水泥搅拌机设计论文-PLC在搅拌机械中的应用.pdf

系统解决方案 自动化应用32010 1期 PLC 在搅拌机械中的应用 潘 文 彪 广州市虎头电池集团有限公司 广州 510655 摘 要 结合对电池机械电气系统的改造 阐述PLC的应用和整个电气控制系统的设计过程 关键词 PLC 动作步序与程序设计 失电记忆及控制 PLC Used in Mixing Machinery PAN Wen biao Guangzhouo Tiger Head Battery Group Co LTD Guangzhou 510655 China Abstract The application of PLC and entire design of electric control system combining with improvement of battery machinery electric system are introduced in this paper Keywords PLC action order and programming memory and control 1 工艺运行流程和步序 锌锰电池的制造过程分为粉料拌制和成品电池 生产两大工序 其中粉料拌制是将4 6种原料粉搅拌 均匀 注入电液 湿搅拌后成为半成品供制造成品电 池 实现粉料拌制的搅拌机组由主机罐体 料门 液压 和气动机构 电液定量缸等组成 根据工艺要求 搅拌 机组完成一罐粉料拌制所需要完成的动作步序如下 投料完 原位置启动 料门降 料门闭 倾下至水平 角 搅拌机运转 干拌10min 倾下至注液角 注电 液 开击锤 吹气清液 湿拌1min 倾上至投料角 倾下至排料角 倾上至投料角 倾下至排料角 吹 气通喷头 搅拌机 击锤停 排气3min 倾上至水平 角 自动周期结束 2 电气自动运行流程和步序 根据工艺步序整理自动运行流程 转换信号 控 制元件如图1所示 其中转换信号是上一步转换至下一 步的条件和触发信号 控制元件是该步序的控制输出 对象 是完成该步动作的器件 根据上述流程整理出电气动作步序见表1 3 电气控制方式选择 3 1 自动 自动周期由料门降开始 顺序完成干拌 注液 湿 拌 排气4大步序直至结束 自动周期完成后排料由人 工视情况操作按钮完成料门升 料门开 主机启动 倾 下排料等动作 3 2 手动 各动作均由人工操作面板按钮 受该动作的联锁 条件限制 手动供维修和特殊情况使用 3 3 置步 一罐粉料质量为980kg 在运行过程中如果由于 作者简介 潘文彪 1959 电气助理工程师 从事厂区配电设 施管理和线路设计 收稿日期 2009 08 28 原位置 启 动 图 1 搅拌机自动运行流程 转换信号 驱动元件 罐体倾下 至注液角 料门下降 料门关闭 罐体倾下到 水平角 干拌10min 启动信号 料门降位 置信号 料门闭 位置信号 水平角 位置信号 干 拌 延时信号 注液角 位置信号 料 门 降 阀 料 门 闭 阀 倾下阀 主电机 主电机 倾下阀 向罐体内 喷注电液 罐体倾上 清管道余液 定量缸加液 湿拌1min 罐体倾上 罐体倾下 定量缸低 液位信号 清 液 延时信号 湿 拌 延时信号 投料角 位置信号 排料角 位置信号 投料角 位置信号 主电机 击 锤 进气阀 加液阀 主电机 击 锤 主电机 击 锤 倾上阀 主电机 击 锤 倾下阀 主电机 击 锤 倾上阀 主电机 击 锤 注液泵 注液阀 排料角 位置信号 进 气 延时信号 排 气 延时信号 水平角 位置信号 罐体倾下 进气通喷头 排气3min 罐体倾上 到水平角 自动周期 完 成 倾上阀 排气阀 进气阀 主电机 击 锤 倾下阀 4自动化应用www auto 系统解决方案 操作或其它原因而停止运行 其后续处理相当麻烦 甚至可能出现近1 t 废品 为此设置置步方式 如选择 注液置步 在满足注液条件情况下启动 机组将从注 液步开始向下完成所有动作 直至排气后倾上至水平 角止 3 4 电气控制方式选择 控制方式选择示意见图2 6种方式通过万能转换 开关选择 同一时间内只能选择其中一种方式 4 PLC 选型 I O分配 接线 选用FX2N 128MR型PLC I O端子见表2 由于生产现 场较为恶劣 决定放弃触摸屏 使用按钮 LED指示灯 等器件组成操作界面 表 1 自动运行电气动作步序表 步序 步序名称 步序转换信号步序工作任务 状态执行元件 原位置 投料状态 自动周期 运行的起始状态 液压泵 卸荷阀1 料门降料门机架下降 料门降阀 液压泵 卸荷阀 2 系统启动 自动 周期开始运行 料门闭 料门关闭 主机罐 体呈封闭状态 料门闭阀 液压泵 卸荷阀 3料门降到位信号 倾下至 水平角 主机罐体从投料角 倾下至水平角 液压泵 倾下阀4料门闭到位信号 干 拌 10min 主机罐体在水平角 旋转 搅拌10min 主电机 液压泵 卸荷阀 5水平角信号 倾下至 注液角 主机罐体从水平角 倾下至注液角 主电机 液压泵 倾下阀 6干拌时间信号 注 液 向主机罐体注入电 液 继续搅拌 主电机 注液泵 注 液阀 击锤 液压泵 卸荷阀 7注液角信号 进气清 液5 s 注液完 用压缩气将 管道余液压入主机罐 体 电液缸定量进电 液至高液位信号止 主电机 进气阀 击锤阀 进水阀 液压泵 卸荷阀 8 定量液位信号 电 液缸低液位信号 湿 拌 1 min 主机罐体在注液角 旋转 搅拌1min 主电机 击锤 液 压泵 卸荷阀 9清液时间信号 倾上至 投料角 主机罐体从注液角 倾上至投料角 主电机 击锤 液 压泵 倾上阀 10湿拌时间信号 倾下至 排料角 主机罐体从投料角 倾下至排料角 主电机 击锤 液 压泵 倾下阀 11投料角信号 倾上至 投料角 主机罐体从排料角 倾上至投料角 主电机 击锤 液 压泵 倾上阀 12排料角信号 倾下至 排料角 主机罐体从投料角 倾下至排料角 主电机 击锤 液压泵 倾下阀 13投料角信号 进气5s 用压缩气吹通主机 罐体内注液喷头 进气阀 液压泵 卸荷阀 14排料角信号 排气3 min 主机罐体内排气卸压 排气阀 液压泵 卸荷阀 15进气时间信号 倾上至 水平角 主机罐体从排料角倾 上至水平角待排料 液压泵 倾上阀16排气时间到 自动周 期完成 17 注1 表1 内倾上阀 倾下阀 卸荷阀为液压回路液压阀 控制油缸 料门升降 阀 料门开闭阀 注液阀 进水阀 进气阀 排气阀 击锤阀为气动回路气动 阀 其中料门升降阀 料门开闭阀控制料门机架气缸 注液阀 进水阀控制 水路隔膜阀 进气阀 排气阀控制罐体气路隔膜阀 击锤阀控制击锤开停气 缸 注2 主机罐体转动由1 5 k W主电机驱动 Y 起动转全压运行 注3 表1 内的位置信号 电液定量液位控制用光纤放大器 其它全部用接近 开关 电气控制方式选择 自动干拌置步注液置步湿拌置步排气置步手动 排 气湿 拌注 液干 拌 全自动流程各动作联锁条件动作执行元件 图 2 电气控制方式选择 5 程序设计 5 1 控制方式选择 X0SA 1X50搅拌机D 联锁Y20击锤开阀 X1SA 3X51Y21击锤停阀 X2SA 7X52Y22料门升阀 X3SA 9X53Y23料门降阀 X4SA 11X54报警联锁Y24料门开阀 X5SA 13X55搅拌机过载联锁Y25料门闭阀 X6油泵开X56注液过载联锁Y26进气阀 X7油泵停X57气压联锁Y27排气阀 X10启 动X60投料角Y30注液阀 X11停 止X61水平角Y31进水阀 X12复 位X62注液角Y32搅拌机倾上阀 X13卸 荷X63排料角Y33搅拌机倾下阀 X14石碌开X64安全角Y34卸荷阀 X15石碌停X65Y35 X16手动进水X66Y36运 行 X17点动加液X67料门升到位Y37结 束 X20搅拌机开X70料门降到位Y40自动显示 X21搅拌机停X71料门开到位Y41手动显示 X22X72料门闭到位Y42干拌置步显示 X23X73Y43注液置步显示 X24料门升X74落料请求Y44湿拌置步显示 X25料门降X75落料完毕Y45排气置步显示 X26料门开X76允许排料Y46运行显示 X27料门闭X77禁止排料Y47干拌显示 X30吹气 排气 Y0油 泵Y50注液显示 X31清 液Y1搅拌机开Y51湿拌显示 X32击锤开Y2搅拌机YY52排气显示 X33击锤停Y3搅拌机DY53结束显示 X34注液开Y4注液泵Y54原位置显示 X35注液停Y5备 用Y55卸荷指示 X36搅拌机倾上Y6备 用Y56报警 闪灯 X37搅拌机倾下Y7石 碌Y57报警 铃 X40排料开Y10干拌延时Y60 X41排料停Y11注液延时Y61 X42油泵联锁Y12湿拌延时Y62 X43低水位Y13Y63注液显示 X44高水位Y14Y64清液显示 X45超 高Y15Y65启动显示 X46搅拌机开联锁Y16Y66停止显示 X47搅拌机Y 联锁Y17Y67复位显示 表 2 I O 端子号分配表 端 子 信号 端子 信号 端子 信号 系统解决方案 自动化应用52010 1期 对自动 手动 干拌置步 注液置步 湿拌置步 排气置步各种控制方式的选择器件选用L W 5 1 6 86065 5型万能转换开关 对应PLC内的编程状态如 图3所示 5 2 主要步序条件 主要步序条件如图4所示 T0M527M510M3M11M509M7M508 运行 注液启动 湿拌步 注液置步 注液条件 步9 清零 注液步 T8 M11 注液条件 M508 注液步 M508 注液步 T9T24Y067M7M527 运行 结束周期 复位动作 清零 注液启动 M527 注液启动 图 5 步进程序节选程序梯形图 343 355 T9 K1 注 液 359 C24 运 行 C25 结 束 51 DJ2 T2 11 1 2 61 DJ2DJ1 DJ1 DJ0 T1 50 DJ0 5354 55 59 60 T2 CP输入 T1 CP输入 5652 DJ0DJ1 ST1 ST2 DJ2DJ3 ST3 3 V3 66 1 2 DJ3 DJ0 64 65 T3 CP输入 58 62DJ3 T3 57 2 2 13 系统状态 计时控制干拌延时 注液延时 计时控制 计时控制 湿拌延时 蓄电池电源 DC12V 图 6 失电记忆控制线路 面板时间继电器线路 市电失压保留显示 复电累计 1 2 13 1 2 13 X061 X070X072X042X044C101M10 水平角 门降到位 门闭到位 油泵 高水位 干拌时间 干拌条件 X062X070X072X042 X044X043C102M11 注液角 门降到位 门闭到位 油泵 高水位 低水位 注液时间 注液条件 X062X070X072X042C103M12 注液角 门降到位 门闭到位 油泵 湿拌时间 湿拌条件 X063X070X072X042T22M13 排料角 门降到位 门闭到位 油泵 排气时间 排气条件 T0M519M0T24M7M500 运行 排料步 自动设定 结束周期 清零 程序周期 M500 程序周期 215 222 230 236 242 T1 K1 图 4 主要步序条件程序梯形图 X005X004X003X002X001X000M0 自动设定 X001 X000 M1 手动设定 X002 X001 X000 M2 干拌置步 X003 X002 X001 X000 M3 注液置步 X004X003X002X001X000M4 湿拌置步 X005X004X003X002X001X000M5 排气置步 图 3 控制方式选择程序梯形图 0 33 的运行状态 自动向后完成后续程序 在电气线路设计 时 配备12V蓄电池 对面板数字显示时间继电器及对 应线路供电 正常时它与主程序同步运行 在停电时 面板上干拌 注液 湿拌3个时间继电器显示当时程序 处于哪一步 运行时间多少等信息 有利于后续运行和 质量跟踪 线路如图6所示 5 3 步进程序节选 步进程序节选程序梯形图如图5 所示 6 失电记忆及控制 在运行期间如果突然停电 复电后无法判断停电 前运行至哪个步序 如果随意再行全自动或手动操作 将会重复某一步序或漏掉某一步序 这在质量上是绝 对不允许的 为避免出现大量废品 在程序设计时引入 失电记忆控制 步序继电器M500 M520和干拌 注液 湿拌3个步序的1s时钟计数器C101 C103均选择带失电 记忆功能 复电重新启动后 程序得以接续停电