打包机设备控制系统升级PLC项目

打包机设备控制系统升级PLC项目

李雄

新疆众和股份有限公司新疆乌鲁木齐830013

摘要：随着科学技术的进步，计算机控制技术已扩展渗透到几乎所有工业领域。可编程逻辑控制器（PLC）、调速器与工控机技术在工业现场逐步运用和推广。而PLC不仅具有数字量、模拟量I/0接口、同时还具有较强的通信功能，满足了工业生产的广泛需要，且将通信技术与信息处理技术融为一体，成为具有逻辑处理功能，过程控制功能，联网通信功能等多功能的控制口。然而在传统的工厂中，生产现场的许多设备和装置，如传感器，调节器，变送器，执行器等都是通过接触器、中间继电器、时间继电器、电缆与控制对象相连。存在控制柜空间需求大、线路连接复杂，不易维修、故障率高能耗大等缺点，急需通过技术升级改造提升原有设备的保障能力。

PLC结构简单易于编程，性能优越，可靠性高，灵活通用，维护方便，开发成本低，因此PLC控制技术的应用已成为主流选项。

关键词：PLC；I/0；梯形图；继电器控制；打包机

1绪论

电路系统主要的控制方式有三种：

第一种：传统的继电器控制系统；第二种：PLC控制系统；第三种：微机控制系统。

继电器控制系统由于故障率高、噪音大、功耗高等明显的缺点不适应现代化工业的需要，正逐渐被人们所淘汰。微机控制系统虽然在智能化方面有很大的发展，但由于微机控制系统本身的抗干扰能力问题严重地限制了其应用范围。而PLC控制系统以其运行可靠，使用与维修均很方便，抗干扰能力强等这些显著优点，使其逐步成为电路控制系统的主流系统。因此用PLC技术改造传统的继电器控制电路，具有投资少，故障率明显降低，经济效益明显等优点。可以推广应用在工业生产的各控制领域。

由于PLC体积小，重量轻，机构紧凑，开发周期短，安装和维护工作量小，PLC还有自诊断功能，其可靠极高。因此，在传统的继电器控制系统，大多数将被PLC所取代。

1.1PLC各构成部分功能如下：

1.1.1中央处理器（CPU）CPU是PC的核心部件，起着控制和运算的作用。它能够执行程序规定的各种操作，处理输入信号，发送输出信号等。PC的整个工作过程都是在CPU的统一指挥和协调下进行的。

1.1.2存储器PC的存储器，按其用途可分为系统程序存储器和用户程序存储器两大类。前者用于存放系统程序和系统数据，而后则用于存储用户程序和用户数据。

1.1.3输入、输出单元输入、输出单元又称为I/O接口电路，是PC与外部被控对象（机械设备或生产过程）联系的纽带与桥梁。根据输入/输出信号的不同，I/O接口电路有开关量和模拟量两种I/O接口电路。

输入接口用于接收和采集现场设备及生产过程的各类输入数据信息（如从操作按扭、各类开关、数字拨码盘开关等送来的开关量，或由电位器、传感器、变送器等提供的模拟量），并将其转换成CPU所能接受和处理的数据；输出接口则用于将CPU输出的控制信息转换成外设所需要的控制信号，并送到有关设备或现场（如接触器、电磁阀、调节阀、指示灯、调速装置等）。

通常，I/O接口电路大多采用光电耦合器来传递I/O信号，并实现电平转换。这可以使生产现场的电路与PC的内部电路隔离，既能有效地避免因外电路的故障而损坏PC，同时又能仰制外部干扰信号侵入PC，从而提高PC的工作可靠性。

为满足各种类型负载的要求，输出接口电路一般有继电器输出、晶闸管输出和晶体管输出三种形式。

1.1.4编程器编程器主要供用户进行输入、检查、调试和编辑用户程序。用户还可以通过起键盘和显示器去调用和显示PC内部的一些状态和参数，实现监控功能。

1.1.5电源PC大多使用220V交流电源，PC内部的直流稳定单元用于为PC的内部电路提供稳定直流电压，某些PC还能够对外提供DC24V的稳定电压，为外部传感器供电。PC一般还带有后备电池，为防止因外部电源发生故障而造成PC内部主要信息意外丢失。

由于PLC应用了微电子技术和计算机技术，各种控制功能是通过软件来实现的，只要改变程序，就可适应生产设备工艺的改变，因而适应性强，它不仅能完成逻辑运算，定时，计数等功能，而且即可进行开关量控制，又可进行模拟量控制，还能与计算机联成网络，实现分级控制。

本文主要通过介绍我在电气技术管理过程中，有针对性的通过用PLC新技术改造设备的电路，通过对YD81-100A金属液压打包机电路的详细改造过程，说明这种技术改造是成功的，能大大减少电路方面的故障率。

2打包机PLC改造目的

降低打包机的故障率，使顺序控制的中间环节更加可靠，提高设备的综合生产效率。

2.1设备PLC改造经过

众和铝箔公司是96年投入生产的，主要生产0.050—0.130mm各种厚度的高纯电子铝箔，有轧机、剪切剪、热处理炉、打包机等主要设备，实行流水线式生产，设备保障要求较高。其中打包机设备故障率较高，通过分析故障与该设备采用传统继电器控制，互锁及联锁较多有直接关联，而且维修费时间。而铝箔轧机与该设备相比更复杂、控制点更多，运行却比较稳定，故障率也较低。它的机列控制部分采用的是PLC控制。对比传统的继电器控制有很多的优点。于是想到了用PLC技术改造打包机。

2.2设备简介

打包机主要是把生产过程中产生的废料及边角料通过压力作用，打成高密度长方体状的包块。以便重新冶炼回收利用，它采用合盖式结构型式，全液压传动，设备具有独立的动力装置及电气系统。

设备主要由液压泵站，包括控制油泵（750W三相电机拖动）及主油泵（18.5kw三相电机拖动）各一台。三个电磁阀及液动阀组成。

机械部分由合盖、侧压头、主压头、侧门，锁销及设备本体组成。位置与压力控制及发讯是由限位开关、电接点压力表完成的。

原设计有9个机械碰撞式限位开关，故障率高，易损坏。

改造后改为7个无触点限位开关，省去2个，限位开关自身带有信号指示，不易损坏，维修方便。

原电路共有13个中间继电器，3个时间继电器，用PLC改造后全部省去。主回路采用三相380伏供电，控制回路采用220伏、24伏供电。

2.3电气系统概述

根据液压机工艺要求，电器系统设计有：

点动调整，手动工作，半自动工作等三种运行方式。

2.3.1点动方式：是在安装、调试或维修更换零件时采用的工作方式，打包机的每一个动作都可以点动单独控制。按一下动一下，便于维修调整。

2.3.2手动操作和半自动操作方式：可以手动或半自动完成一个循环动作，在实际工作中主要用“半自动”工作方式。

2.3.3用行程开关：SQ1～SQ7，电接点压力表：CP1.CP2.控制液压机前进限位，回程限位，动作转换，发讯等。

2.3.4用信号灯来分别指示：控制油泵，主油泵运行，电源指示，动作指示，原位指示。

2.4打包机电气原理图（原电路图）注：局部

2.5改造后的工作方式及程序

工作方式有点动、手动、半自动三种工作方式，打包机操作流程图

2.6PLC输入/输出信号分配及接线图

根据设备控制统计了I/O控制信号的数量，其中输入信号主要有按钮、转换开关、无触点限位开关、热继电器、电接点压力表信号等24个输入信号。输出信号分别控制接触器、电磁阀及指示灯等19个输出控制信号。根据打包机的动作程序特点及输入、输出点数，参考原电路。我们选用了经济性和性价比好的三菱公司的FX1N-60MR一体式微型可编程序控制器，FX1N系列PLC的特点如下：

•定位控制功能是标准配置

•使用关键字功能保护程序

•内置不用电池的EEPROM存储器，无须维护

•内置RUN/STOP开关，运转/停止执行简便

•设备不停机时更改程序

用PLC来实现打包机整个控制系统的控制，输入和输出口信号分配如下。

PLC输入/输出信号分配及接线图

3结论

该设备改造后设备运行可靠电气故障率大大降低，达到了改造的目的。

实践证明，用PLC技术改造传统的继电器控制电路后，可以使设备故障率降低、维修简单、提高了生产设备的利用率，为企业和创造更大的经济效益。

通过这次设计改造，增强了我对PLC技术知识的应用能力，使我对PLC有了更深的了解。同时也使我们的员工学到了新技术，提高了维修水平。

参考文献

[1]宜昌机床工业公司编.《打包机电路图及说明书》.

[2]崔亚军.可编程控制器及程序设计.北京电子工业出版社,1993年.

[3]刘光文编.常用电气及电气标准.成都电子科技大学出版社,1994年.

[4]陈立定等编.电气控制与可编程控制器.广州华南理工大学出版2001年.

[5]廖常初编著.PLC编程及应用.北京机械工业出版社,2002年.