1 引言

　　生產(chǎn)微細滑石粉、超微細碳酸鈣粉的某一化工廠，其粉體生產(chǎn)線中的礦粉的分離、運輸、收集、整理、打包出貨等是通過多臺電機、各種電磁閥、運輸帶的順序開啟來實現(xiàn)的。工廠過去采用的是人工值守，需要工作人員就近啟停機器，而且要按照一定的操作順序進行，增加員工的勞動強度。由于生產(chǎn)規(guī)模的擴大及改善員工工作環(huán)境的需要，原有設(shè)備已不能滿足需要，必須增加生產(chǎn)設(shè)備，同時對原有生產(chǎn)線設(shè)備進行改造擴充?？删幊炭刂破?PLC)由于具有了體積小巧、易于設(shè)計更新、調(diào)試方便、簡化線路、可靠性高等優(yōu)點，為各種生產(chǎn)線自動化設(shè)備提供可靠的控制方案。因此在本生產(chǎn)線自動化控制改造中，采用PLC來實現(xiàn)原有設(shè)備的改造擴充及對新增設(shè)備的自動化控制。

2 生產(chǎn)線工藝設(shè)備描述

　　控制系統(tǒng)包括原有生產(chǎn)線及新增生產(chǎn)線，使用PLC在完成新生產(chǎn)線控制的同時還要與原有生產(chǎn)線進行兼容控制，原有設(shè)備的一些動作信號要與新設(shè)備進行連鎖控制，在新生產(chǎn)線中，用分離機分離礦顆粒，通過輸灰機完成粉料的輸送處理，用轉(zhuǎn)飼機進行粉料的混合，最后螺運機對粉料完成提升、分類收集、運送等處理。

　　在本次PLC改造應(yīng)用控制系統(tǒng)中，PLC除了控制原有的8個袋濾集塵閥的定時順序工作，新增加控制2套輸灰機控制系統(tǒng)、分離機3臺(15HP)、風(fēng)車1臺(100HP)、螺運機2臺(2.2kW)、轉(zhuǎn)飼機1臺(3.5kW)、2位5通電磁閥及各種儀表若干。從提高工廠供電電網(wǎng)的功率因素及節(jié)電方面考慮，采用變頻器對生產(chǎn)線上長期運行的各個電機進行變頻驅(qū)動控制，并且在變頻器電源進線端加裝進線三相交流電抗器，用于減少電機啟動時對電網(wǎng)沖擊。PLC接收變頻器的故障信號及其他反饋信號，控制電機的啟動停止及各電磁閥的開閉動作來完成對整個設(shè)備的自動化控制功能。

3 PLC型號配置及控制對象

　　根據(jù)控制功能要求，需要對設(shè)備進行各種邏輯、順序、過程控制，包括對設(shè)備的手自動控制、各種報警輸入、輸出，信號反饋等的多層控制等，對PLC的輸入輸出的點數(shù)要求較多。其中，PLC控制的輸入信號包括:操作臺的啟停按鈕、壓力表的高低壓反饋信號、各個電機運行反饋信號、轉(zhuǎn)速表高低速反饋信號、各種故障輸入信號等共42個輸入點;PLC控制的輸出信號包括:各個電機、電磁閥、變頻器、狀態(tài)指示輸出等共38個輸出點。本系統(tǒng)中采用三菱MELSEC A系列中的A1SH CPU模塊及其擴展I/O模塊，包括1個A1SHCPU、1個電源模塊A1S61PN、4個繼電器型輸入模塊A1SX20、3個繼電器型輸出模塊A1SY10，1個連接底盤A1S38B(8 Shots)等。三菱A1S系列PLC配置的如圖1所示，所控制的主要對象見附表所示。

圖1 PLC的硬件配置

附表 PLC控制對象

4 軟件設(shè)計

　　根據(jù)生產(chǎn)線的工作要求，首先確定各個動作的先后次序和相互關(guān)系，寫出PLC各個輸入輸出信號間的邏輯關(guān)系，再由邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)為梯形圖。PLC控制分手動和自動控制兩部分控制，根據(jù)系統(tǒng)控制要求，程序設(shè)計包括輸灰機控制及螺運機控制設(shè)計等等。

　　4.1 輸灰機工藝原理

　　(1) 基本工藝過程

　　由原設(shè)備成品桶、入料桶連鎖信號及壓縮空氣壓力表反饋信號作為輸灰機控制系統(tǒng)的啟動停止信號，正常狀態(tài)下由操作人員通過操作臺啟動停止按扭啟動輸灰機控制系統(tǒng)，壓縮空氣異常時報警停機。按下啟動按鈕后，打開進氣電磁閥加壓，若管路壓力表此時處于設(shè)定壓力上限位置(高壓)，則開啟輸灰閥輸送粉料，若此時壓力表處于設(shè)定壓力下限位置(低壓)，則計時停止進氣及輸灰，打開進灰閥入料，同時開啟收塵機助泄閥助泄，當(dāng)入料計時到或入料桶處于高料位位置時關(guān)閉進灰電磁閥，從而完成一個進灰輸灰控制循環(huán)。

　　當(dāng)進氣閥開啟而壓力表超時處于低壓位置時為加壓時間過長，或輸灰閥開啟而壓力表超時處于高壓位置時管路堵塞，存在加壓過長或管路堵塞時聲光報警停機，此時需要故障復(fù)位報警后才能啟動輸灰機控制系統(tǒng)。

　　(2) 啟動條件

　　●自動選擇;　　● 成品桶、入料桶連鎖信號正常;　　● 壓縮空氣壓力表正常。

　　(3) 停止條件

　　●入料計時到;　　● 入料桶處于高料位置;　　●進氣閥開，1000s，管路不是高壓，加壓過長;　　●輸灰閥開，2000s，管路不是低壓，管路堵塞;　　● 其它故障信號。

　　根據(jù)輸灰機控制系統(tǒng)的工作流程，畫出其PLC自動控制流程圖如圖2所示。

圖2 輸灰機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)流程簡圖

　　(4) 電磁閥配置結(jié)構(gòu)原理

　　輸灰機控制部分主要控制各種2位5通電磁閥。電磁閥配置結(jié)構(gòu)簡圖參見圖3所示。包括進氣閥、輸灰閥、進灰閥、助泄閥、壓力表、狀態(tài)指示燈、故障報警蜂鳴器等。正常時為自動控制狀態(tài)，由安裝在輸灰管路上的壓力表給出的壓力高、低限位的反饋信號，來控制各個電磁閥及電機的開停，當(dāng)系統(tǒng)需要強制輸灰、采樣、調(diào)試或出現(xiàn)故障時使用手動獨立回路啟動輸灰機控制系統(tǒng)。

圖3 電磁閥配置圖

　　4.2 螺運機控制部分

　　螺運機自動控制系統(tǒng)的工作流程。通過操作臺順序啟動按鈕啟動分離機1、2、3號，然后啟動風(fēng)車，打開風(fēng)擋，啟動轉(zhuǎn)飼機再啟動螺運機，啟動過程中不斷觀察現(xiàn)場情況。在開啟風(fēng)車的同時或由壓差表給出的壓差值，按定時按順序間隔開啟1#～8#袋濾集塵閥，直至按下風(fēng)車停止按鈕停止集塵閥。各個電機的熱繼電器信號及轉(zhuǎn)速表高低速信號作為其停機信號反饋至PLC。分離機、風(fēng)車、風(fēng)擋、轉(zhuǎn)飼機、螺運機及輸灰機在各個環(huán)節(jié)之間環(huán)環(huán)相扣，按照一定工作順序自行投入運行。

　　4.3 袋濾集塵閥的控制設(shè)計

　　袋濾集塵閥的自動控制設(shè)計主要是使用PLC內(nèi)部的軟定時器進行從1#集塵閥到8#集塵閥時間順序循環(huán)工作，直至命令停止。

　　4.4 報警程序設(shè)計

　　各個控制部分或元件出現(xiàn)故障時要有聲光報警，當(dāng)報警發(fā)生時故障部分設(shè)備停止運行，或投入備用設(shè)備運行，或進行故障清理后繼續(xù)運行，或使用手動獨立回路單個啟動控制系統(tǒng)。故障包括各個電機的熱過載繼電器、變頻器故障、輸灰機的加壓過長、管路堵塞故障等等，采用三菱PLC的PLS指令可以很好的實現(xiàn)報警控制功能。

　　4.5 分離機控制部分

　　分離機屬于高慣性離心式機械，其工作特點為起動時工作電流較大，正常工作時負載較輕，停止時慣性較大，采用變頻器控制可以很好的減少啟動電機時對電網(wǎng)的沖擊，并采用屏蔽控制電纜減少變頻器對其它電器元件的高次諧波影響，本次設(shè)計采用富士FRNP11S系列變頻器控制分離機。

5 結(jié)束語

　　項目自動控制系統(tǒng)設(shè)計采用MELSEC A系列PLC，具有強大的擴展功能、高度可靠性及向上兼容性。A1SH CPU內(nèi)部64K內(nèi)存，8K步編程內(nèi)存，256個I/O點，可擴展2048個遠程I/O點，鋰電池5年使用壽命，同時可通過網(wǎng)絡(luò)模塊(CC-link)與廠中臨近的另一套采用三菱A系列PLC生產(chǎn)線相兼容組網(wǎng)，也可組成分布式I/O，減少連線。投入使用一年多，設(shè)備的各項技術(shù)性能指標均達到了預(yù)期要求，大大提高了工作效率，降低了成本，達到生產(chǎn)改照的目的。