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1概述
我公司年產(chǎn)磷酸二銨、氯基復(fù)合肥、硫基復(fù)合肥、BB肥共80萬噸,存在著大量化肥包裝任務(wù),而我公司原設(shè)計(jì)的生產(chǎn)能力為24萬噸化肥,使用的是機(jī)械杠桿式包裝秤,其包裝精度和包裝速度都較低,維護(hù)量大,且型號(hào)較老,給備品備件的準(zhǔn)備帶來不便。而現(xiàn)在的生產(chǎn)能力已經(jīng)擴(kuò)大到年產(chǎn)80萬噸,對(duì)化肥的包裝速度和精度提出了更高的要求,化肥包裝成了制約生產(chǎn)的一個(gè)大問題,為滿足生產(chǎn)的需要,我們決定將原包裝秤改成用PLC控制的全電子定量包裝秤,其包裝速度可達(dá)6001200包/小時(shí),精度可達(dá)0.10.2。目前,我公司共有8臺(tái)用PLC控制的全電子定量包裝秤在運(yùn)行,獲得了較滿意的效果。
2PLC的結(jié)構(gòu)組成及工作原理
由于可編程控制器PLC是一種專門用于工業(yè)生產(chǎn)過程控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,其構(gòu)成控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單,用簡(jiǎn)單的編程方法存入存貯器內(nèi),接上相應(yīng)的輸入輸出信號(hào),便可構(gòu)成一個(gè)完整的控制系統(tǒng),不需要繼電器,轉(zhuǎn)換開關(guān)等,它的輸出可直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),中間一般不需要設(shè)置轉(zhuǎn)換單元,因而大大簡(jiǎn)化了硬件的接線電路,且可編程序控制器采用集成電路,可靠性要比有接點(diǎn)的繼電器系統(tǒng)高得多。因而大大減少了維護(hù)量,且改變控制功能容易,可以在線修改程序,很容易實(shí)現(xiàn)控制功能的改變。
PLC一般由中央處理器CPU,存儲(chǔ)器,輸入/輸出組件,電源,編程器等幾部分組成。如圖1:

當(dāng)它要完成控制任務(wù)時(shí),是在其硬件的支持下,通過執(zhí)行反映控制要求的用戶程序來完成的,PLC的系統(tǒng)程序和用戶程序都存放在存儲(chǔ)器中,現(xiàn)場(chǎng)輸入信號(hào)經(jīng)輸入組件處理后,送到CPU按照用戶程序存儲(chǔ)器中安放的指令去執(zhí)行邏輯或算式運(yùn)算,同時(shí)發(fā)出相應(yīng)的控制指令,經(jīng)輸出組件處理后傳送到現(xiàn)場(chǎng)去驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作,從而完成相應(yīng)的控制任務(wù)。PLC工作時(shí)是按周期(掃描周期)以掃描方式執(zhí)行用戶程序的,即從首地址開始,按先上后下的次序(掃描每一個(gè)梯級(jí)時(shí),按先左后右的次序)逐個(gè)的進(jìn)行循環(huán)掃描。也就是每一次狀態(tài)變化需要一個(gè)掃描周期,其循環(huán)掃描時(shí)間一般為幾毫秒至幾十毫秒,PLC整個(gè)工作過程大致可分為內(nèi)部處理、通信、輸入處理、執(zhí)行程序和輸出處理幾部分。
3PLC在電子定量包裝秤中的應(yīng)用
電子定量包裝秤主要由稱重控制顯示儀表主柜(內(nèi)有PLC,稱重顯示控制儀F800、I/O接口裝置,控制按鈕,顯示警告燈等)、加料系統(tǒng)、放料系統(tǒng)、夾袋系統(tǒng)、稱料斗、傳感器、氣動(dòng)系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)控制柜等組成。
稱重傳感器將實(shí)際的重量轉(zhuǎn)換成毫伏電信號(hào)送給稱重顯示控制儀F800,F800將模擬量電信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量電信號(hào),并與面板設(shè)定值進(jìn)行比較,通過PLC輸出開關(guān)信號(hào)控制粗加料,細(xì)加料機(jī)構(gòu)進(jìn)行快慢加料或停止加料,從而完成定量加料過程,將包裝袋夾上夾袋機(jī)構(gòu)后,物料便自動(dòng)從稱量斗中灌進(jìn)包裝袋,然后將袋子釋放到履帶機(jī)上送去縫包,從而完成自動(dòng)稱量包裝過程。其工作原理如圖2:

由于包裝量大,選用的包裝秤均采用雙秤結(jié)構(gòu),首先確定I/O點(diǎn)數(shù),PLC控制系統(tǒng)的輸入信號(hào):秤啟動(dòng)(A秤/B秤)、秤停止(A秤/B秤)、是否接近零點(diǎn)值(A秤/B秤)、是否到粗加料值(A秤/B秤)、是否到細(xì)加料值(A秤/B秤)、是否欠/過量值(A秤/B秤)、是否完成稱重(A秤/B秤)、清倉按鈕(A秤/B秤)、消警按鈕、袋釋按鈕、夾袋、關(guān)秤共計(jì)20點(diǎn)。
PLC控制系統(tǒng)的輸出信號(hào):打開/關(guān)閉粗加料門(A秤/B秤)、打開/關(guān)閉細(xì)加料門(A秤/B秤)打開/關(guān)閉放料門(A秤/B秤)、加料指示燈(A秤/B秤)秤重完成指示燈(A秤/B秤)、零點(diǎn)超差指示燈(A秤/B秤)欠/過量程指示燈(A秤/B秤)、夾袋、聲音報(bào)警共計(jì)16點(diǎn)。在確定了PLC輸入輸出點(diǎn)數(shù)后,再加上1020的備用量。我們選用日本FX系列小型PLCFX0N—60MR,該型號(hào)PLC是模塊式的結(jié)構(gòu),配置組合非常靈活,體積小巧,功能強(qiáng)大,運(yùn)行速度快,使用梯形圖編程,完全滿足控制要求。
稱重顯示儀我們選用日本某公司產(chǎn)品F800,該稱重顯示控制儀為專用稱重儀表,它體積小巧,功能強(qiáng)大,運(yùn)行速度快,用戶界面友好,操作維護(hù)簡(jiǎn)便,可靠性高,完全能滿足儀表的顯示要求。
4PLC在化肥包裝中的改進(jìn)應(yīng)用實(shí)例:
4.1以前,我公司定量包裝秤無自動(dòng)剪線功能,需要一名操作工剪線,既浪費(fèi)了人力,又降低了包裝速度。針對(duì)這一問題,在PLC可編程控制器中編程,順利地實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)剪線功能。
化肥包裝線袋由履帶機(jī)傳送,縫包機(jī)內(nèi)光電感開關(guān),產(chǎn)生一個(gè)接點(diǎn)信號(hào)使交流接觸器吸合,縫包機(jī)啟動(dòng)。在控制縫包機(jī)的交流接觸器背包上取一個(gè)常開接點(diǎn)信號(hào)給PLC可編程控制器第21個(gè)輸入接點(diǎn),并取該點(diǎn)的下降沿即縫包機(jī)停的信號(hào),此時(shí)PLC內(nèi)中間繼電器M10觸發(fā),延時(shí)0.5秒,使包裝袋上部拉直,剪刀容易剪斷包裝線,PLC內(nèi)中間繼電器M20觸發(fā),PLC第20個(gè)輸出接點(diǎn)接通,剪線電磁閥動(dòng)作,剪刀剪線時(shí)間為0.3秒。PLC內(nèi)時(shí)間繼電器1至59為0.1秒的時(shí)間單位。若包裝袋尾部留線不合適,可調(diào)整剪線時(shí)間K3。

4.2我公司化肥包裝嚴(yán)格執(zhí)行國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局頒布的《定量包裝商品計(jì)量監(jiān)督管理辦法》,本著“為農(nóng)民服務(wù)”的企業(yè)精神,決不讓一包短斤少兩的化肥出廠。以前需要包裝人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)超重、欠重的化肥,給包裝人員的工作帶來一定的難度,如今我利用PLC編程,設(shè)置了一段聲光報(bào)警程序,使包裝人員很容易地發(fā)現(xiàn)重量不合格的化肥。
F800稱重顯示儀稱完(X4/X14)一包化肥,如果超差(X3/X13),則送出接點(diǎn)信號(hào)至PLC,此時(shí)未按消警按鈕X16,則超差燈Y17/Y18會(huì)亮且閃爍,同時(shí)輸出到Y(jié)30接點(diǎn),并通過中間繼電器驅(qū)動(dòng)報(bào)警器,發(fā)出“超差”的聲音。其梯形圖如下:

5PLC在使用中應(yīng)注意的問題:5.1輸入輸出接點(diǎn)的保護(hù)A:空端子上禁止接線。
B:嚴(yán)禁將交流電源線接到輸入端子或+24V端子上,否則會(huì)燒壞PLC。
C:輸入信號(hào)與輸出信號(hào)線不能混合在同一根電纜內(nèi),禁止輸入、輸出信號(hào)線與其他動(dòng)力線使用同一根保護(hù)管或捆扎在一起。
5.2PLC的抗干擾措施
A:抑制電源引入的干擾,在PLC電源的輸入端加裝隔離變壓器和濾波器。
B:PLC最好安裝專用接地線,接地線最好用截面積10mm2以上的銅線,接地點(diǎn)盡量靠近PLC,接地電阻一般應(yīng)小于10歐姆。
6結(jié)束語
在全電子定量包裝秤的維護(hù)中,由于PLC可靠性高,易于操作,不易發(fā)生故障。儀表維護(hù)主要在現(xiàn)場(chǎng),集中在重量傳感器,執(zhí)行氣缸及電磁閥等。只要了解清楚全電子定量包裝秤的軟硬件設(shè)計(jì)原理和機(jī)械結(jié)構(gòu),便能對(duì)癥下藥,減少儀表維護(hù)量。
經(jīng)過多年的連續(xù)生產(chǎn)使用,我公司已成功應(yīng)用PLC可編程控制器改進(jìn)了八套定量包裝秤(雙秤)。包裝精度和速度以及合格率比以前的機(jī)械秤都有較大提高,每年的節(jié)約成本30多萬元。包裝能力,設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率等各項(xiàng)技術(shù)性能指標(biāo)均達(dá)到了預(yù)期要求,滿足了工藝連續(xù)生產(chǎn)的要求,降低了包裝工的勞動(dòng)強(qiáng)度,大大提高了工作效率。
 

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