1自动控制系统的概述
随着计算机网络及现场总线技术的发展，PLC及触摸屏在工业控制中的应用非常广泛。在工控领域，PLC与触摸屏结合运用的技术已越来越为工程人员所了解与熟悉。由于触摸屏具有操作简便，界面美观直接，编程容易掌握，与PLC通讯良好，抗干扰能力强等等特点，它正迅速地渗入各个行业，发挥自动化（）控制的最大优势。
本系统采用就地电气控制，将S7-200PLC和触摸屏及电控设备集成为一台控制设备就位于现场，通过PLC与现场控制设备的数据进行交换，触摸屏可对系统的参数进行修改，监控，查询。这套采样系统在自动状态时随B5主皮带机连锁启停。电气控制系统由控制箱和检测元件等组成。所有设备的控制元器件均安装在控制箱内，控制箱前面板上安装有控制按（旋）钮和触摸屏，可实现整套设备的启停控制，通过触摸屏可对系统参数进行修改，监控，查询等操作。本采样设备在自动状态时随主输送皮带连锁启停，无需人为干预，操作员只需定时更换样品罐。
2系统设计
2.1输入/输出信号
采样控制系统为系统控制配备了无源输入，输出触点。
输送机运行：此信号由用户提供，用于远程自动启停采样设备。当主输送机正在运行时，无源触点输入信号将闭合（NO）。
初级采样故障：此信号提供给用户使用。当初级采样机不能进行采样或不能回复到原始位置时，无源触点输出将断开（NC）。
系统故障：此信号提供给用户使用。当采样系统出现设备故障时，无源触点输出将断开（NC）。
系统运行：此信号提供给用户使用。当采样系统设备运行时，无源触点输出将闭合（NO）。
2.2手动操作
在控制箱面板上控制方式选择开关置为"手动"位置时，可通过操作控制箱面板上的按（旋）钮来单独启停每台设备以供检查和维修。如果采样系统中有物料存在，需特别注意以免发生堵塞。
2.3自动操作
自动操作是通过将"自动，停止，手动"选择开关旋至"自动"来控制的。
2.4清扫
清扫分为停机清扫和故障清扫。
停机清扫：清扫程序是通过按下清扫开关或停止主输送机皮带来启动的，清扫过程中，初级采样机不采样，而系统其余设备则继续运转一段时间来排空采样系统。
故障清扫：清扫程序是由系统故障信号来启动的，清扫过程中，初级采样机不采样，故障点上游设备停止运行而下游设备则继续运转一段时间来排空系统
2.5报警
采样系统的故障会通过触摸屏显示故障停息。故障发生时，设备运行故障清扫程序，在清扫结束后自动停机。当报警的原因确定并排除后，必须按下报警复位按钮，复位报警回路以重新启动系统。
2.6初级采样机
在控制系统处于自动模式下，采样系统运行于采样程序时，PLC内的初级采样机间隔计时器被启动。它计时达设定值时，初级采样机电机启动器通电，初级采样头将穿过煤流并返回初始位置。PLC内部的计时器将监测采样的时间。如果采样头在计时器计时结束之前未完成采样，初级采样头故障会显示在操作面板上。
2.7一级给料机
当系统处于自动状态，采样系统运行于采样或清扫程序时，破碎机已运行且一级给料机无故障，一级给料机将运行。PLC内的一个计时器开始工作。如果计时器计时结束前零速开关没有探测到一级给料机的运行，触摸屏上会显示一级给料机故障。可用触摸屏上的"一给零速无效"屏蔽其零速检测（注：仅用于检修）。
2.8破碎机
当系统处于自动状态，采样系统运行于采样或清扫程序时，二次给料机已运行且破碎机无故障，破碎机将运行。PLC监控其运行状态，如果在计时结束以前，零速开关没有探测到破碎机的运行或监控的破碎机转速过低时，触摸屏上将显示破碎机故障信息。可用触摸屏上的"破碎机零速无效"屏蔽其零速检测（注：仅用于检修）。
2.9疏通器
在破碎机内，设置有防止破碎机堵塞的破碎机疏通器，疏通器在破碎机运行后定时进行工作，当设定动作间隔时间到达时，疏通器便工作一次。
如疏通器没能按预定的计划工作，则触摸屏上显示疏通器故障信息。可由触摸屏上的疏通器启用/禁用按钮控制其动作。
2.10二级给料机
当系统处于自动状态，采样系统运行于采样或清扫程序时，斗提机已运行，二级给料机将运行。PLC内的一个计时器开始工作。如果计时器计时结束前零速开关没有探测到给料机的运行，触摸屏上会显示一个二级给料机故障。可用触摸屏上的"二给零速无效"屏蔽其零速检测（注：仅用于检修）。
2.11斗提机
当系统处于自动状态，采样系统运行于采样或清扫程序时，斗提机将运行。PLC内的一个计时器开始工作，如果计时器计时结束前零速开关没有探测到斗提机的运行，触摸屏上会显示斗提机故障。可用触摸屏上的"斗提零速无效"屏蔽其零速检测（注：仅用于检修）。
2.12缩分器
当系统处于自动状态，在二级给料机运行状态下，缩分器可以工作。在PLC内部缩分器计时器计时结束时，缩分器将穿过二级给料机上的料流采取样品卸到样品收集器中，PLC内的计时器将监测系统操作时间。如果计时结束前采样头未达到运动初始位置，缩分器故障信息将显示于触摸屏上。
2.13样品收集器
当系统处于自动状态，样品收集器可以工作。
PLC内的计数器计算缩分器的采样次数。当计数器到达预设数值后，样品收集器将会前进到下一个位置。PLC内的计时器监测越到下一位置所需的时间。如果计时结束时，样品收集器尚未到达下一位置，触摸屏上将显示样品收集器故障信息。
2.14触摸屏
通过触摸屏操作者可以观察到采样系统的工作状态，警报信息及进行系统运行参数设置等。
1）主画面
主显示画面中可观察到初级采样机已采样次数，样品收集器当前样品罐位号，系统运行状态，当前日期，当前时间外，按压"故障设备查询"按钮，系统便切换到故障设查询画面，从中可观察每台设备的运行状态。
2）参数设置画面按压"系统参数设置"按钮便可切换到参数设置画面中，可以对系统中的主要运行参数进行重新设置。
3）当前参数显示画面
按压"当前运行参数"按钮，系统便切换到系统中各设备当前运行参数画面，在此可观察到系统设备当前的一些运行数据。
4）故障设备显示画面
在此中可观察到系统设备当前的运行状态，如为故障，则闪烁显示。
触摸屏以及西门子PLC由于其产品具有很高的稳定性，而且在软件开发上非常高效快捷，因此在工控方面，两者相结合是一个很不错的选择，能够充分发挥两者的优点。但是在设计工控系统时特别要注意：硬件漏洞软件补是IT界永恒不变的方法，在开发商还没有使产品尽善尽美之前，应当运用我们自己的智慧来完善系统。
公司新建的煤炭采制样装置，希望它对合适的物料通过采集，破碎，缩分，收集送达化验室，以期使提取的煤样准确反应煤的成分。但是在设计及试运行中，遇到如下问题：人工采样时，仅采取一个样，易出现子样不具备代表性，而且极易造成人为操纵，信息外泄，导致公司经济和社会利益的损失。仅靠宣传教育是不够的。通过系统设计使采取样品收集实现自动化，采用6个罐体收集样品。当系统处于自动状态时，样品收集器可以工作。PLC内的计数器计算缩分器的采样次数。当计数器到达预设数值后，样品收集器将会前进到下一个位置并且通过限位开关使之停止在该位置。PLC内的计数器监测越到下一个位置的所需时间。如果计时结束时，样品收集器尚未到达下一位置，触摸屏上将显示样品收集器的故障信息。
3.结论
实践证明，煤炭采样自动控制系统取得了成功。
第一，大大减轻了职工的劳动强度。在机械化采制样系统使用前，人工采样，则要携带铁锹，收集桶爬上火车车厢，采集煤炭，再负重下来；在船上采取煤炭，在煤堆上采取煤炭同样如此，职工的劳动强度较大。机械化采制样系统使用后，煤炭采制样系统自动完成，职工只需现场操作设备，工序结束后，拾取煤样收集罐即可。
第二，采样精密度更加准确。机械化采制样系统按照相关标准进行设计，符合上述条件，基本能取得准确的精密度；而人工采样，难免在采样工具，采样环境，样品收集上出现不符合标准的地方，致使化验出的样品数据出现较大偏差。
第三，经济效益明显提升。对于现代化的燃煤厂矿企业，一个煤炭供应商通常要提供不同要求的煤炭，发热量，水分，灰分，含硫量等参数的准确性十分重要，即使是成分的微小变化和差异都会给合同双方带巨额经济成本的变化。港口投建机械化采制样系统，作为煤炭供应链上的其他单位是认可的，物价部门也是允许收取一定费用的，在客观上，明显给投资方带来巨大经济回报，同时也维护了合作伙伴的经济利益。
第四，港口的社会信誉度大有好转。采用人工方式，各个环节都是公开的，供货商名称，提货人名称，煤种，采集地点，时间，采制样工人姓名等等这些有关商贸的信息随时可以透露，客观上，会给奸商有机可乘，给港口的信誉带来了损害。而机械化采样系统的投用，在设计时，便提出了相关要求。只要管理细密，基本不会出现信息外漏情况，即维护了企业利益，也避免因人为因素带来的对港口企业不信任的看法。
