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塑料抽料系统的PLC改造

2019-05-23 11:47栏目:案例
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1 引言

  某厂挤塑设备上的一种真空抽料送料系统使用80年代进口的烘干送料系统,电气控制系统陈旧且部分维修图纸丢失,不宜维护。因此立项采用plc来改造原电气控制系统。

2 系统设计

  该抽料系统是利用大气压力将固体塑料颗粒吸入真空罐,然后再回吹到下方的罐体中以实现原料的运送。本系统由同一个气泵完成三个料罐的原料输送,三个料罐各有自己的功能,第一个料罐是储料罐,用于存储原料,第二个料罐是干燥罐,用于接原料干燥系统去除原料中的水份以满足生产工艺要求,第三个料罐是放在挤塑机上,直接输送到挤出机膛中加热,进入下一道工序,如图1所示。

  原设备气泵逐一吸吹三个料罐,完成原料在三个料罐之间的运送,控制系统通过吸料的时间来控制每次运送原料的量,由人工监测料位的高低。原控制系统效率低下,而且设备一直处于运转状态才能满足原料输送的生产速度,不但气泵的工作时间增加,而且不利于减少电能的使用以节约能源。

3 自动化硬件与工艺自动化

  3.1 plc硬件变量定义

  原控制系统由西门子的s7-200替代,硬件变量定义参见附表所示。

  3.2 工艺自动化

  由该plc控制气阀的开合,接受料位开关的信号。k4与k5共同控制气泵对主管道的吹和吸动作,当k4接通主管,k5断开主管,接到大气中时,主管道是回吹的气流,反之则是吸入的气流。k1、k2、k3分别控制三个料罐的吸吹动作。而xwk1、xwk2、xwk3是检测罐中的原料是否满的状态,此处检测必须在回吹时才能采集信号。而xwk4则是检测挤塑机料罐中原料的料位最低值,当挤塑机料罐的原料达到xwk4处时气泵开始工作,当挤塑机料罐中xwk3检测到该料罐已满,则停止气泵的运转,复位所有气阀状态。若检测到储料罐已满,则跳过为储料罐吸料的动作,继续回吹下一个料罐。若检测到干燥罐已满,则跳过为干燥罐吸料的动作,继续回吹下一个料罐。如此往复吸料以满足运料要求。由于以前的钢丝缠绕管工作年限较短,而且易老化漏气,所以由无缝钢管予以替代,接缝处应做好密封,如图2所示。

4 软件设计

  4.1 控制流程图设计

  软件的控制流程图如图3所示。初始化动作是将各阀门设置初始状态,k1、k2、k3都接通主管道,k4、k5都接通大气,然后判断挤塑机料罐中的原料是否已经低于xwk4的位置,如果是的话,启动气泵,回吹储料罐,即:k1接通主管道,k2、k3断开主管道,k4接通主管道,k5接通大气,持续3秒,完成回吹动作,同时采集xwk1值,判断是否抽满储料罐,如果没有,则为储料罐抽料,即:k1、k2、k3不变,k4接通大气,k5接通主管道,为储料罐抽料10秒。接着在回吹干燥罐等动作。

  4.2 梯形图编程设计

  部分plc程序如下:

  network 1 // 启动与停止互锁

  ld i0.0 //启动按钮

  o m10.0

  an i0.1 //停止按钮

  = m10.0 //互锁

  network 2 // 准备状态

  ldn m10.0 //启动标志位

  r q0.0, 1 //气泵停止

  s q0.1, 3 //气阀1、2、3接通主管道

  r q0.4, 2 //气阀4、5接通大气

  r m10.1, 3

  movw 0, t37

  network 3 // 判断挤塑机料位是否达到低位,若是启动气泵,开始计时

  ld m10.0 //启动标志位

  a i0.5 //料位是否达到低位

  s q0.0, 1 //启动气泵

  ton t37, 1 //启动定时器

  network 4 //回吹储料罐3秒,判断是否装满

  ld m10.0 //启动标志位

  aw》= t37, 1 //当定时器大于1

  aw《= t37, 30 //当定时器小于3s

  该系统自动检测挤塑机料罐中的原料料位,当到达一定的低点时,气泵开始工作,自动的完成原料的输送,同时检测各料罐状态,如果其中某一料罐已经装满料的话,则自动跳出该料罐的吸料动作,避免因为满料罐再吸料引起的意外,有效地保证设备的良好运行。

5 结束语

  对本抽料系统改造后,规避了以前的效率低、耗能等一系列弊端,能够高效准确的控制固体颗粒原料的运送量和运送速度,降低了电机和气泵的工作时间,从而减少了设备的故障频率,精确的控制抽吸时间,避免不必要的能源浪费,提高了工作效率,使设备更具智能化。同时为工厂节约了很大一部分人力成本和维修成本。