PLC在鋼包烘烤器中的應(yīng)用

摘? 要：隨著裝備技術(shù)的迅猛發(fā)展，針對(duì)繼電器控制系統(tǒng)體積龐大、接線(xiàn)復(fù)雜、可靠性差、維修困難等缺點(diǎn)，PLC以其運(yùn)行可靠，受到越來(lái)越多的廠家青睞，工業(yè)應(yīng)用日益廣泛.其替代繼電控制系統(tǒng)已是大勢(shì)所趨.

關(guān)鍵詞：繼電控制? 程序? PLC? 檢測(cè)

一、簡(jiǎn)介：

興澄特鋼鋼包烘烤器由于采用繼電器接點(diǎn)控制線(xiàn)路，受環(huán)境的影響，穩(wěn)定性差，故障不斷，加之其線(xiàn)路的復(fù)雜，維修費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，極大的影響生產(chǎn)節(jié)奏，因設(shè)備故障造成的直接損失達(dá)幾十萬(wàn)元。

自更改為PLC以來(lái)，連續(xù)運(yùn)行幾年無(wú)故障，帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益可觀。本文以其中一臺(tái)鋼包烘烤器為例，具體闡述其電路改造的步驟。

二、烘烤器的控制過(guò)程：

原來(lái)的鋼包烘烤器采用的是繼電控制線(xiàn)路（圖略），所有控制對(duì)象均靠手動(dòng)實(shí)現(xiàn)，包括氣閥、風(fēng)機(jī)、點(diǎn)火等，由此帶來(lái)的問(wèn)題是：費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且安全性能差，往往是其中某個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備產(chǎn)生故障而導(dǎo)致無(wú)法正常使用，如操作人員不及時(shí)發(fā)現(xiàn)則易產(chǎn)生安全隱患，經(jīng)研究決定對(duì)原控制電路進(jìn)行改革，采用性?xún)r(jià)比較高的西門(mén)子產(chǎn)品S7-200進(jìn)行。

圖1-1所示為鋼包烘烤器的整個(gè)工作流程，改后的PLC控制電路也以此邏輯為基準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作過(guò)程：

假使現(xiàn)鋼包已坐位（起重機(jī)吊放于烘烤架），合上各電源開(kāi)關(guān)，點(diǎn)動(dòng)開(kāi)啟烘烤小車(chē)，使帶噴嘴的圓形烘烤蓋緊貼于鋼包口，按下啟動(dòng)按鈕，這時(shí)燃油電磁閥打開(kāi)，開(kāi)限位動(dòng)作后點(diǎn)火槍開(kāi)始點(diǎn)火，火焰檢測(cè)器檢測(cè)到信號(hào)（點(diǎn)火成功），鼓風(fēng)機(jī)開(kāi)始啟動(dòng)，正常后引風(fēng)機(jī)啟動(dòng)，對(duì)鋼包內(nèi)實(shí)施噴火。接下來(lái)出風(fēng)口氣動(dòng)閥開(kāi)始動(dòng)作，風(fēng)壓從左右風(fēng)管同時(shí)引入，使噴火得到助燃，對(duì)鋼包實(shí)施烘烤，當(dāng)鋼包溫度達(dá)到預(yù)先設(shè)定的溫度值，報(bào)警器發(fā)出警報(bào)，提示烘烤結(jié)束，同時(shí)燃油閥、鼓風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、風(fēng)閥失電，操作人員點(diǎn)動(dòng)開(kāi)啟小車(chē)，使車(chē)退回原始位。整個(gè)烘烤過(guò)程結(jié)束。

在烘烤自動(dòng)啟動(dòng)過(guò)程中，如遇到燃油閥未開(kāi)到位、點(diǎn)火槍沒(méi)點(diǎn)著火、鼓風(fēng)機(jī)故障、引風(fēng)機(jī)故障、風(fēng)閥沒(méi)動(dòng)作（無(wú)限位反饋信號(hào)）、烘烤超溫等非正常情況，系統(tǒng)將在3-10S（視具體環(huán)節(jié)而定）后發(fā)出故障聲光報(bào)警，同時(shí)PLC內(nèi)部復(fù)位，待維修人員故障排除后才能進(jìn)行下一次的重新啟動(dòng)過(guò)程。

三、PLC的控制電路梯形圖：

電路設(shè)計(jì)按原操作順序進(jìn)行編程，并同時(shí)兼顧了使用和維修兩方面，即既要使用安全方便又要能使單體設(shè)備在維修狀態(tài)下獨(dú)立運(yùn)行，因此在設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置了自動(dòng)和手動(dòng)功能轉(zhuǎn)換：在自動(dòng)模式下按啟動(dòng)按鈕即可完成整個(gè)烘烤過(guò)程，切換到手動(dòng)模式時(shí)啟動(dòng)按鈕不起作用，而其他按鈕也只在手動(dòng)模式時(shí)才能控制設(shè)備（烘烤小車(chē)除外），這樣可以提高整套設(shè)備的安全可靠性。圖1-2、圖1-3是該控制電路的梯形程序圖：

圖中M0.0 、M0.1、M0.2是PLC內(nèi)部繼電器，其中M0.0是外界必須滿(mǎn)足的基本條件（使能信號(hào)），包括燃油和壓縮空氣的足夠壓力以及所有電氣開(kāi)關(guān)都應(yīng)合上，M0.2是一個(gè)程序的結(jié)束信號(hào)，相當(dāng)于外部操作面板的停止按鈕。故障報(bào)警后系統(tǒng)也靠它回到初始狀態(tài)。梯形圖中的輸入輸出點(diǎn)已通過(guò)符號(hào)表改為了中文顯示（比較直觀一點(diǎn)），所有運(yùn)行步驟均采用聯(lián)鎖控制，保證在前一級(jí)條件未滿(mǎn)足的情況下（故障狀態(tài)），后一級(jí)程序無(wú)法繼續(xù)運(yùn)行，并進(jìn)行聲光報(bào)警以及時(shí)通知操作人員，同時(shí)程序自動(dòng)復(fù)位保證安全。圖1-4是故障時(shí)程序控制步驟：

四、PLC的I/O點(diǎn)地址分配：

表1是S7-200內(nèi)部地址分配表：

由表可以看出，外部信號(hào)使I/O點(diǎn)需要22路輸入及6路輸出，這在PLC型號(hào)的選用上是很重要的。安裝時(shí)的外部控制元件也完全按此表與PLC進(jìn)行逐一連接。

五、PLC的選用、安裝與調(diào)試：

PLC的選用：作為新型的電子控制元件，其使用環(huán)境要求較高，必須防塵、防潮、防干擾，并且本身應(yīng)可靠接地， 主機(jī)的選用根據(jù)烘烤器輸入輸出點(diǎn)的需要選用了S7-200的226系列，它能提供多達(dá)24個(gè)輸入點(diǎn)數(shù)和16個(gè)輸出點(diǎn)數(shù)，相對(duì)于編程需要的22個(gè)輸入點(diǎn)以及6個(gè)輸出點(diǎn)， 226系列基本符合，另外主機(jī)除了能提供基本點(diǎn)數(shù)外還稍留余地，供將來(lái)程序擴(kuò)展及維護(hù)使用。用戶(hù)程序采用計(jì)算機(jī)編程，完成后通過(guò)PLC的RS485通訊接口與計(jì)算機(jī)的RS232通信口相連，通過(guò)PC/PPI電纜建立通訊，進(jìn)行程序的上傳和下載。

電器元件的選用：外殼采用了密封性能優(yōu)良的電氣控制柜，導(dǎo)線(xiàn)使用塑料絕緣軟控制線(xiàn)（BVR），為了使硬件故障率降到最低，與之配套的繼電器采用歐姆龍的MY2NJ小型繼電器（帶指示燈），動(dòng)作狀態(tài)直觀，接觸器采用了西門(mén)子的3TB與3TF系列，雖然價(jià)格相對(duì)于其他廠家產(chǎn)品偏高，但西門(mén)子產(chǎn)品動(dòng)作可靠，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，且使用壽命也大大延長(zhǎng)，因此性?xún)r(jià)比還是很高的.

安裝：在干凈的備件房進(jìn)行，依照電器柜布局圖逐一安裝設(shè)備，首先安裝繼電器接觸器開(kāi)關(guān)等，然后安裝PLC，最后進(jìn)行柜內(nèi)布線(xiàn)，相關(guān)電器設(shè)備都加裝了接地線(xiàn)保護(hù)，整個(gè)控制柜外觀整潔，布線(xiàn)合理，符合電氣標(biāo)準(zhǔn)。

調(diào)試：在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，主要測(cè)試每個(gè)繼電器動(dòng)作是否可靠， PLC的輸入輸出是否正確，程序是否完善，故障報(bào)警是否靈敏等。另外接觸器應(yīng)能承受足夠的負(fù)載電流。

六、結(jié)論：

PLC是電氣領(lǐng)域的一個(gè)巨大進(jìn)步，其安全可靠性是傳統(tǒng)繼電控制線(xiàn)路所無(wú)法比擬的。整機(jī)通過(guò)改裝，效果明顯，故障率直線(xiàn)下降，改裝后的機(jī)器迄今為止還沒(méi)有發(fā)生過(guò)控制方面的故障，不光是節(jié)約了維修成本，更主要的是解決了一直制約生產(chǎn)節(jié)奏的重要問(wèn)題，使連續(xù)生產(chǎn)得到有力保證。

參考文獻(xiàn)

[1]可編程序控制器應(yīng)用教程（臺(tái)方主編2001年12月中國(guó)水利水電出版社）

[2]臥式烘烤器電氣原理圖 （楊雪來(lái)主編1997.4無(wú)錫蘇星南華電工器材有限公司）

[3]S7-200，PLC應(yīng)用論文集（西門(mén)子公司2002年4月出版）

作者簡(jiǎn)介：

鄧飛龍（1987.02—），男，漢族，籍貫：江蘇江陰，職稱(chēng)：工程師，學(xué)歷：本科，研究方向：自動(dòng)化技術(shù)。