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近年來(lái),在玻璃全電熔技術(shù)中,人工加料方式逐漸被自動(dòng)加料系統(tǒng)取代。自動(dòng)加料系統(tǒng)具有操作簡(jiǎn)單、加料均勻、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn),因此,一些有實(shí)力采用全電熔的玻璃生產(chǎn)廠家已經(jīng)開(kāi)始使用自動(dòng)加料設(shè)備。我公司自主研發(fā)了一整套專(zhuān)供方形電熔爐的自動(dòng)加料設(shè)備,這套自動(dòng)加料機(jī)采用的是PLC程序控制系統(tǒng)。
1 工藝要求

自動(dòng)加料機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)共設(shè)計(jì)了3臺(tái)電機(jī),分別實(shí)現(xiàn)橫向運(yùn)動(dòng)、翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和縱向運(yùn)動(dòng)。橫向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)向爐內(nèi)加料,翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)倒料,縱向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)工位的移動(dòng)。此系統(tǒng)共設(shè)了10個(gè)工位,其運(yùn)行的全過(guò)程是:在初始點(diǎn),系統(tǒng)首先檢測(cè)料倉(cāng)內(nèi)料的多少,同時(shí)檢測(cè)爐內(nèi)料液面的高低,當(dāng)料倉(cāng)內(nèi)料夠而料液面低時(shí),加料機(jī)開(kāi)始啟動(dòng),橫向運(yùn)動(dòng)開(kāi)始,同時(shí)加料電機(jī)開(kāi)始振料,電機(jī)至橫向運(yùn)動(dòng)終點(diǎn),翻轉(zhuǎn)電機(jī)開(kāi)始翻轉(zhuǎn)(1周),回原位后,橫向回退電機(jī)回退至原位,檢測(cè)爐內(nèi)料液面的高低,若高,則系統(tǒng)回歸至原點(diǎn),若低,縱向電機(jī)向前移動(dòng)1個(gè)工位,再循環(huán)一次橫向向爐內(nèi)送料的運(yùn)動(dòng),也就是說(shuō),縱向電機(jī)每向前移動(dòng)1個(gè)工位,都要重復(fù)一次向爐中送料的運(yùn)動(dòng),直至重復(fù)完最后一個(gè)工位的送料運(yùn)動(dòng)后,縱向電機(jī)直接回到起始位置,檢測(cè)料倉(cāng)內(nèi)料夠否,檢測(cè)料液面的高低,然后再重復(fù)下一個(gè)加料周期。根據(jù)加料系統(tǒng)的工藝要求,繪制工藝流程見(jiàn)圖1。

2 I/O端口的確定

2.1 I/O端口的分配

整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程可分解為兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng):橫向運(yùn)動(dòng)和縱向運(yùn)動(dòng),橫向運(yùn)動(dòng)中包括翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在縱向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,每到達(dá)一個(gè)工位,就要重復(fù)一次橫向運(yùn)動(dòng),直至最后一個(gè)工位,橫向回退至原點(diǎn)后,一次加料的過(guò)程就結(jié)束了。更詳細(xì)的情況請(qǐng)參考輸入、輸出點(diǎn)分配表(表1)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程示意圖(圖2)。

2.2 控制過(guò)程

2.2.1 橫向運(yùn)動(dòng)。橫向給進(jìn)電機(jī)Y0自原點(diǎn)即左限X0出發(fā),與此同時(shí)加料機(jī)開(kāi)始給料斗加料,至右限X1處停止,此時(shí)加料機(jī)也停止給料斗加料,停頓3s,翻轉(zhuǎn)電機(jī)Y2開(kāi)始翻轉(zhuǎn),自上限X2翻轉(zhuǎn)180b至下限X3處,停頓3s后,按原方向再翻轉(zhuǎn)180b回歸原位即上限X2處,翻轉(zhuǎn)動(dòng)作結(jié)束,橫向電機(jī)自右限即X1點(diǎn)回退至左限X0點(diǎn),此時(shí)一個(gè)環(huán)節(jié)的橫向運(yùn)動(dòng)結(jié)束。

2.2.2 縱向運(yùn)動(dòng)?？v向運(yùn)動(dòng)共設(shè)計(jì)了10個(gè)工位,縱向運(yùn)動(dòng)的過(guò)程是:橫向運(yùn)動(dòng)結(jié)束后,縱橫向進(jìn)給電機(jī)一個(gè)信號(hào),縱向運(yùn)動(dòng)開(kāi)始自上限X10處向下一個(gè)工位運(yùn)動(dòng),即X11處,當(dāng)?shù)竭_(dá)X11點(diǎn)后,縱向運(yùn)動(dòng)暫停,開(kāi)始一個(gè)橫向運(yùn)動(dòng)的循環(huán),橫向運(yùn)動(dòng)過(guò)程如上所述。當(dāng)橫向運(yùn)動(dòng)的一個(gè)循環(huán)結(jié)束后,縱向進(jìn)給至第3個(gè)工位,即X12處,再重復(fù)縱向運(yùn)動(dòng),再縱向進(jìn)給,直至第10個(gè)工位X23處,當(dāng)再一次的橫向循環(huán)結(jié)束后,縱向回退至上限X10處。此時(shí),一個(gè)縱向循環(huán)就結(jié)束了。

2.2.3 爐內(nèi)料液面檢測(cè)系統(tǒng)。啟動(dòng)加料系統(tǒng)最基本的一個(gè)條件就是爐內(nèi)料液面降低了。為了把爐內(nèi)料液面的高低和加料系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái),我們?cè)跔t內(nèi)的上升道處加裝了一個(gè)液面檢測(cè)儀,把液面檢測(cè)儀輸出的電信號(hào)送到PLC中。當(dāng)系統(tǒng)在每個(gè)工位[包括初始位置0(X0,X10)]時(shí),液面檢測(cè)儀把它檢測(cè)到的4~20mA模擬信號(hào)送入PLC主機(jī)A2Ñ+、A2Ñ-點(diǎn),PLC經(jīng)過(guò)判斷后,指令系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

2.2.4 自動(dòng)稱(chēng)量系統(tǒng)。程序中設(shè)計(jì)自動(dòng)稱(chēng)量環(huán)節(jié)。自動(dòng)稱(chēng)量系統(tǒng)由料倉(cāng)、振料機(jī)、測(cè)重傳感器、信號(hào)放大器等組成,信號(hào)放大器輸出一個(gè)0~20mA模擬信號(hào)給PLC主機(jī)A1Ñ+、A1Ñ-,并通過(guò)程序編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱(chēng)量功能。

(1)料倉(cāng)料位檢測(cè):當(dāng)系統(tǒng)在起始點(diǎn)0即(X0,X10)點(diǎn)時(shí),程序都要檢測(cè)料倉(cāng)內(nèi)料的多少,當(dāng)倉(cāng)內(nèi)料位正常而爐內(nèi)料液面偏低時(shí),系統(tǒng)開(kāi)始或繼續(xù)運(yùn)行,當(dāng)倉(cāng)內(nèi)料位低于下限時(shí),系統(tǒng)報(bào)警且在此點(diǎn)等待加料,當(dāng)工作人員及時(shí)給料倉(cāng)加滿(mǎn)料后,系統(tǒng)開(kāi)始運(yùn)行,周而復(fù)始。

(2)下料檢測(cè):料倉(cāng)下口裝有振料機(jī),當(dāng)橫向給進(jìn)電機(jī)Y0自原點(diǎn)即左限X0出發(fā),與此同時(shí)振料機(jī)開(kāi)始振料,具體要下多少料,程序內(nèi)有設(shè)定,程序通過(guò)稱(chēng)量和計(jì)算來(lái)決定振料機(jī)何時(shí)停止振料,下料檢測(cè)環(huán)節(jié)就完成了。

3 程序結(jié)構(gòu)及功能

3.1 程序結(jié)構(gòu)及軟件支持

以縱向運(yùn)動(dòng)為主,橫向運(yùn)動(dòng)為輔,即以縱向運(yùn)動(dòng)來(lái)編制主程序,而把橫向運(yùn)動(dòng)編制成為子程序,當(dāng)縱向運(yùn)動(dòng)每到達(dá)一個(gè)工位,呼叫一次橫向運(yùn)動(dòng)子程序。

考慮到實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)的便利性以及成本的要求,控制部分采用臺(tái)達(dá)DVP-ES/EX/SS系列的PLC構(gòu)建控制平臺(tái)。根據(jù)此系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)的多少,選擇DVP20EX00R2主機(jī)(8點(diǎn)數(shù)字輸入,6點(diǎn)數(shù)字輸出,4點(diǎn)模擬輸入,2點(diǎn)模擬輸出)1臺(tái),DVP24XO11R擴(kuò)展模塊(16點(diǎn)數(shù)字輸入,8點(diǎn)數(shù)字輸出)1臺(tái)。編程軟件采用北京理不凡科技有限公司提供的DVP-PLC視窗版程序編程軟件5WPLSOFT-2.086。

3.2 功能和保護(hù)

該自動(dòng)加料機(jī)控制系統(tǒng)具有以下功能:

(1)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)、自動(dòng)操作功能。

(2)原點(diǎn)復(fù)歸功能。

(3)停電保持功能。

(4)虧料報(bào)警功能。

(5)爐內(nèi)料液面檢測(cè)功能。

為保證控制系統(tǒng)自動(dòng)正常工作,系統(tǒng)還配備了如下保護(hù)裝置:

(1)外圍行程開(kāi)關(guān),防止邊界接近開(kāi)關(guān)損壞時(shí)設(shè)備越位。

(2)料鏟限位行程開(kāi)關(guān),防止自動(dòng)振料機(jī)振料時(shí)會(huì)超時(shí),導(dǎo)致部分配合料被加到料鏟的外面。

(3)料倉(cāng)料位報(bào)警,防止料倉(cāng)虧料時(shí)無(wú)人知道。

(4)電機(jī)速度的改變可通過(guò)變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn),每個(gè)電機(jī)各配一個(gè)變頻器。

(5)料倉(cāng)料位通過(guò)測(cè)重傳感器來(lái)檢測(cè)。

綜上所述,要實(shí)現(xiàn)加料機(jī)的自動(dòng)控制要求,單靠PLC程序控制是不夠的,還需要一些必要的外圍電路做輔助來(lái)共同完成,因此,在一定程度上,優(yōu)化設(shè)計(jì)或做一些合理的調(diào)整是必要的。

 

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