PLC在钢包烘烤器中的应用

摘  要：随着装备技术的迅猛发展，针对继电器控制系统体积庞大、接线复杂、可靠性差、维修困难等缺点，PLC以其运行可靠，受到越来越多的厂家青睐，工业应用日益广泛.其替代继电控制系统已是大势所趋.

关键词：继电控制  程序  PLC  检测

一、简介：

兴澄特钢钢包烘烤器由于采用继电器接点控制线路，受环境的影响，稳定性差，故障不断，加之其线路的复杂，维修费时、费力，极大的影响生产节奏，因设备故障造成的直接损失达几十万元。

自更改为PLC以来，连续运行几年无故障，带来的经济效益可观。本文以其中一台钢包烘烤器为例，具体阐述其电路改造的步骤。

二、烘烤器的控制过程：

原来的钢包烘烤器采用的是继电控制线路（图略），所有控制对象均靠手动实现，包括气阀、风机、点火等，由此带来的问题是：费时、费力且安全性能差，往往是其中某个运转设备产生故障而导致无法正常使用，如操作人员不及时发现则易产生安全隐患，经研究决定对原控制电路进行改革，采用性价比较高的西门子产品S7-200进行。

图1-1所示为钢包烘烤器的整个工作流程，改后的PLC控制电路也以此逻辑为基准实现其动作过程：

假使现钢包已坐位（起重机吊放于烘烤架），合上各电源开关，点动开启烘烤小车，使带喷嘴的圆形烘烤盖紧贴于钢包口，按下启动按钮，这时燃油电磁阀打开，开限位动作后点火枪开始点火，火焰检测器检测到信号（点火成功），鼓风机开始启动，正常后引风机启动，对钢包内实施喷火。接下来出风口气动阀开始动作，风压从左右风管同时引入，使喷火得到助燃，对钢包实施烘烤，当钢包温度达到预先设定的温度值，报警器发出警报，提示烘烤结束，同时燃油阀、鼓风机、引风机、风阀失电，操作人员点动开启小车，使车退回原始位。整个烘烤过程结束。

在烘烤自动启动过程中，如遇到燃油阀未开到位、点火枪没点着火、鼓风机故障、引风机故障、风阀没动作（无限位反馈信号）、烘烤超温等非正常情况，系统将在3-10S（视具体环节而定）后发出故障声光报警，同时PLC内部复位，待维修人员故障排除后才能进行下一次的重新启动过程。

三、PLC的控制电路梯形图：

电路设计按原操作顺序进行编程，并同时兼顾了使用和维修两方面，即既要使用安全方便又要能使单体设备在维修状态下独立运行，因此在设计时设置了自动和手动功能转换：在自动模式下按启动按钮即可完成整个烘烤过程，切换到手动模式时启动按钮不起作用，而其他按钮也只在手动模式时才能控制设备（烘烤小车除外），这样可以提高整套设备的安全可靠性。图1-2、图1-3是该控制电路的梯形程序图：

图中M0.0 、M0.1、M0.2是PLC内部继电器，其中M0.0是外界必须满足的基本条件（使能信号），包括燃油和压缩空气的足够压力以及所有电气开关都应合上，M0.2是一个程序的结束信号，相当于外部操作面板的停止按钮。故障报警后系统也靠它回到初始状态。梯形图中的输入输出点已通过符号表改为了中文显示（比较直观一点），所有运行步骤均采用联锁控制，保证在前一级条件未满足的情况下（故障状态），后一级程序无法继续运行，并进行声光报警以及时通知操作人员，同时程序自动复位保证安全。图1-4是故障时程序控制步骤：

四、PLC的I/O点地址分配：

表1是S7-200内部地址分配表：

由表可以看出，外部信号使I/O点需要22路输入及6路输出，这在PLC型号的选用上是很重要的。安装时的外部控制元件也完全按此表与PLC进行逐一连接。

五、PLC的选用、安装与调试：

PLC的选用：作为新型的电子控制元件，其使用环境要求较高，必须防尘、防潮、防干扰，并且本身应可靠接地， 主机的选用根据烘烤器输入输出点的需要选用了S7-200的226系列，它能提供多达24个输入点数和16个输出点数，相对于编程需要的22个输入点以及6个输出点， 226系列基本符合，另外主机除了能提供基本点数外还稍留余地，供将来程序扩展及维护使用。用户程序采用计算机编程，完成后通过PLC的RS485通讯接口与计算机的RS232通信口相连，通过PC/PPI电缆建立通讯，进行程序的上传和下载。

电器元件的选用：外壳采用了密封性能优良的电气控制柜，导线使用塑料绝缘软控制线（BVR），为了使硬件故障率降到最低，与之配套的继电器采用欧姆龙的MY2NJ小型继电器（带指示灯），动作状态直观，接触器采用了西门子的3TB与3TF系列，虽然价格相对于其他厂家产品偏高，但西门子产品动作可靠，系统稳定性高，且使用寿命也大大延长，因此性价比还是很高的.

安装：在干净的备件房进行，依照电器柜布局图逐一安装设备，首先安装继电器接触器开关等，然后安装PLC，最后进行柜内布线，相关电器设备都加装了接地线保护，整个控制柜外观整洁，布线合理，符合电气标准。

调试：在生产现场进行，主要测试每个继电器动作是否可靠， PLC的输入输出是否正确，程序是否完善，故障报警是否灵敏等。另外接觸器应能承受足够的负载电流。

六、结论：

PLC是电气领域的一个巨大进步，其安全可靠性是传统继电控制线路所无法比拟的。整机通过改装，效果明显，故障率直线下降，改装后的机器迄今为止还没有发生过控制方面的故障，不光是节约了维修成本，更主要的是解决了一直制约生产节奏的重要问题，使连续生产得到有力保证。

参考文献

[1]可编程序控制器应用教程（台方主编2001年12月中国水利水电出版社）

[2]卧式烘烤器电气原理图 （杨雪来主编1997.4无锡苏星南华电工器材有限公司）

[3]S7-200，PLC应用论文集（西门子公司2002年4月出版）

作者简介：

邓飞龙（1987.02—），男，汉族，籍贯：江苏江阴，职称：工程师，学历：本科，研究方向：自动化技术。