

CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。在使用者看來，不必要詳細分析CPU的內(nèi)部電路，但對各部分的工作機制還是應有足夠的理解。CPU的控制器控制CPU工作，由它讀取指令、解釋指令及執(zhí)行指令。但工作節(jié)奏由震蕩信號控制。運算器用于進行數(shù)字或邏輯運算，在控制器指揮下工作。寄存器參與運算，并存儲運算的中間結(jié)果，它也是在控制器指揮下工作。CPU速度和內(nèi)存容量是PLC的重要參數(shù)，它們決定著PLC的工作速度，IO數(shù)量及軟件容量等，因此限制著控制規(guī)模。

2.I/O模塊

PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關量輸入（DI），開關量輸出（DO），模擬量輸入（AI），模擬量輸出（AO）等模塊。

常用的I/O分類如下：

開關量：按電壓水平分，有220VAC、110VAC、24VDC，按隔離方式分，有繼電器隔離和晶體管隔離。

模擬量：按信號類型分，有電流型（4-20mA,0-20mA）、電壓型（0-10V,0-5V,-10-10V）等，按精度分，有12bit,14bit,16bit等。

除了上述通用IO外，還有特殊IO模塊，如熱電阻、熱電偶、脈沖等模塊。

按I/O點數(shù)確定模塊規(guī)格及數(shù)量，I/O模塊可多可少，但其最大數(shù)受CPU所能管理的基本配置的能力，即受最大的底板或機架槽數(shù)限制。

3.電源模塊

PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。

4.底板或機架

大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機架，其作用是：電氣上，實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機械上，實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。

5.PLC系統(tǒng)的其它設備

編程設備：編程器是PLC開發(fā)應用、監(jiān)測運行、檢查維護不可缺少的器件，用于編程、對系統(tǒng)作一些設定、控制PLC及PLC所控制的系統(tǒng)的工作狀況，但它不直接參與現(xiàn)場控制運行。小編程器PLC一般有手持型編程器，目前一般由計算機（運行編程軟件）充當編程器。也就是我們系統(tǒng)的上位機。3.2S7-200PLC的概況3.2.1SIEMENSS7-200基本組成SIEMENSS7-200可編程控制器是一種通用的工業(yè)控制裝置，其組成與一般的微機系統(tǒng)基本相同?？删幊绦蚩刂破髦饕蒀PU模塊、輸入/輸出模塊和編程裝置組成。硬件系統(tǒng)簡化框圖如圖3.1所示圖3.1硬件系統(tǒng)簡化框圖1.中央處理單元CPUCPU相當人的大腦，是PLC的核心部件，由大規(guī)?；虺笠?guī)模的集成電路微處理器芯片構(gòu)成。CPU的主要任務有:(l)接受并存儲從編程器輸入的用戶程序和數(shù)據(jù);(2)診斷電源、PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程的語法錯誤;(3)用掃描的方式通過I/O部件接受現(xiàn)場的輸入信號，并存入輸入映像寄存器或數(shù)據(jù)存儲器中;(4)PLC進入運行狀態(tài)后，根據(jù)存放的先后順序逐條讀取用戶程序，進行解釋和執(zhí)行，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作:(5)將用戶程序的執(zhí)行結(jié)果經(jīng)輸出部件實現(xiàn)輸出控制、制表打印或數(shù)據(jù)通訊等功能。不同型號的PLC其CPU芯片是不同的，有采用通用CPU芯片的，有采用廠家自行設計的專用CPU芯片的，如西門子系列的PLC。CPU芯片的性能關系到PLC處理控制信號的能力與速度，CPU位數(shù)越高，系統(tǒng)處理的信息量越大，運算速度也越快。PLC的功能是隨著CPU芯片技術的發(fā)展而提高和增強。2.存儲器PLC的存儲器包括系統(tǒng)存儲器和用戶存儲器兩部分。系統(tǒng)存儲器用來存放由PLC生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在ROM內(nèi)，用戶不能直接更改。它使PLC具有基本的功能，能夠完成PLC設計者規(guī)定的各項工作。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞，很大程度上決定了PLC的性能，其內(nèi)容主要包括三部分：第一部分為系統(tǒng)管理程序。它主要控制PLC的運行，使整個PLC按部就班的工作。第二部分為用戶指令解釋程序。通過用戶指令解釋程序，使PLC的編程語言變?yōu)闄C器語言指令，再由CPU執(zhí)行這些指令。第三部分為標準程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用。它包括許多不同功能的子程序及其調(diào)用管理程序，如完成輸入、輸出及特殊運算等的子程序。PLC的具體工作都是由這部分程序來完成的，這部分程序的多少也決定了PLC性能的高低。用戶存儲器包括用戶程序存儲器（程序區(qū)）和數(shù)據(jù)存儲器（數(shù)據(jù)區(qū)）兩部分。用戶程序存儲區(qū)用來存放用戶針對具體任務用規(guī)定的PLC編程語言編寫的各種用戶程序。用戶程序存儲器根據(jù)所選用的存儲器單元類型的不同，可以是RAM、EPROM或EEPROM存儲器，其內(nèi)容可以由用戶任意修改或增刪。用戶數(shù)據(jù)存儲器可以用來存放（記憶）用戶程序中所使用器件的ON/OFF狀態(tài)和數(shù)值、數(shù)據(jù)等。它的大小關系到用戶程序容量的大小，是反映PLC性能的重要指標之一。PLC使用的存儲器類型有三種:（1）隨機存取存儲器（RAM）用戶可以用編程裝置讀出RAM中的內(nèi)容，也可以將用戶程序?qū)懭隦AM，因此RAM又叫讀/寫存儲器。它是易失性的存儲器，它的電源中斷后，儲存的信息將會丟失。RAM的共作速度高，價格便宜，改寫方便。在關斷可編程控制器的外部電源后，可用鋰電池保存RAM中的用戶程序和某些數(shù)據(jù)。鋰電池可用2～5年，需要更換鋰電池時，由PLC發(fā)出信號通知用戶。現(xiàn)在大部分PLC已不用鋰電池來完成掉電保護功能了。（2）只讀存儲器（ROM）ROM的內(nèi)容只能讀出，不能寫入。它是非易失的，它的電源消失后，仍能保存儲存的內(nèi)容。ROM一般用來存放可編程控制器的系統(tǒng)程序（3）電可擦除可編程的只讀存儲器（EEPROM或PROM）它是非易失性的，但是可以用編程裝置對它編程，兼有ROM的非易失性和RAM的隨機存取優(yōu)點，但是將信息寫入它所需的時間比RAM長得多。EEPROM用來存放用戶程序和需要長期保存的重要數(shù)據(jù)。3.輸入/輸出單元PLC的輸入和輸出信號類型可以是開關量、模擬量和數(shù)字量。輸入/輸出單元從廣義上分包含兩部分：一是與被控設備相連接的接口電路，另一部分是輸入和輸出的映像寄存器。輸入單元接收來自用戶設備的各種控制信號，如限位開關、操作按鈕、選擇開關、行程開關以及其它一些傳感器的信號。通過接口電路將這些信號轉(zhuǎn)換成中央處理器能夠識別和處理的信號，并存到輸入映像寄存器。運行時CPU從輸入映像寄存器讀取輸入信息并進行處理，將處理結(jié)果放到輸出映像寄存器。輸出映像寄存器由輸出點相應的觸發(fā)器組成，輸出接口電路將其由弱電控制信號轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場需要的強電信號輸出，以驅(qū)動電磁閥、接觸器、指示燈等被控設備的執(zhí)行元件。輸出接口電路通常有三種類型：繼電器輸出型、晶體管輸出型和晶閘管輸出型。每種輸出電路都采用電氣隔離技術，電源由外部提供，輸出電流一般為0.5～2A，輸出電流的額定值與負載的性質(zhì)有關。為使PLC避免受瞬間大電流的作用而損壞，輸出端外部接線必須采用保護措施：一是輸入和輸出公共端接熔斷器；二是采用保護電路，對交流感性負載，一般用阻容吸收回路，對直流感性負載用續(xù)流二極管。由于輸入和輸出端是靠光信號耦合的，在電氣上是完全隔離的，因此輸出端的信號不會反饋到輸入端，也不會產(chǎn)生地線干擾或其它串擾，因此PLC具有很高的可靠性和極強的抗干擾能力。4.電源部分PLC一般使用220V的交流電源，內(nèi)部的開關電源為PLC的中央處理器、存儲器等電路提供5V、±12V、24V等直流電源，使PLC能正常工作。電源部件的位置形式可有多種，對于整體式結(jié)構(gòu)的PLC，通常電源封裝到機殼內(nèi)部；對于模塊式PLC，有的采用單獨電源模塊，有的將電源與CPU封裝到一個模塊中。5.I/O擴展接口和模塊擴展接口用于將擴展單元以及功能模塊與基本單元相連，使PLC的配置更加靈活以滿足不同控制系統(tǒng)的需要。輸入和輸出點是系統(tǒng)與被控對象的連接點。用戶可以使用主機I/O和擴展I/O。S7-200系列CPU提供一定數(shù)量的主機數(shù)字量I/O點，但在主機點數(shù)不夠的情況下，就必須使用擴展模塊的I/O點。在這主要介紹模擬量擴展模塊。在工業(yè)控制中，某些輸入量(如壓力、溫度、流量、轉(zhuǎn)速等)是模擬量，某些執(zhí)行機構(gòu)(如晶閘管調(diào)速裝置、電動調(diào)節(jié)閥和變頻器等)要求可編程控制器輸出模擬信號，而可編程控制器的CPU只能處理數(shù)字量。模擬量首先被傳感器和變送器轉(zhuǎn)換為標準的電流或電壓，如4～20mA，1～5V，0～10V，可編程控制器用A/D轉(zhuǎn)換器將它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。這些數(shù)字量可能是二進制的，也可能是十進制的。D/A轉(zhuǎn)換器將可編程控制器的數(shù)字輸出量轉(zhuǎn)換為模擬電壓或電流，再去控制執(zhí)行機構(gòu)。模擬量I/O模塊的主要任務就是實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換(模擬量輸入)和D/A轉(zhuǎn)換(模擬量輸出)。S7-200有3種模擬量擴展模塊:(l)模擬量輸入擴展模塊EM231:它有4路模擬量輸入;(2)模擬量輸出擴展模塊EM232:它有2路模擬量輸出;(3)模擬量輸入/輸出擴展模塊EM235:有4路模擬量輸入和1路模擬量輸出。轉(zhuǎn)換的時間小于250s，模擬量輸模塊中A/D、D/A轉(zhuǎn)換器的位數(shù)均為12位。模擬量輸入輸出有多種量程供用戶選用，如0～10V，0～20mA，0～100mV，±10V，±5V，±100mV等。A/D轉(zhuǎn)換的時間小于250s，模擬量輸入的階躍響應時間1.5ms(達到穩(wěn)定值的95%時)。單極性全量程輸入范圍對應的數(shù)字量輸出為0～32000，雙極性全量程輸入范圍對應的數(shù)字量輸出為-32000～+32000。輸入阻抗大于等于10M。6.通信接口為了實現(xiàn)“人—機”或“機—機”之間的對話，PLC配有多種通信接口。PLC通過這些通信接口可以與監(jiān)視器、打印機和其它的PLC或計算機相連。當PLC與打印機相連時，可將過程信息、系統(tǒng)參數(shù)等打印輸出；當與監(jiān)視器（CRT）相連時，可將過程圖像顯示出來；當與其它PLC相連時，可以組成多機系統(tǒng)或聯(lián)成網(wǎng)絡，實現(xiàn)更大規(guī)模的控制；當與計算機相連時，可以組成多級控制系統(tǒng)，實現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合控制。7.編程器編程器的作用是供用戶進行程序的編制、編輯、調(diào)試和監(jiān)視。編程器有簡易型和管理型兩類。簡易型的編程器只能聯(lián)機程序，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)化為機器語言助記符（語句表）后，才能輸入。它一般由簡易鍵盤和發(fā)光二極管或其他顯示器件組成。智能型的編程器又稱圖形編程器，它可以聯(lián)機編程，也可以脫機編程，具有LCD或CRT圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖或通過屏幕對話。還可以利用PC作為編程器，PLC生產(chǎn)廠家配有相應的編程軟件，如SIEMENS的STEP7–Micro/WIN32編程軟件。3.2.2SIEMENSS7-200的工作原理各種PLC都采用掃描工作方式，具體工作過程大同小異。第一部分是上電處理。機器通電后，對PLC系統(tǒng)進行一次初始化工作，包括硬件初始化，I/O模塊配置檢查和其它初始化處理等。第二部分是掃描過程。PLC上電處理完成以后進入掃描工作過程。先完成輸入處理，其次完成與其它外設的通信處理，再次進行時鐘、特殊寄存器更新。當CPU處于STOP方式時，轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。當CPU處于RUN方式時，還要完成用戶程序的執(zhí)行和輸出處理，再轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。如果對遠程I/O特殊模塊和其它通信服務暫不考慮，這樣掃描過程就只剩“輸入采樣”、“程序執(zhí)行”和“輸出刷新”三個階段:CPU運行方式CPU運行方式STOP電源ON內(nèi)部處理輸入處理（輸入傳送、遠程I/O）通信服務（外設、總線服務、CPU）更新時鐘、特殊寄存器執(zhí)行程序輸出處理執(zhí)行自診斷PLC是否正常致命錯誤CPU強制為STOPYNYRUNN存放自診斷結(jié)果圖3.2PLC運行框圖1.輸入采樣階段在PLC的存儲器中，設置了一片區(qū)域來存放輸入信號和輸出信號的狀態(tài)，它們分別稱為輸入映像寄存器和輸出映像寄存器。在輸入采樣階段，PLC把所有的外部輸入電路的ON/OFF狀態(tài)讀入到輸入映像寄存器，此時，輸入映像寄存器被刷新。外部的輸入電路閉合時，對應的輸入映像寄存器為“1”狀態(tài)，反之，外部的輸入電路斷開時，對應的輸入映像寄存器為“0”狀態(tài)。接著進入程序執(zhí)行階段，輸入映像寄存器與外界隔離，即使輸入狀態(tài)發(fā)生變化，輸入映像寄存器的內(nèi)容也不變，直到下一掃描周期的輸入采樣階段才讀入這些變化。2.程序執(zhí)行階段PLC的用戶程序由若干條指令組成，指令在存儲器中按順序排列。根據(jù)梯形圖程序掃描原則，PLC按先左后右、先上后下的順序逐句掃描。程序執(zhí)行時，若沒有跳轉(zhuǎn)和中斷指令，CPU從第一條開始，逐條順序的執(zhí)行，直到遇到結(jié)束指令。3.輸出刷新階段CPU在執(zhí)行完用戶程序后，將輸出映像寄存器的0/1狀態(tài)傳送到輸出鎖存器中，通過一定的方式輸出，驅(qū)動外部負載。為“1”狀態(tài)時，對應的線圈通電，其常開觸點閉合，常閉觸點斷開。為“0”狀態(tài)時，對應的線圈斷電，其常開觸點斷開，常閉觸點閉合。第三部分是出錯處理。PLC每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，PLC內(nèi)部設置了一個監(jiān)視定時器WDT，其定時時間可由用戶設置為大于用戶程序的掃描周期，PLC在每個掃描周期的公共處理階段將監(jiān)視定時器復位。正常情況下，監(jiān)視定時器不會動作，當檢查出異常時，監(jiān)視定時器動作，運行停止，并顯示出來。當出現(xiàn)致命錯誤時，CPU被強制為STOP方式，所有的掃描停止。PLC的掃描工作過程如圖圖3.3所示圖3.3PLC的掃描工作過程3.2.3PLC編程語言和程序結(jié)構(gòu)PLC為用戶提供了完整的編程語言，以適應編制用戶程序的需要。PLC提供的編程語言通常有以下幾鐘：梯形圖，語句表，功能圖和功能圖。1．梯形圖（LAD）梯形圖（LADDER）編程語言是從繼續(xù)電器控制系統(tǒng)原理圖的基礎上演變而來的。PLC的梯形圖與繼電器控制系統(tǒng)梯形圖的基本思想是一致的，只是在使用符號和表達方式上有一定區(qū)別。下圖3.4是典型的梯形示意圖。左右兩條垂直的線稱為母線。母線之間是觸點的邏輯連接和線圈的輸出。圖3.4梯形圖舉例(限于繪圖工具影響，輸出（）符號用0號代替，下同)梯形圖的一個關鍵概念是“能流”（PowerFlow）,這只是概念上的“能流”。圖中，把左邊的母線假想為電源“火線”。而把右邊的母線（省略未畫）。假想為電源“零線”。如果有“能流”從左至右流向線圈，則線圈被激勵。如沒有“能流”，則線圈未被激勵?！澳芰鳌笨梢酝ㄟ^激勵（ON）的常開接點和未被激勵（OFF）的常閉接點自左向右流。“能流”在任何時候都不會通過接點自右向左流。如圖中，當A、B、C接點都接通后，線圈M才能接通（被激勵）。只要其中一個接點不接通，線圈就不會接通；而D、E、F接點中任何一個接通，線圈Q就被激勵。要強調(diào)指出的是，引入“能流“的概念，僅僅是為了和繼電接觸器控制系統(tǒng)相比較，來對梯形圖有一個深入的認識，其實“能流”在梯形圖中是不存在的。有的PLC的梯形圖有兩根母線，但大部分PLC現(xiàn)在只保留左邊的母線了，在梯形圖中，觸點代表邏輯“輸入”條件，如開關、按鈕和內(nèi)部條件等；線圈通常代表邏輯“輸出”結(jié)果，如燈、電機接觸器、中間繼電器等。梯形圖語言簡單明了，易于理解，是所有編程語言的首選。2.語句表（STL）語句表（StatementsList）類似于計算機中的助記符語言。它是PLC最基礎的編程語言。所謂語句表編程，是用一個或幾個容易記憶的字符來代表PLC的某種操作功能。下圖3.5是一個簡單的PLC程序，圖（A）是梯形圖程序，圖（B）是相應的語句表。一般來說，語句表編程適合于熟悉PLC和有經(jīng)驗的程序員使用。(A)梯形圖LDI0.0OQ0.0AI0.1=Q0.0LDI0.2AI0.3=M0.1(B)指令表圖3.5LAD和STL應用舉例3.PLC的程序結(jié)構(gòu)控制一個任務或過程，是通過在RUN方式下，使主機循環(huán)掃描并連續(xù)執(zhí)行用戶程序來實現(xiàn)的，用戶程序決定了一個控制系統(tǒng)的功能。程序的編制可以使用編程軟件在計算機或其他專用編程設備中進行（如圖形輸入設備），也可以使用手編器。廣義上的PLC程序由三部分構(gòu)成：用戶程序、數(shù)據(jù)塊和參數(shù)。1.用戶程序用戶程序是必選項，用戶程序在存儲器空間中也稱為組織塊，它處于最高層次，可以管理其他塊，它是用各種語言編寫的用戶程序。不同機型的CPU其程序空間容量也不同。用戶程序的結(jié)構(gòu)比較簡單，一個完整的用戶控制程序應當包括一個主程序、若干子程序和若干中斷程序三大部分。不同編程設備，對各程序塊的安排方法也不同。2.數(shù)據(jù)塊數(shù)據(jù)塊為可選部分，它主要存放控制程序運行所需的數(shù)據(jù)。3.參數(shù)塊參數(shù)塊也是可選部分，它存放的是CPU組態(tài)數(shù)據(jù)，如果在編程軟件或其他編程工具上未進行CPU的組態(tài)，則系統(tǒng)以默認值進行自動配置。3.3本例中基于S7-200PLC的設計3.3.1系統(tǒng)功能（1）控制功能操作人員能在CRT上對輸送方式和控制方式進行選擇，以實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的設備進行控制，并用動畫顯示整個連鎖流程，以箭頭的方式指示連鎖操作順序。系統(tǒng)的控制方式分為集中自動、連鎖手動、解鎖手動及現(xiàn)場手動操作4種方式，通過各種方式選擇啟停系統(tǒng)。（2）保護功能系統(tǒng)能夠自動實現(xiàn)膠帶機控制的多種要求外，還可以實現(xiàn)地面集中控制，程序流程控制，井下集中控制和就地控制。實現(xiàn)自動控制時，計算機首先完成內(nèi)部自檢，沿線預警信號，執(zhí)行開/停機及各種保護和信號的處理，系統(tǒng)具備故障狀態(tài)下緊急停車功能。符合煤炭安全規(guī)程對皮帶機保護的六項措施。系統(tǒng)具有膠帶機低速打滑、機頭堆煤，滿倉，超溫灑水，煙霧，滾筒超溫，沿線急停和跑偏保護。(3)顯示功能系統(tǒng)總體運行畫面:通過系統(tǒng)總體運行畫面,可以顯示每一條輸送機和輔助設備的工作狀態(tài)。主控畫面:通過主控畫面動態(tài)地顯示整個連鎖流程及各條輸送機的狀態(tài),并以箭頭表示連鎖操作順序。輔助設備監(jiān)控畫面:通過輔助設備監(jiān)控畫面顯示輔助設備的工作狀態(tài)。帶式輸送機運行畫面:通過狀態(tài)信息瀏覽畫面顯示輸送機的工作狀態(tài)、控制狀態(tài)、運行電流參數(shù)等工作狀態(tài)。報警顯示畫面:通過報警顯示畫面顯示輸送機的跑偏、壓煤、堵槽、速度、溫度等狀態(tài),并自動進行相