PLC在全自動離心機中的應用

1 引言
無論是國內還是國外，可編程控制器都已成為工業控制領域中最主要的自動化裝置之一，它代表了當前電氣程控技術的世界先進水平，傳統的繼電器接觸式控制正在逐漸退出工業控制領域市場。在我們公司引進的眾多進口設備中，也大多數采用PLC控制，其中尤以進口全自動離心機為最典型的代表。這種全自動離心機通過PLC程序控制，可實現對離心機過程:進料、分離、洗滌、卸料的全自動操作，極大地提高了生產能力和生產效率。
2 問題的提出
不管多先進的設備在實際使用中總會出現一些問題，有些故障是必須通過修理硬件設施才能解決的;但是有些故障我們只要通過修改PLC的軟件程序就能進行解決，很顯然，后者不但方便省事，而且能節省維修費用。下面就是我們通過優化離心機PLC的程序成功解決離心機故障的幾個比較典型事例，它們主要從軟件上對離心機的功能進行了完善和補充，實踐使用證明效果很好，它大大地降低了離心機的故障發生率;并且縮短了離心機的循環周期，提高了離心機的使用效率。
在實際的使用過程中，我們總結發現離心機頻繁發生的故障主要集中在卸料過程上，大約能占到離心機故障總量的一半左右。而在卸料故障中又以下2種故障為最難處理:一是卸料用垂直油缸的滾輪支撐套發生破裂，該故障修復的工作
量相當繁重，需要將整個機蓋吊下，拆下油缸重新加工，整個過程至少需要2～3天才能完成，該故障的頻繁發生一度影響到公司的生產。另外，更為嚴重的是給設備使用帶來了安全隱患，因為一旦發生該故障，就會導致卸料犁與離心機甩籃底部發生碰撞而產生火花，化工行業大多使用易燃易爆的介質，因此極易發生安全事故。另一個故障是在卸料過程中，由于受到物料的阻力，離心機的甩籃速度會降至零，從而最終導致離心機的跳閘。該故障雖然處理起來比較簡單，但是如果頻繁發生，也會影響機器的正常使用，特別是在車間生產任務比較緊的情況下。
另外，生產工藝的改進，離心機的動作程序也需要及時跟隨改變。
3 問題分析和解決
3.1 增加了卸料速度補償程序
離心機在卸料時，當犁刀進刀后，特別是在垂直進刀后，離心機甩籃的轉速會由于受到犁刀卸料的阻力而下降。從PLC的程序梯形圖可以知道，當速度低于40rpm時，犁刀會停止前進，等待甩籃轉速上升;當速度繼續下降至低于30rpm時，犁刀就會退回，以減輕甩籃旋轉的阻力，使甩籃轉速上升，當轉速升至60rpm時，再繼續進行卸料，完成整個卸料過程。這在機器正常，且物料適量、干燥的情況下是能順利地完成的。但是一旦碰到物料偏多又潮濕時往往就不能順利地完成這個過程，特別是對于已經使用多年的離心機，因為它的液壓系統和氣動執行機構不可避免地存在著或多或少的泄露，這會使離心機在低速時速度不能保持恒定，特別是在甩籃轉速因受到阻力而下降時，不能迅速地使速度上升，情況嚴重時就會使甩籃轉速降至零(實際使用中，在某些機器上經常會發生這種情況)，這種狀態如果超過一定的時間，機器就會跳閘(這時機器的保護功能動作)。
在分析了PLC的程序和實際的卸料故障后，可以發現，如果在卸料過程中，當甩籃轉速下降至40rpm時，用中速閥或高速閥強制“推”一下甩籃，待轉速升至60rpm時，再恢復低速狀態(卸料速度)，如此不就可以避免甩籃轉速降到零了嗎？而且這種方法也不需要增加什么硬件，只要對程序進行一下修改就可以了。當然這里講的只是原理，實際的程序修改還要考慮多方面的因素，如:動作順序、聯鎖保護等，實踐證明這一辦法是可行的，現在已在多臺存在此類故障的離心機上投入使用，效果良好。
3.2 修改了卸料程序
經過查閱相關資料，弄清其原理后發現該離心機PLC的在程序設計上存在一定的缺陷。其卸料過程是這樣的:(準備卸料)水平進刀→(水平進刀到位后)→垂直進刀→(犁刀垂直到底后，停留20s)→垂直退刀→水平退刀(犁刀歸位后，卸料結束)。
從程序中可以看出，在實際的卸料過程中，當犁刀垂直到底后，油缸仍在供油，也就是說，在犁刀垂直到底后，油缸仍在試圖使犁刀繼續向下，液壓油數十公斤的作用力和整個犁刀的重量全都集中在限位螺絲和滾輪支撐套之間，所以滾輪支撐套被頂豁的故障。
在弄清故障原因之后，處理的方法可以有以下幾種:一種方法是加固滾輪支撐套;另一種方法是在犁刀垂直到位后，將油缸斷油，利用油缸內的儲油將犁刀保持在原位，在退刀時，再恢復油缸的供油。前者顯然只能治標而不能治本，另外滾輪支撐套的直徑和厚度也是有限度的，不能任意改變。而后者則不同，它是利用油缸內的儲油將犁刀保持在原位的，這樣限位螺絲和滾輪支撐套之間就不接觸，也就沒有作用力;也就是說滾輪支撐套不受外力作用，從而從根本上保護了滾輪支撐套。
在具體實施時，也有2種方法，一種是在液壓油路上加裝一可控電磁閥，這種方案破壞了原裝進口設備的整體性，而且需額外投資。鑒于此，本人從分析離心機PLC的程序入手，通過修改軟件程序最終解決了這一難題。
在了解離心機的電氣液壓控制原理，分析了PLC的程序后，發現在卸料用液壓集成塊的總油管上有一個被稱為是“反失速閥”(ANTI-STALL VALVE)的電磁閥(0066)，它的作用是:在卸料的過程中，當離心機的甩籃轉速由于受到犁刀卸料的阻力而下降至40rpm(0006)時，將卸料用總油管關閉，使犁刀保持在原位，待甩籃轉速上升至60rpm(0007)后再恢復油路供油，從而保證卸料過程的順利完成。在實際實施時，本人在不影響機器其他功能的前提下，通過修改PLC的卸料程序，借助此“反失速閥”和犁刀垂直到底接近開關(0035)實現了這一功能。即:在卸料過程中，當犁刀垂直到底后，利用犁刀垂直到底接近開關作為信號將該“反失速閥”關閉，使油缸斷油，將犁刀保持在原位，待卸料完成后，0065斷開，再將“反失速閥”重新開啟，恢復油路供油使犁刀退回，從而完成整個卸料過程。
3.3 刪除了洗滌部分的程序
隨著生產工藝的改進，離心機的工作介質已不需要進行洗晶。而離心機原來的程序中有兩次洗晶過程，我們原來的處理方法只是簡單地將兩次洗晶時間設為最短:0.1s，盡管時間很短，但這一步驟仍然存在，機器仍然需要執行，也就是，機器在中速進料后，升至高速分離一段時間，降至中速進行1次洗晶;然后再升至高速分離一段時間后，再降至中速進行2次洗晶;然后再升至高速進行最后的分離。很顯然，機器進行了不必要的頻繁地升降速操作。這不但浪費時間，而且會對機器的氣動執行器、液壓泵、液壓馬達等形成不必要的頻繁的沖擊，加速了它們的磨損。在刪除了這部分的功能后，機器在進料結束后，直接進入高速分離，縮短了離心機的循環周期，提高了機器的使用效率。
3.4 修改了進料程序
原來機器的進料時間計算的是進料閥的開閥的時間，由PLC程序可以看出，如果測厚儀發生某些故障時，會導致機器難以上高速，且該故障極不易被操作工發現，特別是在一人照管多臺離心機的情況下，它降低了機器的使用效率，影響生產進度。經過修改后，機器的進料時間計算的是整個中速進料時間，也就是說，不管機器料進滿與否，只要進料時間一到，機器就上高速，這樣在測厚儀發生故障時，就便于操作工發現。
4 結束語
按此方案修改了離心機PLC的程序后，不僅使程序變得更簡練，而且使功能也比以前變得更加完善、可靠?，F在經過修改和優化后的程序有的已經運行了幾年的時間，從未發生過任何問題，實踐證明此方案是安全的、可靠的，它對于充分發揮工廠中PLC的作用及維修其他同類離心機也具有重要的現實意義。