用PLC对GD电控柜内的继电逻辑进行数字化升级

方玉波

摘 要：主要讲述用继电器动作频繁，导致常开、常闭触点经常出现接触不良所存在的故障;用PLC的软触点来解决触点动作频繁，解决了GD继电器经常出现的故障。对GD另外的改造的項目可直接并入PLC中。

关键词：PLC（可编程控制逻辑器）;软触点;组态

早在上个世纪八十年代，中国烟草行业就对G.D公司的GDX1和 GDX2包装机组进行了引进，到目前为止仍是国内烟草包装设备中主力产品。随着烟草行业对产品质量的要求越来越高， 以及对设备的稳定性、设备维护成本的要求越来越高，弥补设备本身的设计缺陷和提高电气维修人员处理故障的能力成为急需解决的问题。还可以使电气维修人员监控某节点达到快速检修的目的。同时也对设备的生产有效作业率要求也越来越高。

1 简介

我厂的GD包装机主要分为软包GDX1和硬包GDX2型机组，其中每个机组分为主机X1（X2）、辅机，辅机又分为小透包机CH、条包机CT、透条包机CV这几部分组成。主要的控制系统是MICRO II，该系统用一种专用的程序语言编程，所用的编程语言是GDL（G.D Language）。其中电控柜内用到很多中间继电器，来辅助完成整个控制系统的控制。由于这些继电器在控制过程中，动作频繁，触点长期处于动合频繁的转换，触点之间的接触位置非常容易造成氧化，导致电路不通，使整个机组设备处于停机状态。既影响了生产时间，也对维修工作增加了强度;经常更换这些继电器，也造成了备件的费用提高。

2 初步设想

在保证设备的正常运行的情况下，既不影响整个设备的控制，也不影响其自诊断功能。经过仔细的分析，反复的验证，在选型上，用SIMENS PLC 300完全能够满足这些功能，而且造价也不高，我们所有维护设备人员，对整个SIMENS的组态和程序的编程都比较熟悉，应用起来，都非常得心应手。即使一旦出了故障，大家维修起来也上手。具体在改造时，要求按照国内统一的标准来把控。细到每一根线的线号做好标识即来源去所到什么地方去，都会清楚的记录下来，利于以后维修和校对，完全要符合电气行业标准。把主机、辅机与外接的其他以前改造的项目的线号也加以区分，主机是以2开头的线号，辅机是以3开头的线号，改造的项目用7开头的线号。这样就会一目了然，非常便于查找和维护。即使在以后生产过程中，需要添加其他项目，也非常方便。在编程上也把这三者区分开来，分别用三个功能来实现，既便于查找程序，也利于修改程序和添加程序。做到软件和硬件的优化。电源24V就直接接电控柜内的450线（+24V）、451线（0V），就省去了电源模块，CPU模块是CPU 315-2 DP，定货号6ES7 315-2AG10-0AB0，V2.6版本。二块输入模块，DI32*DC24V，定货号6ES7 321-1BL00-0AA0，二块输出模块，DO32*DC24V/0.5A，定货号6ES7 322-1BL00-0AA0。在程序块中有OB1组织块分别调用功能FC1、FC2、FC3三个子程序，在FC1里主要是辅机部分的继电器控制程序，FC2里是主机X2部分的继电器控制程序，FC3是改造项目的控制程序。为什么要用西门子PLC STEP 7来改造呢？

3 PLC具有很多的优、特点

1）可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC由于采用现代大规模集成电路技术，采用严格的生产工艺制造，内部电路采取了先进的抗干扰技术，具有很高的可靠性。例如西门子公司生产PLC STEP 7平均无故障时间高达30万小时。一些使用冗余CPU的PLC的平均无故障工作时间则更长。从PLC的机外电路来说，使用PLC构成控制系统，和同等规模的继电接触器系统相比，电气接线及开关接点已减少到数百甚至数千分之一，故障也就大大降低。

2）配套齐全，功能完善，适用性强。PLC发展到今天，已经形成了大、中、小各种规模的系列化产品。可以用于各种规模的工业控制场合。除了逻辑处理功能以外，现代PLC大多具有完善的数据运算能力，可用于各种数字控制领域。近年来PLC的功能单元大量涌现，使PLC渗透到了位置控制、温度控制、CNC等各种工业控制中。加上PLC通信能力的增强及人机界面技术的发展，使用PLC组成各种控制系统变得非常容易。

3）易学易用，深受工程技术人员欢迎。PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备。它接口容易，编程语言易于为工程技术人员接受。梯形图语言的图形符号与表达方式和继电器电路图相当接近，只用PLC的少量开关量逻辑控制指令就可以方便地实现继电器电路的功能。为不熟悉电子电路、不懂计算机原理和汇编语言的人使用计算机从事工业控制打开了方便之门。

4）系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造。PLC用存储逻辑代替接线逻辑，大大减少了控制设备外部的接线，使控制系统设计及建造的周期大为缩短，同时维护也变得容易起来。更重要的是使同一设备经过改变程序改变生产过程成为可能。这很适合多品种、小批量的生产场合。

5）体积小，重量轻，能耗低。

4 具体实施方案步骤

1）对西门子PLC 300硬件进行组态，既要有充足的输入、输出点，同时又不要造成模块的浪费，如下图;对各个模块进行安装到GD电控柜内空余的地方，要做到不与强电流和高电压相隔太近，以免对其造成一定的干扰。

2）对原先的电路图进行分析，并对各个信号进行分配地址，并编写符号表，主要是便于大家以后调试和维修。

3）由电路图设计和编写具体的PLC程序，对所编写的程序要求，要完全符合现在GD机的操作流程，和原有设备的特征;同时也不能破坏设备的整体布线外观。

4）准备好所拆卸、安装时的工具，以及安装时所需要的导线和线号。再才开始拆掉原有的中间继电器，放置好（以后还可以用作其他地方），对所需要的线接线到所安装到PLC硬件上，对每一根线穿上线号，必须与图纸上的一致，所有的线要做到横平竖直。

5）关键环节就是对程序进行调试，先不要对GD机组进行直接运行，分二步来进行;一是对本身程序的基本调试，对各个输入、输出点是否符合设备的基本情况，如果确定无误之后，才能进行第二步;二对GD机分成主机X2和辅机4350进行分别开机调试，先慢车运行，反复启停设备，在没有发现异常的情况下，才能用正常的速度来观察调试，是不是完全与之前的设备一致。如果不符合，还得重新修改，直到完全吻合。

6）画PLC的具体接线图和安装图，把PLC程序打印出来，一起保管好作存档用，也作设备维修需要时所调用。

6 结束语

经过升级改造过后，一直工作良好，再也没有出现过因为继电器引起的停机，PLC也没有出现过故障，大大提高了生产有效作业率。另外设备上其他的小项目改造，也非常方便进行增加，有很大的实用价值。

参考文献

[1]上海烟机厂培训资料.

[2]北京长城MICROII系统培训资料.

[3]SIEMENS PLC培训资料.

[4]廖常初主编《PLC编程及应用》.