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      硫磺包裝線碼垛控制系統(tǒng)分析及應(yīng)用

      發(fā)布時(shí)間:2021-03-03 16:17:39 |來(lái)源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

      0引言
      中國(guó)某石油化工公司2008年新上一套硫磺全自動(dòng)稱重包裝碼垛生產(chǎn)線,經(jīng)過(guò)一年多的運(yùn)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(jī)界面、PLC、檢測(cè)元件、操作界面、控制元件、執(zhí)行元件等組成,如圖1所示。

      碼垛控制系統(tǒng)組成圖

      各組成部分的作用如下:
      a)觸摸式人機(jī)界面作為操作人員與設(shè)備之間的交互平臺(tái),接收來(lái)自操作人員的操作指令并指示設(shè)備的工作狀態(tài)。
      b)檢測(cè)元件檢測(cè)料袋的有、無(wú)、位置/位移狀態(tài)以及機(jī)械各部分和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作狀態(tài)。
      c)PLC是碼垛控制系統(tǒng)的控制中心。PLC自動(dòng)循環(huán)掃描各個(gè)輸入輸出點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài),并根據(jù)程序所確定的邏輯關(guān)系刷新輸出點(diǎn)的狀態(tài),通過(guò)交流接觸器和電磁閥來(lái)控制電機(jī)的啟停和揀選氣缸的動(dòng)作,從而完成碼垛工藝流程的自動(dòng)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(diǎn)相連。當(dāng)其控制線圈得電,則接觸器的觸點(diǎn)接通,為電機(jī)供電,驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)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(dòng)相應(yīng)的機(jī)構(gòu)動(dòng)作,完成相應(yīng)的操作;變頻器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。
      2單元配置
      a)電源部分?,F(xiàn)場(chǎng)動(dòng)力電源(380VAC,H相五線制)進(jìn)入控制柜后,經(jīng)接線端子變徑后至漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)。漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)提供對(duì)操作人員及設(shè)備的安全保護(hù),當(dāng)發(fā)生由于電機(jī)絕緣破壞或其他原因造成的漏電事故時(shí),漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)可以迅速產(chǎn)生斷開(kāi)動(dòng)作,切斷主電源,避免人身傷害事故的發(fā)生。機(jī)組的每個(gè)電機(jī)均有單獨(dú)的電機(jī)保護(hù)斷路器對(duì)其進(jìn)行保護(hù),從而保證了電機(jī)的安全運(yùn)行,并且便于在發(fā)生故障的情況下查找故障點(diǎn)。
      b)PLC。碼垛主控系統(tǒng)的PLC配置包括電源模塊1個(gè);CPU模塊1個(gè)(帶MPI接口和Profibus接口);16點(diǎn)/公共端的24V直流輸入通道4個(gè),16點(diǎn)/公共端的繼電器輸出通道4個(gè)。
      c)變頻器。該控制系統(tǒng)采用4臺(tái)變頻器,分別用于轉(zhuǎn)位電機(jī)、推袋電機(jī)、分層電機(jī)和升降電機(jī)及垛盤(pán)輸送電機(jī)的速度控制。變頻器的工作方式、預(yù)置速度、加減速時(shí)間等參數(shù)可通過(guò)變頻器遠(yuǎn)程終端進(jìn)行設(shè)置。
      d)觸摸屏。操作界面上配置觸摸屏.具有操作簡(jiǎn)單、顯示直觀的特點(diǎn),可直接觸動(dòng)屏幕進(jìn)行操作。觸摸屏內(nèi)置通用端口,可通過(guò)串行通信電纜直接與計(jì)算機(jī)及其他含有通用端口的設(shè)備實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。
      3工作原理
      系統(tǒng)流程包括:壓平整形緩?fù)>幗M;轉(zhuǎn)位編組;推袋機(jī)和緩沖機(jī);升降機(jī)、分層小車、分層小車和整形機(jī)構(gòu);托盤(pán)倉(cāng)、托盤(pán)輸送、垛盤(pán)輸送五部分,工作原理分述如下。
      3.1壓平整形緩?fù)>幗M
      壓平整形機(jī)和緩?fù)]斔蜋C(jī)用于實(shí)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(jī)忙時(shí)可起到緩?fù)5淖饔?,如圖2所示。在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下,當(dāng)緩?fù)]斔蜋C(jī)出口處沒(méi)有料袋時(shí),位置檢測(cè)開(kāi)關(guān)SG|為ON,相應(yīng)的3個(gè)交流接觸器閉合,電機(jī)啟動(dòng),將包裝機(jī)送來(lái)的料袋進(jìn)行壓平和向髙位輸送;當(dāng)料袋到達(dá)壓平整形機(jī)出口處時(shí),若緩?fù)]斔蜋C(jī)上也有1個(gè)料袋,則壓平整形機(jī)接觸器斷開(kāi),壓平整形機(jī)暫停,直到料袋離開(kāi)緩?fù)]斔蜋C(jī);當(dāng)料袋到達(dá)緩?fù)]斔蜋C(jī)出口處時(shí),若轉(zhuǎn)位機(jī)正在對(duì)料袋進(jìn)行±90°或±180°轉(zhuǎn)位操作,則緩?fù)]斔蜋C(jī)接觸器斷開(kāi),緩?fù)]斔蜋C(jī)暫停,直到轉(zhuǎn)位輸送機(jī)把已轉(zhuǎn)好位的料袋送走。

      包裝碼垛生產(chǎn)線壓平整形停編組示意圖

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

      包裝碼垛生產(chǎn)線轉(zhuǎn)位示意圖

      該系統(tǒng)袋號(hào)定義如圖4所示。當(dāng)需要轉(zhuǎn)位的料袋(如圖4的02,03,04,05,06,07,08和10號(hào)袋)到達(dá)轉(zhuǎn)位到位光電開(kāi)關(guān)SG2處時(shí),此開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)為ON,轉(zhuǎn)位夾板電磁閥得電,夾板氣缸缸桿伸出,帶動(dòng)夾板動(dòng)作,將料袋夾住,同時(shí)輸送帶停止,轉(zhuǎn)位電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)位夾板按需要進(jìn)行士90°或士180°的轉(zhuǎn)位,當(dāng)轉(zhuǎn)位電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)位夾板正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)到位時(shí),轉(zhuǎn)位夾板定位接近開(kāi)關(guān)向PLC發(fā)岀定位完成信號(hào),SG。為OFF,轉(zhuǎn)位夾板電磁閥失電,夾板氣紅缸桿縮回,帶動(dòng)夾板抬起。PLC根據(jù)編組機(jī)上的編組信號(hào)決定是否啟動(dòng)轉(zhuǎn)位輸送機(jī)輸送料袋。如果編組機(jī)滿,則輸送機(jī)不啟動(dòng),否則輸送機(jī)啟動(dòng),將料袋輸送給編組機(jī)。
      3.2.2編組
      編組機(jī)的動(dòng)力回路由斷路器、接觸器和編組電機(jī)構(gòu)成,編組機(jī)工作原理如圖5所示。其功能是完成對(duì)料袋的編組,如圖4所示,01,02號(hào)袋編為1組;03,04,05號(hào)袋編為1組,以此類推,10袋為1個(gè)循環(huán),箭頭方向?yàn)橥拼鼨C(jī)前進(jìn)的方向。編組機(jī)的啟停由兩個(gè)光電開(kāi)關(guān)SG,和SG-控制,對(duì)于啟動(dòng)只有一種情況,即當(dāng)由轉(zhuǎn)位輸送機(jī)送來(lái)的料袋擋住編組傳送SG,時(shí),接觸器就吸合,編組機(jī)啟動(dòng);而對(duì)于停止則有三種情況:若轉(zhuǎn)位輸送機(jī)送來(lái)的是每1組的第1袋,即圖4所示的01,03,06和09號(hào)袋,則當(dāng)該袋剛一離開(kāi)編組傳送SG,,則光電開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的PLC輸入點(diǎn)由ON變?yōu)镺FF,接觸器就斷開(kāi),編組機(jī)停止;若轉(zhuǎn)位輸送機(jī)送來(lái)的是圖4所示的02,05,08,10號(hào)袋,則當(dāng)該袋離開(kāi)編組傳送毆后再延時(shí)一會(huì)兒,使料袋到達(dá)編組機(jī)的盡頭,編組機(jī)才停止。編組機(jī)每編好1組就由推袋機(jī)推走。

      袋號(hào)定義編組機(jī)工作原理圖
      3.3推袋機(jī)和緩沖機(jī)
      推袋機(jī)的功能是將一層5個(gè)料袋分兩次推到緩沖機(jī)上。當(dāng)編組機(jī)將料袋編好組后,PLC便將變頻器正向啟動(dòng)端置位,同時(shí)使控制推板放下的電磁閥得電,使推板放下,并通過(guò)變頻器速度選擇端選擇速度,啟動(dòng)推袋機(jī)向前推袋。當(dāng)推袋機(jī)高速向前運(yùn)行到達(dá)推袋前減速位時(shí),推袋機(jī)低速向前運(yùn)行;當(dāng)?shù)竭_(dá)推袋前位(編組機(jī)與升降機(jī)之間的緩沖機(jī),此時(shí)推袋中位接近開(kāi)關(guān)為ON)時(shí),則推袋機(jī)高速返回,同時(shí)控制推板抬起的電磁閥失電,使推板抬起,推板開(kāi)位接近開(kāi)關(guān)為ON,當(dāng)推袋機(jī)返回到推袋后位減速位時(shí)(推袋后位減速接近開(kāi)關(guān)為ON),推袋機(jī)變頻器使推袋機(jī)變?yōu)榈退龠\(yùn)行,繼續(xù)返回,當(dāng)返回到推袋后位時(shí)(推袋后位接近開(kāi)關(guān)為ON),PLC使變頻器停止,推袋機(jī)停止。
      緩沖機(jī)的動(dòng)力回路由斷路器、接觸器和電機(jī)構(gòu)成。它的功能是作為。1、02號(hào)袋和06,07.08號(hào)袋的緩?fù)^(qū),并且料袋滿一層后經(jīng)緩沖機(jī)輸送到分層小車上。
      3.4升降機(jī)和分層小車
      分層電機(jī)和升降電機(jī)各用1個(gè)變頻器,它們的啟停、速度、開(kāi)合方向由PLC通過(guò)變頻器進(jìn)行控制。動(dòng)力部分由斷路器、變頻器和電機(jī)構(gòu)成,且電機(jī)為制動(dòng)電機(jī),其制動(dòng)器的電源由電機(jī)接觸器提供。推袋小車推上分層皮帶的一層料袋由分層機(jī)將其放置在垛盤(pán)輸送機(jī)的托盤(pán)(垛盤(pán))上。分層電機(jī)帶有制動(dòng)器,分層機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)制動(dòng)器通電釋放,停止時(shí)制動(dòng)器斷電制動(dòng)。制動(dòng)器的電源通斷由PLC通過(guò)控制接觸器的通斷來(lái)實(shí)現(xiàn)。
      分層機(jī)的位置通過(guò)接近開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè),在分層機(jī)框架上共有4個(gè)接近開(kāi)關(guān),分別是分層機(jī)前位、分層機(jī)前減速、分層機(jī)回減速和分層機(jī)回位。分層機(jī)上的料袋是否到位通過(guò)光電開(kāi)關(guān)進(jìn)行檢測(cè),該光電開(kāi)關(guān)位于分層機(jī)框架中部,稱為分層機(jī)滿光電開(kāi)關(guān)。碼垛機(jī)進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí),當(dāng)一層5個(gè)料袋經(jīng)緩沖機(jī)和分層皮帶的輸送到達(dá)分層機(jī)后,分層機(jī)滿光電開(kāi)關(guān)為ON。
      如果PLC檢測(cè)到碼垛減速光電為OFF狀態(tài),則升降變頻器升降電機(jī)接觸器得電,升降機(jī)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(jī)接觸器失電,升降機(jī)停止。
      升降機(jī)上升停止后,PLC使分層變頻器分層電機(jī)接觸器得電,分層機(jī)以預(yù)置速度正向高速啟動(dòng),直到PLC檢測(cè)到分層前減速接近開(kāi)關(guān)為ON狀態(tài),則分層機(jī)以預(yù)置速度正向低速向前,當(dāng)PLC檢測(cè)到分層前位接近開(kāi)關(guān)為ON狀態(tài)后,分層電機(jī)接觸器失電,分層機(jī)停止。
      分層機(jī)回到分層回位后,PLC使升降變頻器升降電機(jī)接觸器得電,升降機(jī)以預(yù)置速度反向高速啟動(dòng),直到減速接近開(kāi)關(guān)為ON狀態(tài),則升降機(jī)以預(yù)置速度反向低速下降,當(dāng)PLC檢測(cè)到升降初始位接近開(kāi)關(guān)為ON狀態(tài)后,反轉(zhuǎn)控制端升降電機(jī)接觸器失電,升降機(jī)停止。完成一個(gè)動(dòng)作循環(huán)。
      4日常故障處理及應(yīng)用
      a)編組機(jī)動(dòng)作超時(shí)。由于電機(jī)軸斷裂、皮帶斷裂、電機(jī)線斷裂、電機(jī)制動(dòng)器損壞、控制電機(jī)的交流接觸器損壞等,造成編組機(jī)入口處的編組傳送兩個(gè)光電開(kāi)關(guān)sg7,sg8沒(méi)有正常工作;進(jìn)入編組機(jī)的料袋有位置偏差過(guò)大的情況,此時(shí)如果長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有離開(kāi)上述兩個(gè)光電開(kāi)關(guān)(或其中1個(gè)),導(dǎo)致編組機(jī)始終運(yùn)轉(zhuǎn),不能自動(dòng)停止。
      b)轉(zhuǎn)位機(jī)夾板不動(dòng)作。轉(zhuǎn)位夾板的電磁閥故障;袋數(shù)預(yù)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(jié)束語(yǔ)
      該硫磺包裝線自投運(yùn)以來(lái),維護(hù)人員經(jīng)過(guò)反復(fù)摸索,對(duì)碼垛工藝流程及控制系統(tǒng)有了較為深入的了解,對(duì)及時(shí)排除各類故障起到?jīng)Q定性作用,也可供各類包裝線維護(hù)人員參考。

       

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