GE-I系列PLC在砂处理生产线上的应用

    一、应用背景与需求    砂处理生产线由混砂机、带式输送机及其配套设备、生产及除尘等用电设备组成，主要完成型砂、新砂及粘土、煤粉的输送任务。砂处理生产线的主要用电设备是连续工作制，采用传统的继电器控制系统，需要采用大量中间继电器和时间继电器，可靠性差，难以保证系统长时间连续工作。虽然用继电器构成一个控制系统的直接投资比PLC少，但从系统的寿命及其维修费用来考虑，用PLC取代继电器控制系统是合适的。本例论述采用PLC实现砂处理生产线的控制问题。    二、砂处理生产线PLC控制系统分析    1．GE系列PLC简介    砂处理生产线PLC控制系统中，I/O点数较多，但以顺序控制为主，因此选用模块式的GE系列PLC。GE系列PLC是美国通用电气公司(GE)的产品，其低档PLC有GE-Ⅰ、GE-Ⅰ／J等，中档PLC有GE-Ⅲ，高档PLC有GE-Ⅵ等。GE系列PLC除GE-Ⅰ／J外，全部采用模块式结构，包括电源模块、CPU模块、I/O模块和编程器。各个模块组合在一个电源框架中，编程器可以插在CPU模块上，或用一根长1.5m的电缆相子连接。    GE系列的中型PLC，其最大I/O点数为400点，小型PLC的最大I/O点数为112点。编程时所用的各类软继电器均按八进制数进行编号，称为定义号。以GE-I系列PLC为例，定义号的分配如表7.3所示。    表7.3    GE-I的定义号分配
    2．系统控制方案    对于PLC控制系统的构成问题，从I/O点数上考虑，在砂处理系统中，一台中型PLC就够了，使用小型PLC则需要几台。但是，考虑到砂处理系统可分为几个相对独立的子系统（如旧砂输送、新砂输送、混砂、型砂输送等），各系统之间只有很少几个信号联锁，采用多台小型PLC可以将事故分散，更利于提高设备的运行率及系统调试，因此本系统采用多台GE-I型PLC的控制方案。    三、采用计时器设计型砂输送控制梯形图    型砂输送系统中，输送带的工艺流程如图7.7所示。
    图7.7    输送带的工艺流程    该系统的基本控制要求如下。    ·届动时应逆工艺流程延时启动，其启动顺序如图7.8所示。
    图7.8    输送带启动顺序    ·停止时，全部设备同时停机。    采用计时器来实现上述控制要求，设计的梯形图如图7.9所示。由该图可知，启动时，送入启动信号，则各设备按控制要求顺序启动。停止或发生异常情况时，只要解除启动信号（相应的常开触点断开），则全部设备可同时停机。
    图7.9    输送带的控制梯形图    四、采用鼓形控制器设计旧砂输送控制梯形图    旧砂输送系统中，输送带的工艺流程如图7.10所示。
    图7.10    输送带的工艺流程    该系统的基本控制要求如下。    ·启动时应逆工艺流程延时启动，其启动顺序如图7.11所示。
    图7.11    输送带启动顺序    ·停止时应顺工艺流程延时停止，其停止顺序如图7.12所示。
    图7.12    输送带停止顺序    根据系统的特点，采用鼓形控制器来实现上述控制要求，设计的梯形图如图7.13所示。说明如下。
    图7.13    输送带控制梯形图    ·C631、C633当作鼓形控制器使用：C631在顺序启动时使用，其计数脉冲由T630产生，脉冲周期为5s; C633在顺序停止时使用，其计数脉冲由T643产生，脉冲周期也是5s。    ·启动信号有效后，T630每5s产生一个脉冲，C631走一步，相应的一对常开触点闭合，各设备顺序启动。    ·停止信号有效后，T633每5s产生一个脉冲，C633走一步，当到达相应的时间后，对应的一对常闭触点闭合，各设备顺序停止。    五、采用移位寄存器设计碾混系统控制梯形图    混砂机的碾混系统为循环工作方式，其工艺流程及控制要求如图7.14所示。
    图7.14    碾混系统的工艺流程    根据碾混系统循环工作方式的特点，采用移位寄存器法来实现上述控制要求，所设计的梯形图如图7.15所示。其中，移位寄存器400～460设计成环形移位寄存器，用来实现工作的自动循环。其复位端的接点374作初始化复位用，即在复电或开机时，374产生一初始化脉冲，使400～460复位，以保证系统重新开始。T601产生5s时钟脉冲，用来使移位寄存器移位。
    图7.15    输送带控制梯形图    对梯形图的控制过程说明如下。    · 系统启动时，启动信号有效，使无自锁功能的PLC内部继电器166产生一单脉冲，将移位寄存器初始位400置“1”，从而接通64和62，回转定量器HZ和新泵给料XSG同时工作。    ·PLC的内部继电器166接通一个扫描周期后断开。当T601产生的1号脉冲来到时，移位寄存器数据端的“0”信号移入400，而400原来的“1”态移入401，使64继续接通，62固有自保，因此也继续接通。    · 当T601产生的2号脉冲来到时，401的“1”态移入402，400的“0”态移入401，从而使64断开，回转定量器HZ停止工作。由于每隔5s来一个脉冲，因此HZ的工作时间为10s。    · 以后，由定时器T601每隔5s产生一个脉冲，使移位寄位器右移一位。当经过50s时，已送入10个脉冲，则“1”态信号已移动了10步，即移入到412，则412常闭接点断开，使62断开，新泵给料XSG停止工作。    ·此后，再继续送入6个脉冲（即又经过30s的时间），“1”态移入到420，使53接通，气压加水开始工作，由于移入到420的“1”态只能维持Ss的时间，因此气压加水也只工作5s。    ·再继续送入22个脉冲（即又经过110s的时间），“1”态移入到446，使66接通，卸料门打开。    ·再继续送入8个脉冲（即又经过40s的时间），“1”态移入到456，使57接通，卸料门关闭。    ·再继续送入2个脉冲（即又经过10s的时间），“1”态移入到460，数据端460的“1”态又移入400，接通64、62，使HZ、XSG又工作…，如此反复循环。    六、总结与评价    工业生产中生产资料输送系统的自动化可以提高生产效率，减小劳动强度。由于输送系统大多属于开光量信号为主的顺序控制系统，PLC在其中的应用有其独特的优势，因此获得了广泛的应用。    本例以砂处理生产线的自动控制为例，根据型砂输送、旧砂输送和碾辊系统控制流程的特点，分别采用了计时器、鼓形控制器、移位寄存器进行顺序控制梯形图的设计。可以看出，PLC在顺序控制方面的功能强大，有丰富的编程指令，用户程序的设计灵活、方便，十分适用于象输送系统这类自动化生产线的控制。