基于PLC在成型機(jī)上料過程中應(yīng)用分析

張文斌

（山西華圣鋁業(yè)有限公司，山西 永濟(jì)044500）

隨著電解鋁用炭素陽極生產(chǎn)線自動化程度不斷提高，PLC正越來越多地應(yīng)用在行業(yè)生產(chǎn)中。某電解鋁公司炭素廠成型車間煅后焦上料系統(tǒng)應(yīng)用PLC進(jìn)行自動化控制，自投產(chǎn)以來該系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，在企業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用。

1 PLC工作原理與優(yōu)點

1.1 PLC概念

PLC中文名稱可編程邏輯控制器，是英文名稱programmable logic controller的縮寫，PLC 是以計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、通訊技術(shù)為基礎(chǔ)專門應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的計算機(jī)，能通過模擬信號和數(shù)字信號的輸入輸出，控制各種類型的生產(chǎn)過程。

1.2 PLC工作原理

PLC的基本結(jié)構(gòu)分為電源模塊、CPU模塊、存儲模塊、輸入、輸出模塊，通訊模塊等，電源模塊為PLC各集成電路和模塊提供能量，常用的電源模塊類型有交流220v，直流24V等。存儲器用來儲存系統(tǒng)程序和用戶程序，儲存系統(tǒng)程序的叫系統(tǒng)存儲器，儲存用戶程序的叫用戶存儲器，通過編程設(shè)備可從存儲器中導(dǎo)入導(dǎo)出程序。CPU模塊是PLC系統(tǒng)的核心，它實時采集輸入信號，執(zhí)行用戶程序，更新系統(tǒng)輸出。PLC整個工作過程分為輸入處理、程序處理、輸出處理三個階段。輸入階段PLC 掃描輸入端子的實時狀態(tài)。掃描結(jié)束CPU將結(jié)果寫入寄存器，然后開始執(zhí)行程序， 程序運(yùn)行結(jié)束CPU將運(yùn)行結(jié)果輸出至寄存器，寄存器將結(jié)果輸出至現(xiàn)場設(shè)備，PLC采用循環(huán)掃描方式，一個周期結(jié)束，CPU又開始下一周期的掃描、執(zhí)行、輸出。

1.3 PLC的優(yōu)點

（1）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定， PLC產(chǎn)品發(fā)展到今天其連續(xù)無故障工作時間可達(dá)數(shù)萬小時，PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，設(shè)備控制線路簡單。當(dāng)生產(chǎn)設(shè)備的控制方式需要改變時，可通過改變程序改變設(shè)備運(yùn)行方式，這種優(yōu)點使其在多品種、小批量的生產(chǎn)過程中得到廣泛應(yīng)用。

（2）功能完善，適用性強(qiáng)。PLC適用于各種規(guī)模工業(yè)控制場合，按照控制規(guī)模可分為大、中、小三種類型，生產(chǎn)中根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的大小，選用不同規(guī)模的產(chǎn)品。

（3）可靠性高，自診斷功能完善。PLC采用集成電路技術(shù)，內(nèi)部電路采用抗干擾技術(shù)，輸入、輸出采用光電隔離技術(shù)，可靠性高。PLC外部電路接線簡單，出現(xiàn)故障容易排查和同等規(guī)模的繼電器系統(tǒng)相比，電氣接線及開關(guān)接點已減少到數(shù)百甚至千分之一，故障率大幅降低。PLC具備完善的自檢功能，用戶程序可通過軟件自診斷功能發(fā)現(xiàn)程序錯誤，設(shè)備故障可通過系統(tǒng)自檢發(fā)現(xiàn)故障點，提高檢修效率。

2 PLC的系統(tǒng)構(gòu)成

2.1 CPU

CPU是PLC控制器的核心，作為一臺工業(yè)控制計算機(jī)，PLC基本組成部分由計算器、控制器、存儲器、輸入、輸出模塊構(gòu)成，計算器和控制器封裝后簡稱CPU（Central Processing Unit），是計算機(jī)的運(yùn)算和控制核心，它的功能主要是解釋指令和處理數(shù)據(jù)。

PLC運(yùn)行時，首先讀取現(xiàn)場各輸入裝置的狀態(tài)和數(shù)據(jù)并將其存放在輸入數(shù)據(jù)寄存器，經(jīng)程序調(diào)取該寄存器狀態(tài)運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)束將結(jié)果寫入輸出數(shù)據(jù)寄存器，最后將輸出寄存器的數(shù)據(jù)傳送到輸出裝置。

2.2 存儲器

用于存儲系統(tǒng)程序和用戶程序。存放系統(tǒng)程序的存儲器稱為系統(tǒng)程序存儲器，存放用戶程序的存儲器稱為用戶程序存儲器。

2.3 輸入、輸出模塊

輸入模塊是PLC與顯示現(xiàn)場狀態(tài)設(shè)備的接口，由光電耦合電路和微機(jī)輸入接口電路組成。輸出模塊是PLC與現(xiàn)場設(shè)備的接口，由輸出數(shù)據(jù)寄存器、選通電路和中斷請求電路集成。

3 控制過程

3.1 系統(tǒng)啟動過程

生產(chǎn)開始前首先檢查控制臺上的上料指示燈是否亮起，當(dāng)料倉未滿時,將上料控制臺上的轉(zhuǎn)換開關(guān)打到“上料”位置，按控制臺上的“系統(tǒng)啟動”按鈕，系統(tǒng)將按照以下順序啟動車間上料工藝設(shè)備：

啟動預(yù)告電鈴（保持10秒）、S-27二次對輥破碎機(jī)（10秒后）、S-17二次振動篩（10秒后）、 S-21一次對輥破碎機(jī)（10秒后）、S-16一次振動篩（10秒后）、S-15煅后斗提（10秒后）、S-14皮帶運(yùn)輸機(jī)（10秒后）、S-29電振動輸送機(jī)（10秒后）順序起動系統(tǒng)設(shè)備。

3.2 系統(tǒng)停止過程

當(dāng)顯示屏上上料指示燈亮或操作工按下上料控制臺上的“系統(tǒng)停止”按鈕，控制系統(tǒng)將按照以下順序停止各生產(chǎn)設(shè)備：

S-29電振（15秒后）、S-14皮帶運(yùn)輸機(jī) （15秒后）、S-15斗提（15秒后）、S-16一次振動篩（15秒后）、S-21一次對輥破碎機(jī)（15秒后）、S-17二次振動篩（15秒后）、S-27二次對輥破碎機(jī)（15秒后）、排料系統(tǒng)停止運(yùn)行。

4 系統(tǒng)特點

4.1 設(shè)備運(yùn)行多模式轉(zhuǎn)換

該系統(tǒng)設(shè)計了手動、自動兩種模式滿足生產(chǎn)要求。手動模式：主要應(yīng)用于設(shè)備維修和調(diào)試現(xiàn)場設(shè)備以及PLC出現(xiàn)故障需要設(shè)備單獨運(yùn)行的情況，通過操作現(xiàn)場控制箱上的按鈕，生產(chǎn)設(shè)備即可轉(zhuǎn)換為就地控制運(yùn)行。自動模式：設(shè)備的正常運(yùn)行模式，通過PLC控制生產(chǎn)過程，生產(chǎn)設(shè)備操作在PLC控制臺上完成，通過PLC人機(jī)界面可以直觀顯示設(shè)備運(yùn)行狀況，設(shè)備出現(xiàn)故障時可通過軟件診斷故障點。在生產(chǎn)現(xiàn)場需要緊急停車時，可通過主控臺的急停按鈕，終止設(shè)備運(yùn)行。

4.2 設(shè)備故障直觀顯示

該P(yáng)LC系統(tǒng)通過工藝屏模擬生產(chǎn)過程，在模擬屏上用信號燈狀態(tài)模擬設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，實時顯示設(shè)備運(yùn)行狀況，設(shè)備運(yùn)行時模擬屏上的紅色指示燈常亮，設(shè)備發(fā)生故障時模擬屏指示燈閃爍并發(fā)出警報，待故障消除主控臺發(fā)出復(fù)位指令后警報解除。當(dāng)設(shè)備運(yùn)行過程中出現(xiàn)緊急情況，通過主控臺上的“緊急停車”按鈕緊急停車，使PLC輸入輸出全部斷開，設(shè)備緊急停車。

5 結(jié)語

PLC由于其高可靠性、操作簡單與維護(hù)方便,豐富的接口模塊等特點，使得在自動化控制中得到廣泛應(yīng)用。其在煅后焦上料系統(tǒng)中應(yīng)用在實際生產(chǎn)中取得了良好的效果。

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[2]高洪濤,劉成．關(guān)于電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)的分析[J]．科技風(fēng),2015(09)