PLC在水泥散裝機電氣控制上的應用

一 散裝機的工作原理及控制流程

1 散裝機的組成結構
SZ系列固定式水泥散裝機是由進料接頭、伸縮下料套管散裝頭、下料錐斗、卷揚裝置（包括松繩開關裝置、料滿控制器）、收塵系統、除塵系統、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同相應的卸料裝置配套使用。庫側散裝機使用時配備空氣輸送斜槽(含專用高壓離心風機)，庫底散裝機使用時配備短斜槽輸送部分(含專用高壓離心風機)，以適應工藝布置的需要。

2 散裝機的原理及流程

水泥罐車抵達指定位置后，按控制裝置上的“下降”按鈕使散裝頭下降到罐車入料口進入準備裝料狀態。按“裝車”鈕進行裝車。此時高壓離心風機工作，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；收塵風機同時啟動，收塵電磁閥開啟驅使氣缸動作推動外殼內翻板并使翻板處于導通狀態，此時除塵電磁閥處于關閉狀態，儲氣罐儲存氣體，收塵系統進入工作狀態；同時料位風機和活化灰風機打開。0.5秒后卸料電磁閥開啟，驅使氣缸控制卸料閥門打開進行裝料。裝載容器內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，工作現場可實現無塵作業。當物料裝到預先調定的高度或容器已經裝滿時，裝載容器內的物料會堵住散裝頭下方的風管接頭，產生料滿報警并自動關閉卸料電磁閥停止裝料。卸料電磁閥關閉1分鐘后活化灰風機關閉，再過30秒后收塵風機關閉，收塵電磁閥關閉，此時外殼內翻板處于關閉狀態，除塵電磁閥打開清灰2~3分鐘左右自動停止，料位風機和高壓離心風機停止，氣源停止。最后按“上升”鈕使散裝頭上升至預定位置。灌裝結束。

二 PLC控制的優點

目前國內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場環境比較惡劣的條件下更是容易損壞，故障率高。經常造成裝車工作被迫中斷，降低了工作效率。而采用PLC控制系統則大大避免了上述問題。PLC控制系統與繼電器控制系統相比有如下優點：

2.1 控制方式
繼電器的控制是采用硬件接線實現的，利用繼電器機械觸點的串聯或并聯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控制，工作頻率低，毫秒級，機械觸點有抖動現象。PLC是由程序指令控制半導體電路來實現控制，速度快，微秒級，嚴格同步，無抖動。

2.3 延時控制
繼電器控制系統是靠時間繼電器的滯后動作實現延時控制，而時間繼電器定時精度不高，受環境影響大。 PLC用半導體集成電路作定時器，時鐘脈沖由晶體振蕩器產生，精度高，調整時間方便，不受環境影響。

2.4 上傳數據
現在水泥廠的自動化程度越來越高，對設備DCS的要求也越來越高，因此在電氣方面我們要實現如下功能：
⑴能自動實現從開啟除塵器設備到水泥罐車裝滿的全過程。
⑵運行過程中，能將各設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遠程啟、停設備。
⑷停車狀態下，提供設備的備妥信號。
⑸運行過程中若出現故障，可向中控室提供故障信號。
⑹實時監控水泥罐車內水泥的多少。

三 PLC控制的具體實現

基于以上幾點，我們選用德國西門子公司生產的S7-200可編程序控制器作為控制核心，通過對其編程實現各設備的運行。

1 系統硬件組成
主要構成如下：西門子S7-200系列CPU一臺、數字量擴展模塊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及控制信號接入PLC，由PLC對這些設備進行控制；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協議將系統連接到全廠PROFIBUS-DP總線上，將系統升級為一個PROFIBUS-DP從站，實現中控室對散裝車間的控制。

系統硬件組成示意圖如下：

2 系統軟件部分
主要通過對PLC編程來完成從站的控制。在程序設計中采用了5個定時器來分別控制各個電機及閥門的啟停時間和順序，定時器的時間可根據現場具體情況進行調整，以保證設備的精確運行。采用了灌裝裝置啟動標志S1。S1置位，則表示灌裝機啟動；而在灌裝機停機時，S1復位。同時各個電機及閥門的運行互相也有一定的制約，保證散裝機的工作流程更加合理。在灌裝前，PLC接收各個檢測信號，都滿足條件后才能進行灌裝。使用模塊EM277可輕松升級為PROFIBUS-DP從站，實現現場與中控室間的通訊。
軟件流程圖如下：

四 結語

通過在多家水泥廠的現場實際使用表明，水泥散裝機采用PLC控制后，該系統不但性能安全可靠、故障率低；而且操作簡單、減輕了工人的勞動強度、改善了工人的作業環境，保證了設備的正常運行，而且極大提高了包裝車間的自動化程度。通過EM277將系統掛接到PROFIBUS-DP總線后，在中控室便可以直觀的看到各個設備的工作狀態，也可以通過上位機發布命令輕松實現對散裝機的各種控制。一旦設備出現故障，在中控室就能及時發現，避免事故發生，保障生產的順利進行。該系統不僅可以應用于水泥行業，對于其它細粉狀物料的灌裝亦有推廣應用的前景。