PLC系統(tǒng)在水泥散裝機電氣控制上的應(yīng)用分析
一散裝機的工作原理及控制流程
1 散裝機的組成結(jié)構(gòu)
SZ系列固定式水泥散裝機是由進(jìn)料接頭、伸縮下料套管散裝頭、下料錐斗、卷揚裝置（包括松繩開關(guān)裝置、料滿控制器）、收塵系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、卸料閥、氣源閥、閘門等零部件組成。散裝機既可安裝在庫底也可安裝在庫側(cè)同相應(yīng)的卸料裝置配套使用。庫側(cè)散裝機使用時配備空氣輸送斜槽(含專用高壓離心風(fēng)機)，庫底散裝機使用時配備短斜槽輸送部分(含專用高壓離心風(fēng)機)，以適應(yīng)工藝布置的需要。
2 散裝機的原理及流程
水泥罐車抵達(dá)指定位置后，按控制裝置上的“下降”按鈕使散裝頭下降到罐車入料口進(jìn)入準(zhǔn)備裝料狀態(tài)。按“裝車”鈕進(jìn)行裝車。此時高壓離心風(fēng)機工作，使物料在打開卸料電磁閥后能順利通過輸送斜槽；同時氣源電磁閥打開，接通氣源；收塵風(fēng)機同時啟動，收塵電磁閥開啟驅(qū)使氣缸動作推動外殼內(nèi)翻板并使翻板處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時除塵電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，儲氣罐儲存氣體，收塵系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)；同時料位風(fēng)機和活化灰風(fēng)機打開。0.5秒后卸料電磁閥開啟，驅(qū)使氣缸控制卸料閥門打開進(jìn)行裝料。裝載容器內(nèi)的含塵氣體通過伸縮套管中的夾層通道由收塵接口抽到配套的收塵器中，使含塵氣體吸附到布袋上，工作現(xiàn)場可實現(xiàn)無塵作業(yè)。當(dāng)物料裝到預(yù)先調(diào)定的高度或容器已經(jīng)裝滿時，裝載容器內(nèi)的物料會堵住散裝頭下方的風(fēng)管接頭，產(chǎn)生料滿報警并自動關(guān)閉卸料電磁閥停止裝料。卸料電磁閥關(guān)閉1分鐘后活化灰風(fēng)機關(guān)閉，再過30秒后收塵風(fēng)機關(guān)閉，收塵電磁閥關(guān)閉，此時外殼內(nèi)翻板處于關(guān)閉狀態(tài)，除塵電磁閥打開清灰2~3分鐘左右自動停止，料位風(fēng)機和高壓離心風(fēng)機停止，氣源停止。最后按“上升”鈕使散裝頭上升至預(yù)定位置。灌裝結(jié)束。
二 PLC控制的優(yōu)點
目前國內(nèi)水泥散裝機的電控部分大都是以大量的時間繼電器和中間繼電器組成的實序邏輯控制電路來控制各個閥門、電機的啟停時間和順序，在整個工作流程中各元器件動作很頻繁，尤其是時間繼電器在現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣的條件下更是容易損壞，故障率高。經(jīng)常造成裝車工作被迫中斷，降低了工作效率。而采用PLC控制系統(tǒng)則大大避免了上述問題。PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比有如下優(yōu)點：
2.1控制方式
繼電器的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)及延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。而PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，方便快捷。
2.2控制速度
繼電器控制邏輯是依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。
2.3延時控制
繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大。PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。
2.4上傳數(shù)據(jù)
現(xiàn)在水泥廠的自動化程度越來越高，對設(shè)備DCS的要求也越來越高，因此在電氣方面我們要實現(xiàn)如下功能：
⑴能自動實現(xiàn)從開啟除塵器設(shè)備到水泥罐車裝滿的全過程。
⑵運行過程中，能將各設(shè)備的運行信號反饋到中控室。
⑶中控室接到備妥后可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程啟、停設(shè)備。
⑷停車狀態(tài)下，提供設(shè)備的備妥信號。
⑸運行過程中若出現(xiàn)故障，可向中控室提供故障信號。
⑹實時監(jiān)控水泥罐車內(nèi)水泥的多少。
三 PLC控制的具體實現(xiàn)
基于以上幾點，我們選用德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200可編程序控制器作為控制核心，通過對其編程實現(xiàn)各設(shè)備的運行。
1 系統(tǒng)硬件組成
主要構(gòu)成如下：西門子S7-200系列CPU一臺、數(shù)字量擴展模塊EM223一臺、模擬量擴展模塊EM231一臺，我們將各個電機和閥門的狀態(tài)及控制信號接入PLC，由PLC對這些設(shè)備進(jìn)行控制；EM231可接收罐車重量信號4-20mA電流信號。我們也可以將這些信號通過EM277模塊按照PROFIBUS-DP協(xié)議將系統(tǒng)連接到全廠PROFIBUS-DP總線上，將系統(tǒng)升級為一個PROFIBUS-DP從站，實現(xiàn)中控室對散裝車間的控制。
1 散裝機的組成結(jié)構(gòu)
SZ系列固定式水泥散裝機是由進(jìn)料接頭、伸縮下料套管散裝頭、下料錐斗、卷揚裝置（包括松繩開關(guān)裝置、料滿控制器）、收塵系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、卸料閥、氣源閥、閘門等零部件組成。散裝機既可安裝在庫底也可安裝在庫側(cè)同相應(yīng)的卸料裝置配套使用。庫側(cè)散裝機使用時配備空氣輸送斜槽(含專用高壓離心風(fēng)機)，庫底散裝機使用時配備短斜槽輸送部分(含專用高壓離心風(fēng)機)，以適應(yīng)工藝布置的需要。
2 散裝機的原理及流程
水泥罐車抵達(dá)指定位置后，按控制裝置上的“下降”按鈕使散裝頭下降到罐車入料口進(jìn)入準(zhǔn)備裝料狀態(tài)。按“裝車”鈕進(jìn)行裝車。此時高壓離心風(fēng)機工作，使物料在打開卸料電磁閥后能順利通過輸送斜槽；同時氣源電磁閥打開，接通氣源；收塵風(fēng)機同時啟動，收塵電磁閥開啟驅(qū)使氣缸動作推動外殼內(nèi)翻板并使翻板處于導(dǎo)通狀態(tài)，此時除塵電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，儲氣罐儲存氣體，收塵系統(tǒng)進(jìn)入工作狀態(tài)；同時料位風(fēng)機和活化灰風(fēng)機打開。0.5秒后卸料電磁閥開啟，驅(qū)使氣缸控制卸料閥門打開進(jìn)行裝料。裝載容器內(nèi)的含塵氣體通過伸縮套管中的夾層通道由收塵接口抽到配套的收塵器中，使含塵氣體吸附到布袋上，工作現(xiàn)場可實現(xiàn)無塵作業(yè)。當(dāng)物料裝到預(yù)先調(diào)定的高度或容器已經(jīng)裝滿時，裝載容器內(nèi)的物料會堵住散裝頭下方的風(fēng)管接頭，產(chǎn)生料滿報警并自動關(guān)閉卸料電磁閥停止裝料。卸料電磁閥關(guān)閉1分鐘后活化灰風(fēng)機關(guān)閉，再過30秒后收塵風(fēng)機關(guān)閉，收塵電磁閥關(guān)閉，此時外殼內(nèi)翻板處于關(guān)閉狀態(tài)，除塵電磁閥打開清灰2~3分鐘左右自動停止，料位風(fēng)機和高壓離心風(fēng)機停止，氣源停止。最后按“上升”鈕使散裝頭上升至預(yù)定位置。灌裝結(jié)束。
二 PLC控制的優(yōu)點
目前國內(nèi)水泥散裝機的電控部分大都是以大量的時間繼電器和中間繼電器組成的實序邏輯控制電路來控制各個閥門、電機的啟停時間和順序，在整個工作流程中各元器件動作很頻繁，尤其是時間繼電器在現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣的條件下更是容易損壞，故障率高。經(jīng)常造成裝車工作被迫中斷，降低了工作效率。而采用PLC控制系統(tǒng)則大大避免了上述問題。PLC控制系統(tǒng)與繼電器控制系統(tǒng)相比有如下優(yōu)點：
2.1控制方式
繼電器的控制是采用硬件接線實現(xiàn)的，利用繼電器機械觸點的串聯(lián)或并聯(lián)及延時繼電器的滯后動作等組合形成控制邏輯，只能完成既定的邏輯控制。而PLC采用存儲邏輯，其控制邏輯是以程序方式存儲在內(nèi)存中，要改變控制邏輯，只需改變程序即可，方便快捷。
2.2控制速度
繼電器控制邏輯是依靠觸點的機械動作實現(xiàn)控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現(xiàn)象。PLC是由程序指令控制半導(dǎo)體電路來實現(xiàn)控制，速度快，微秒級，嚴(yán)格同步，無抖動。
2.3延時控制
繼電器控制系統(tǒng)是靠時間繼電器的滯后動作實現(xiàn)延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環(huán)境影響大。PLC用半導(dǎo)體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產(chǎn)生，精度高，調(diào)整時間方便，不受環(huán)境影響。
2.4上傳數(shù)據(jù)
現(xiàn)在水泥廠的自動化程度越來越高，對設(shè)備DCS的要求也越來越高，因此在電氣方面我們要實現(xiàn)如下功能：
⑴能自動實現(xiàn)從開啟除塵器設(shè)備到水泥罐車裝滿的全過程。
⑵運行過程中，能將各設(shè)備的運行信號反饋到中控室。
⑶中控室接到備妥后可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程啟、停設(shè)備。
⑷停車狀態(tài)下，提供設(shè)備的備妥信號。
⑸運行過程中若出現(xiàn)故障，可向中控室提供故障信號。
⑹實時監(jiān)控水泥罐車內(nèi)水泥的多少。
三 PLC控制的具體實現(xiàn)
基于以上幾點，我們選用德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200可編程序控制器作為控制核心，通過對其編程實現(xiàn)各設(shè)備的運行。
1 系統(tǒng)硬件組成
主要構(gòu)成如下：西門子S7-200系列CPU一臺、數(shù)字量擴展模塊EM223一臺、模擬量擴展模塊EM231一臺，我們將各個電機和閥門的狀態(tài)及控制信號接入PLC，由PLC對這些設(shè)備進(jìn)行控制；EM231可接收罐車重量信號4-20mA電流信號。我們也可以將這些信號通過EM277模塊按照PROFIBUS-DP協(xié)議將系統(tǒng)連接到全廠PROFIBUS-DP總線上，將系統(tǒng)升級為一個PROFIBUS-DP從站，實現(xiàn)中控室對散裝車間的控制。
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