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0引言
中國某石油化工公司2008年新上一套硫磺全自動稱重包裝碼垛生產(chǎn)線，經(jīng)過一年多的運行，效果良好。該生產(chǎn)線的控制系統(tǒng)包括除塵控制系統(tǒng)、稱重包裝控制系統(tǒng)和碼垛輸送控制系統(tǒng)。
1系統(tǒng)組成
碼垛控制系統(tǒng)由觸模式人機界面、PLC、檢測元件、操作界面、控制元件、執(zhí)行元件等組成，如圖1所示。

各組成部分的作用如下：
a）觸摸式人機界面作為操作人員與設備之間的交互平臺，接收來自操作人員的操作指令并指示設備的工作狀態(tài)。
b）檢測元件檢測料袋的有、無、位置/位移狀態(tài)以及機械各部分和運動機構的動作狀態(tài)。
c）PLC是碼垛控制系統(tǒng)的控制中心。PLC自動循環(huán)掃描各個輸入輸出點的當前狀態(tài)，并根據(jù)程序所確定的邏輯關系刷新輸出點的狀態(tài)，通過交流接觸器和電磁閥來控制電機的啟停和揀選氣缸的動作，從而完成碼垛工藝流程的自動控制。
d）該系統(tǒng)所使用的控制元件有：變頻器、交流接觸器和電磁換向閥。交流接觸器和電磁換向閥的控制線圈與PLC輸出點相連。當其控制線圈得電，則接觸器的觸點接通，為電機供電，驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)。電磁換向閥用于切換氣缸缸桿的伸縮狀態(tài),從而帶動相應的機構動作，完成相應的操作；變頻器控制電機的轉(zhuǎn)速。
2單元配置
a）電源部分?，F(xiàn)場動力電源（380VAC,H相五線制）進入控制柜后，經(jīng)接線端子變徑后至漏電保護開關。漏電保護開關提供對操作人員及設備的安全保護，當發(fā)生由于電機絕緣破壞或其他原因造成的漏電事故時，漏電保護開關可以迅速產(chǎn)生斷開動作，切斷主電源，避免人身傷害事故的發(fā)生。機組的每個電機均有單獨的電機保護斷路器對其進行保護,從而保證了電機的安全運行，并且便于在發(fā)生故障的情況下查找故障點。
b）PLC。碼垛主控系統(tǒng)的PLC配置包括電源模塊1個；CPU模塊1個（帶MPI接口和Profibus接口）；16點/公共端的24V直流輸入通道4個,16點/公共端的繼電器輸出通道4個。
c）變頻器。該控制系統(tǒng)采用4臺變頻器，分別用于轉(zhuǎn)位電機、推袋電機、分層電機和升降電機及垛盤輸送電機的速度控制。變頻器的工作方式、預置速度、加減速時間等參數(shù)可通過變頻器遠程終端進行設置。
d）觸摸屏。操作界面上配置觸摸屏.具有操作簡單、顯示直觀的特點，可直接觸動屏幕進行操作。觸摸屏內(nèi)置通用端口，可通過串行通信電纜直接與計算機及其他含有通用端口的設備實現(xiàn)互聯(lián)。
3工作原理
系統(tǒng)流程包括：壓平整形緩停編組；轉(zhuǎn)位編組;推袋機和緩沖機;升降機、分層小車、分層小車和整形機構;托盤倉、托盤輸送、垛盤輸送五部分,工作原理分述如下。
3.1壓平整形緩停編組
壓平整形機和緩停輸送機用于實現(xiàn)料袋的壓平和由低位到高位的輸送，并且在轉(zhuǎn)位輸送機忙時可起到緩停的作用，如圖2所示。在自動運行狀態(tài)下，當緩停輸送機出口處沒有料袋時，位置檢測開關SG|為ON,相應的3個交流接觸器閉合，電機啟動,將包裝機送來的料袋進行壓平和向髙位輸送；當料袋到達壓平整形機出口處時，若緩停輸送機上也有1個料袋，則壓平整形機接觸器斷開，壓平整形機暫停，直到料袋離開緩停輸送機；當料袋到達緩停輸送機出口處時，若轉(zhuǎn)位機正在對料袋進行±90°或±180°轉(zhuǎn)位操作，則緩停輸送機接觸器斷開，緩停輸送機暫停，直到轉(zhuǎn)位輸送機把已轉(zhuǎn)好位的料袋送走。

3.2轉(zhuǎn)位和編組
3.2.1轉(zhuǎn)位
轉(zhuǎn)位輸送機由接觸器控制的電機驅(qū)動主動輾帶動輸送帶、轉(zhuǎn)位裝置由變頻器控制轉(zhuǎn)位電機以及電磁閥控制的轉(zhuǎn)位氣缸帶動轉(zhuǎn)位夾板組成。轉(zhuǎn)位輸送機具有輸送和轉(zhuǎn)位兩個功能，如圖3所示。

該系統(tǒng)袋號定義如圖4所示。當需要轉(zhuǎn)位的料袋（如圖4的02,03,04,05,06,07,08和10號袋）到達轉(zhuǎn)位到位光電開關SG2處時，此開關轉(zhuǎn)為ON,轉(zhuǎn)位夾板電磁閥得電，夾板氣缸缸桿伸出，帶動夾板動作，將料袋夾住，同時輸送帶停止,轉(zhuǎn)位電機驅(qū)動轉(zhuǎn)位夾板按需要進行士90°或士180°的轉(zhuǎn)位，當轉(zhuǎn)位電機帶動轉(zhuǎn)位夾板正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)到位時，轉(zhuǎn)位夾板定位接近開關向PLC發(fā)岀定位完成信號,SG。為OFF,轉(zhuǎn)位夾板電磁閥失電，夾板氣紅缸桿縮回，帶動夾板抬起。PLC根據(jù)編組機上的編組信號決定是否啟動轉(zhuǎn)位輸送機輸送料袋。如果編組機滿，則輸送機不啟動，否則輸送機啟動，將料袋輸送給編組機。
3.2.2編組
編組機的動力回路由斷路器、接觸器和編組電機構成，編組機工作原理如圖5所示。其功能是完成對料袋的編組，如圖4所示,01,02號袋編為1組；03,04,05號袋編為1組，以此類推，10袋為1個循環(huán)，箭頭方向為推袋機前進的方向。編組機的啟停由兩個光電開關SG,和SG-控制，對于啟動只有一種情況，即當由轉(zhuǎn)位輸送機送來的料袋擋住編組傳送SG,時，接觸器就吸合,編組機啟動；而對于停止則有三種情況：若轉(zhuǎn)位輸送機送來的是每1組的第1袋，即圖4所示的01,03,06和09號袋，則當該袋剛一離開編組傳送SG,,則光電開關對應的PLC輸入點由ON變?yōu)镺FF,接觸器就斷開，編組機停止；若轉(zhuǎn)位輸送機送來的是圖4所示的02,05,08,10號袋，則當該袋離開編組傳送毆后再延時一會兒，使料袋到達編組機的盡頭，編組機才停止。編組機每編好1組就由推袋機推走。

3.3推袋機和緩沖機
推袋機的功能是將一層5個料袋分兩次推到緩沖機上。當編組機將料袋編好組后，PLC便將變頻器正向啟動端置位，同時使控制推板放下的電磁閥得電，使推板放下，并通過變頻器速度選擇端選擇速度，啟動推袋機向前推袋。當推袋機高速向前運行到達推袋前減速位時，推袋機低速向前運行；當?shù)竭_推袋前位（編組機與升降機之間的緩沖機，此時推袋中位接近開關為ON）時，則推袋機高速返回，同時控制推板抬起的電磁閥失電，使推板抬起，推板開位接近開關為ON,當推袋機返回到推袋后位減速位時（推袋后位減速接近開關為ON）,推袋機變頻器使推袋機變?yōu)榈退龠\行，繼續(xù)返回，當返回到推袋后位時（推袋后位接近開關為ON）,PLC使變頻器停止，推袋機停止。
緩沖機的動力回路由斷路器、接觸器和電機構成。它的功能是作為。1、02號袋和06,07.08號袋的緩停區(qū)，并且料袋滿一層后經(jīng)緩沖機輸送到分層小車上。
3.4升降機和分層小車
分層電機和升降電機各用1個變頻器,它們的啟停、速度、開合方向由PLC通過變頻器進行控制。動力部分由斷路器、變頻器和電機構成，且電機為制動電機，其制動器的電源由電機接觸器提供。推袋小車推上分層皮帶的一層料袋由分層機將其放置在垛盤輸送機的托盤（垛盤）上。分層電機帶有制動器，分層機運動時制動器通電釋放，停止時制動器斷電制動。制動器的電源通斷由PLC通過控制接觸器的通斷來實現(xiàn)。
分層機的位置通過接近開關進行檢測，在分層機框架上共有4個接近開關，分別是分層機前位、分層機前減速、分層機回減速和分層機回位。分層機上的料袋是否到位通過光電開關進行檢測，該光電開關位于分層機框架中部，稱為分層機滿光電開關。碼垛機進入自動運行狀態(tài)時，當一層5個料袋經(jīng)緩沖機和分層皮帶的輸送到達分層機后，分層機滿光電開關為ON。
如果PLC檢測到碼垛減速光電為OFF狀態(tài)，則升降變頻器升降電機接觸器得電，升降機正向低速上升，直到升降碼垛位光電為OFF狀態(tài)，則升降變頻器升降電機接觸器失電，升降機停止。
升降機上升停止后，PLC使分層變頻器分層電機接觸器得電，分層機以預置速度正向高速啟動，直到PLC檢測到分層前減速接近開關為ON狀態(tài)，則分層機以預置速度正向低速向前，當PLC檢測到分層前位接近開關為ON狀態(tài)后，分層電機接觸器失電，分層機停止。
分層機回到分層回位后，PLC使升降變頻器升降電機接觸器得電，升降機以預置速度反向高速啟動，直到減速接近開關為ON狀態(tài)，則升降機以預置速度反向低速下降，當PLC檢測到升降初始位接近開關為ON狀態(tài)后，反轉(zhuǎn)控制端升降電機接觸器失電，升降機停止。完成一個動作循環(huán)。
4日常故障處理及應用
a）編組機動作超時。由于電機軸斷裂、皮帶斷裂、電機線斷裂、電機制動器損壞、控制電機的交流接觸器損壞等，造成編組機入口處的編組傳送兩個光電開關sg7,sg8沒有正常工作；進入編組機的料袋有位置偏差過大的情況，此時如果長時間沒有離開上述兩個光電開關（或其中1個），導致編組機始終運轉(zhuǎn)，不能自動停止。
b）轉(zhuǎn)位機夾板不動作。轉(zhuǎn)位夾板的電磁閥故障;袋數(shù)預置不正確（奇數(shù)層3~2編組，共5袋;偶數(shù)層2?3編組，共5袋)。
5結束語
該硫磺包裝線自投運以來，維護人員經(jīng)過反復摸索，對碼垛工藝流程及控制系統(tǒng)有了較為深入的了解，對及時排除各類故障起到?jīng)Q定性作用，也可供各類包裝線維護人員參考。

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