G3 PLC在農用液壓打包機上的應用

1前言

在工業(yè)應用領(lǐng)域，大部分機械設備都采用先進(jìn)、實(shí)用的控制產(chǎn)品對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，以提高設備運行的可靠性和生產(chǎn)效率。但是，在農業(yè)應用領(lǐng)域，由于農機設備運行環(huán)境惡劣、操作人員技術(shù)水平偏低，絕大部分機械設備沒(méi)有采用先進(jìn)的控制產(chǎn)品，而是采用傳統的手工操作和繼電器控制。
中國是個(gè)農業(yè)大國，農機設備遍布大江南北。把性能穩定、質(zhì)量可靠、功能強大的控制產(chǎn)品應用到市場(chǎng)巨大的農機設備中，對提高我國農業(yè)的自動(dòng)化水平和農機企業(yè)的市場(chǎng)競爭力將會(huì )產(chǎn)生十分積極的影響。

本文介紹了和利時(shí)公司新一代小型一體化PLC在農用液壓打包機上的應用，該應用在提高農機設備自動(dòng)化方面取得了很好效果，具有很好的推廣價(jià)值。

2系統概述

山東某液壓機械制造有限公司是國內液壓打包機械的龍頭企業(yè)，其生產(chǎn)的液壓打包機行銷(xiāo)海內外，得到用戶(hù)的普遍好評。液壓打包機廣泛應用于棉纖維、亞麻、羊毛、紙邊、服裝、布匹、毛巾、麥草等松散物資的打包，為農用物質(zhì)的倉儲和運輸提供了極大的方便。由于液壓打包機一般應用在環(huán)境惡劣的室外或污染嚴重的生產(chǎn)現場(chǎng)，故對控制產(chǎn)品提出了較高要求。以前曾有自動(dòng)化公司采用某國外品牌PLC對液壓打包機的電氣控制部分進(jìn)行改造，但應用效果欠佳。我們對機器運行環(huán)境進(jìn)行了現場(chǎng)考察和反復研究，充分考慮到了現場(chǎng)環(huán)境的惡劣性，在可靠性、穩定性等方面做了大量工作，提出了基于HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的控制系統。實(shí)際運行效果表明，該控制方案達到了預期效果，大大提高了設備的自動(dòng)化水平。

液壓打包機控制系統由核心控制單元PLC和用于操作的人機界面組成，核心控制單元應用和利時(shí)公司的G3系列小型一體化PLC，人機界面采用深圳人機電子有限公司的新一代文本顯示器MD204L。PLC包括1塊24點(diǎn)CPU模塊LM3107和1塊8路繼電器輸出模塊LM3222，輸入、輸出信號詳見(jiàn)表1。

表1　I/O地址分配表

3系統功能

采用PLC控制的液壓打包機可以實(shí)現自動(dòng)脫包、自動(dòng)提箱、自動(dòng)轉體、自動(dòng)踩棉等功能，并能對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監控，完成自動(dòng)診斷、自動(dòng)報警和數據上傳等功能。為提高電氣控制系統的可靠性，根據客戶(hù)的實(shí)際需求，將經(jīng)常出現故障的所有可以替換的開(kāi)關(guān)按鈕全部轉移到人機界面上，包括油泵的啟動(dòng)/停止、踩箱的啟動(dòng)/停止、油缸的上升/下降/停止、提箱、開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)等操作按鈕。另外，時(shí)間繼電器的時(shí)間也在人機界面上設定，包括油泵電機啟動(dòng)延時(shí)繼電器、踩箱電機避起延時(shí)繼電器、踩箱電機斷電延時(shí)繼電器和油缸上升緩沖延時(shí)繼電器。

液壓打包機的控制部分包括油泵電機控制回路、踩箱電機控制回路、升降控制回路、提箱控制回路、預缷控制回路和開(kāi)關(guān)門(mén)控制回路等，下面對各控制回路分別進(jìn)行介紹。

油泵電機控制回路：通過(guò)文本顯示器控制鍵盤(pán)的按鍵操作，按下“泵起”油泵電機的啟動(dòng)按鈕，主接觸器C1和Y接觸器C2接通，同時(shí)油泵電機啟動(dòng)延時(shí)繼電器，通過(guò)讀取文本顯示器上的時(shí)間值，并開(kāi)始計時(shí)。時(shí)間到則Y接觸器C2斷開(kāi)，同時(shí)△接觸器C3接通，PLC的C2與C3兩點(diǎn)互鎖。按下“泵?！庇捅秒姍C的停止按鈕，油泵電機正常停機。當電機發(fā)生過(guò)載或是有堵轉情況發(fā)生時(shí)，主油泵熱保護繼電器RJ開(kāi)關(guān)閉合，通過(guò)PLC程序控制主接觸器C1立即斷開(kāi)，處于保護狀態(tài)。故障排除后，重新啟動(dòng)、重新開(kāi)機。當油缸超過(guò)上限或下限時(shí)，HC1和HC2都要在PLC程序控制中加以保護。通過(guò)設定油泵電機啟動(dòng)延時(shí)繼電器的值可以任意改變Y—Δ啟動(dòng)轉換的時(shí)間，保證最佳轉換狀態(tài)。加上多重互鎖和自鎖，完成油泵電機的正常啟動(dòng)和運轉，同時(shí)有指示燈顯示電機的運轉狀態(tài)。

踩箱電機控制回路：通過(guò)文本顯示器控制鍵盤(pán)的按鍵操作，按下“踩起”踩箱電機的啟動(dòng)按鈕，踩箱過(guò)程開(kāi)始，踩箱指示燈點(diǎn)亮，踩箱電機接觸器C4接通，同時(shí)踩箱電機避起延時(shí)繼電器讀取文本顯示器上的時(shí)間值，并開(kāi)始計時(shí)。時(shí)間到，觸發(fā)PLC內部中間繼電器，踩箱結束，蜂鳴器H接通告知，同時(shí)踩箱電機斷電延時(shí)繼電器讀取文本顯示器上的時(shí)間值，并開(kāi)始計時(shí)。時(shí)間到，循環(huán)結束，踩箱電機與蜂鳴器H停止復位。按下“踩?！辈认潆姍C的停止按鈕，所有的時(shí)間繼電器及中間繼電器均復位，踩箱電機停止。我們可以對精度高達1ms的踩箱電機避起延時(shí)繼電器和踩箱電機斷電延時(shí)繼電器任意調整，根據不同的工作狀況選取不同值，極大地方便了用戶(hù)操作，顯著(zhù)提高了生產(chǎn)效率。

上升、下降控制回路：上升與下降是兩個(gè)相反的控制過(guò)程，由程序設計為互鎖，以保證動(dòng)作統一、安全。通過(guò)文本顯示器控制鍵盤(pán)的按鍵操作，按下“上升”或“下降”按鈕，箱體按程序動(dòng)作，開(kāi)始上升或下降，達到工藝要求。

提箱控制回路：系統提箱的控制必須保證在上升結束后進(jìn)行，通過(guò)文本顯示器控制鍵盤(pán)的按鍵操作，按下“提箱”按鈕，提箱開(kāi)始，當達到箱體上限位時(shí)，即為提箱結束。

卸控制回路：按照工藝要求，預卸控制必須是在上升或提箱時(shí)間段以前進(jìn)行。預卸全過(guò)程完全由PLC程序自動(dòng)進(jìn)行，油缸上升時(shí)即為預卸工序開(kāi)始。讀取文本顯示器上的油缸上升緩沖延時(shí)繼電器的時(shí)間設定值，同時(shí)開(kāi)始計時(shí)，時(shí)間到預卸結束。

開(kāi)門(mén)、關(guān)門(mén)控制回路：開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)是兩個(gè)相反的控制過(guò)程，分別由文本顯示器上的“開(kāi)門(mén)”和“關(guān)門(mén)”操作按鈕控制，內部中間繼電器ZJ6和ZJ7互鎖，分別完成開(kāi)門(mén)和關(guān)門(mén)動(dòng)作。

系統流程圖如圖1所示。

人機界面上的主操作畫(huà)面和時(shí)間設定畫(huà)面如圖2和圖3所示。

4結束語(yǔ)

該控制系統已經(jīng)成功應用在農用液壓打包機上，降低了操作人員的工作強度，提高了設備運行效率和安全性，降低了能源消耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。從液壓打包機在現場(chǎng)的運行情況來(lái)看，和利時(shí)的小型一體化PLC質(zhì)量可靠、運行穩定、運行效果良好，能適應農機現場(chǎng)的惡劣環(huán)境，在提高農機設備自動(dòng)化方面取得了很好效果，具有很好的推廣價(jià)值。