基于PLC在成型机上料过程中应用分析

2018-01-30张文斌

世界有色金属 2018年3期

关键词：振动筛存储器寄存器

张文斌

（山西华圣铝业有限公司，山西永济044500）

随着电解铝用炭素阳极生产线自动化程度不断提高，PLC正越来越多地应用在行业生产中。某电解铝公司炭素厂成型车间煅后焦上料系统应用PLC进行自动化控制，自投产以来该系统运行平稳，在企业生产中发挥了重要作用。

1 PLC工作原理与优点

1.1 PLC概念

PLC中文名称可编程逻辑控制器，是英文名称programmable logic controller的缩写，PLC 是以计算机技术、自动控制技术、通讯技术为基础专门应用于工业生产领域的计算机，能通过模拟信号和数字信号的输入输出，控制各种类型的生产过程。

1.2 PLC工作原理

PLC的基本结构分为电源模块、CPU模块、存储模块、输入、输出模块，通讯模块等，电源模块为PLC各集成电路和模块提供能量，常用的电源模块类型有交流220v，直流24V等。存储器用来储存系统程序和用户程序，储存系统程序的叫系统存储器，储存用户程序的叫用户存储器，通过编程设备可从存储器中导入导出程序。CPU模块是PLC系统的核心，它实时采集输入信号，执行用户程序，更新系统输出。PLC整个工作过程分为输入处理、程序处理、输出处理三个阶段。输入阶段PLC 扫描输入端子的实时状态。扫描结束CPU将结果写入寄存器，然后开始执行程序，程序运行结束CPU将运行结果输出至寄存器，寄存器将结果输出至现场设备，PLC采用循环扫描方式，一个周期结束，CPU又开始下一周期的扫描、执行、输出。

1.3 PLC的优点

（1）系统运行稳定， PLC产品发展到今天其连续无故障工作时间可达数万小时，PLC用存储逻辑代替接线逻辑，设备控制线路简单。当生产设备的控制方式需要改变时，可通过改变程序改变设备运行方式，这种优点使其在多品种、小批量的生产过程中得到广泛应用。

（2）功能完善，适用性强。PLC适用于各种规模工业控制场合，按照控制规模可分为大、中、小三种类型，生产中根据生产规模的大小，选用不同规模的产品。

（3）可靠性高，自诊断功能完善。PLC采用集成电路技术，内部电路采用抗干扰技术，输入、输出采用光电隔离技术，可靠性高。PLC外部电路接线简单，出现故障容易排查和同等规模的继电器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至千分之一，故障率大幅降低。PLC具备完善的自检功能，用户程序可通过软件自诊断功能发现程序错误，设备故障可通过系统自检发现故障点，提高检修效率。

2 PLC的系统构成

2.1 CPU

CPU是PLC控制器的核心，作为一台工业控制计算机，PLC基本组成部分由计算器、控制器、存储器、输入、输出模块构成，计算器和控制器封装后简称CPU（Central Processing Unit），是计算机的运算和控制核心，它的功能主要是解释指令和处理数据。

PLC运行时，首先读取现场各输入装置的状态和数据并将其存放在输入数据寄存器，经程序调取该寄存器状态运行，运行结束将结果写入输出数据寄存器，最后将输出寄存器的数据传送到输出装置。

2.2 存储器

用于存储系统程序和用户程序。存放系统程序的存储器称为系统程序存储器，存放用户程序的存储器称为用户程序存储器。

2.3 输入、输出模块

输入模块是PLC与显示现场状态设备的接口，由光电耦合电路和微机输入接口电路组成。输出模块是PLC与现场设备的接口，由输出数据寄存器、选通电路和中断请求电路集成。

3 控制过程

3.1 系统启动过程

生产开始前首先检查控制台上的上料指示灯是否亮起，当料仓未满时,将上料控制台上的转换开关打到“上料”位置，按控制台上的“系统启动”按钮，系统将按照以下顺序启动车间上料工艺设备：

启动预告电铃（保持10秒）、S-27二次对辊破碎机（10秒后）、S-17二次振动筛（10秒后）、 S-21一次对辊破碎机（10秒后）、S-16一次振动筛（10秒后）、S-15煅后斗提（10秒后）、S-14皮带运输机（10秒后）、S-29电振动输送机（10秒后）顺序起动系统设备。

3.2 系统停止过程

当显示屏上上料指示灯亮或操作工按下上料控制台上的“系统停止”按钮，控制系统将按照以下顺序停止各生产设备：

S-29电振（15秒后）、S-14皮带运输机（15秒后）、S-15斗提（15秒后）、S-16一次振动筛（15秒后）、S-21一次对辊破碎机（15秒后）、S-17二次振动筛（15秒后）、S-27二次对辊破碎机（15秒后）、排料系统停止运行。

4 系统特点

4.1 设备运行多模式转换

该系统设计了手动、自动两种模式满足生产要求。手动模式：主要应用于设备维修和调试现场设备以及PLC出现故障需要设备单独运行的情况，通过操作现场控制箱上的按钮，生产设备即可转换为就地控制运行。自动模式：设备的正常运行模式，通过PLC控制生产过程，生产设备操作在PLC控制台上完成，通过PLC人机界面可以直观显示设备运行状况，设备出现故障时可通过软件诊断故障点。在生产现场需要紧急停车时，可通过主控台的急停按钮，终止设备运行。

4.2 设备故障直观显示

该PLC系统通过工艺屏模拟生产过程，在模拟屏上用信号灯状态模拟设备运行状态，实时显示设备运行状况，设备运行时模拟屏上的红色指示灯常亮，设备发生故障时模拟屏指示灯闪烁并发出警报，待故障消除主控台发出复位指令后警报解除。当设备运行过程中出现紧急情况，通过主控台上的“紧急停车”按钮紧急停车，使PLC输入输出全部断开，设备紧急停车。