基于模擬移動(dòng)床果葡分離裝置步進(jìn)控制設(shè)計(jì)

摘 要：通過(guò)對(duì)模擬移動(dòng)床果葡分離裝置的具體要求，提出了步進(jìn)控制的設(shè)計(jì)方案。文中介紹了果葡分離裝置工作原理，閥位顯示機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)組成以及軟件設(shè)計(jì)，同時(shí)驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)的可行性。該系統(tǒng)通過(guò)PLC控制電磁閥，由閥位顯示機(jī)構(gòu)反饋床層信號(hào)，達(dá)到精確控制，很好地滿(mǎn)足了試驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)的控制需要。

關(guān)鍵詞：模擬移動(dòng)床；果葡分離；步進(jìn)控制；PLC

1 引言

果葡糖漿作為一種營(yíng)養(yǎng)型甜味劑，在食品行業(yè)應(yīng)用十分廣泛，除了具有優(yōu)良的食品加工性能外，與蔗糖相比，它還具有營(yíng)養(yǎng)和代謝方面的特殊生理功能，可直接被人體吸收代謝，不會(huì)產(chǎn)生血糖高峰值，是糖尿病患者理想的甜味劑。果葡糖漿的模擬移動(dòng)床連續(xù)分離，在國(guó)外已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用[1]，國(guó)內(nèi)也正在積極研究推廣之中[2，3]。步進(jìn)控制作為模擬移動(dòng)床果葡分離裝置控制系統(tǒng)的重要組成部分，穩(wěn)定可靠的步進(jìn)控制是模擬移動(dòng)床果葡分離裝置連續(xù)安全生產(chǎn)的重要保證。

2 模擬移動(dòng)床色譜分離裝置工作原理及具體控制要求

模擬移動(dòng)床色譜分離裝置底部有多同心溝槽，每槽道有一開(kāi)孔連接多種物料管線(xiàn)，與其內(nèi)端與相對(duì)應(yīng)的物料溝槽相連通，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)置于定盤(pán)上時(shí)，則又與定盤(pán)相對(duì)應(yīng)的閥位口及工業(yè)管線(xiàn)（吸附塔床層管線(xiàn)）相連通。當(dāng)定盤(pán)上的閥位口及工藝管線(xiàn)按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，循環(huán)液進(jìn)入吸附塔后從上向下逐層移動(dòng)，而吸附塔內(nèi)固體（吸附劑）則作相對(duì)移動(dòng)，從而形成了模擬移動(dòng)床連續(xù)操作流程。

在模擬移動(dòng)床果葡分離裝置生產(chǎn)過(guò)程中，要求實(shí)現(xiàn)對(duì)其閥位，液壓缸的狀態(tài)，以及液壓缸伸出的時(shí)間進(jìn)行顯示。能安全可靠控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

3 控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成及工作原理

該步進(jìn)系統(tǒng)的主要控制單元采用西門(mén)子公司的可編程控制器，控制器的輸出為繼電器輸出。執(zhí)行機(jī)構(gòu)另接電源。閥位傳感器與液壓狀態(tài)反饋均采用倍加福的本安型接近開(kāi)關(guān)，通過(guò)安全隔離柵進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，作為PLC即可編程控制器的輸入信號(hào)。閥位傳感器反饋模擬移動(dòng)床的閥位信號(hào)，反饋的信號(hào)將于系統(tǒng)程序計(jì)算的位置進(jìn)行比較，出錯(cuò)將啟動(dòng)報(bào)警。液壓狀態(tài)傳感器反饋模擬移動(dòng)床轉(zhuǎn)動(dòng)的情況，無(wú)信號(hào)反饋將啟動(dòng)報(bào)警。執(zhí)行機(jī)構(gòu)為電磁閥，作為控制系統(tǒng)的輸出信號(hào)，控制模擬移動(dòng)床的運(yùn)轉(zhuǎn)。上位機(jī)組態(tài)軟件采用北京三維力控的組態(tài)軟件ForceControl 7.0，此軟件界面友好，圖庫(kù)豐富，驅(qū)動(dòng)全面。

閥位顯示機(jī)構(gòu)，采用二進(jìn)制編碼的原理，閥門(mén)的位置有24個(gè)，布置了5個(gè)本安型接近開(kāi)關(guān)，通過(guò)在面板上打孔，當(dāng)閥門(mén)旋轉(zhuǎn)到某個(gè)位置后，接近開(kāi)關(guān)通過(guò)是否有金屬接近作為開(kāi)關(guān)動(dòng)作的觸發(fā)條件，每一步的動(dòng)作將反饋到PLC可編程控制器，再進(jìn)行解碼，然后比較該反饋的信號(hào)與預(yù)設(shè)的閥位是否一致，不一致將啟動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。此方案不僅節(jié)省了安裝空間，而且節(jié)約了成本，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程得到驗(yàn)證可行。

4 系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)

傳感器，閥位傳感器以及棘輪傳感器反饋閥門(mén)運(yùn)行狀態(tài)。閥位傳感器反饋閥位所在位置，其位置直接影響整個(gè)裝置以及工藝管道，吸附塔中物料所處的位置，控制要求精準(zhǔn)，報(bào)警及時(shí)?？s回傳感器是反饋油缸的位置，并對(duì)油缸是否到位及時(shí)報(bào)警。伸出傳感器的作用一是反饋油缸的位置，二是油缸限位，控制著油缸行程的長(zhǎng)短。棘輪傳感器作用非常重要，反饋模擬移動(dòng)床是否運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并在規(guī)定時(shí)間內(nèi)及時(shí)報(bào)警。輸出主要為兩個(gè)電磁閥，控制著執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

5 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

模擬移動(dòng)床步進(jìn)系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)包括PLC的程序以及上位機(jī)組態(tài)軟件的組態(tài)。

監(jiān)控采用三維力控組態(tài)軟件設(shè)計(jì)。通過(guò)軟件自帶的PPI驅(qū)動(dòng)，設(shè)置好參數(shù)即可與PLC相連。

步進(jìn)控制分為手動(dòng)控制與自動(dòng)控制，手動(dòng)控制分為步進(jìn)與點(diǎn)動(dòng)。手動(dòng)控制是為模擬移動(dòng)床色譜分離裝置在試驗(yàn)以及調(diào)試過(guò)程中使用，其中的步進(jìn)功能是手動(dòng)一次步進(jìn)一個(gè)閥位，可用與閥位的對(duì)中以及裝置的快速步進(jìn)，點(diǎn)動(dòng)是油缸根據(jù)按住按鈕時(shí)間來(lái)控制伸長(zhǎng)以及縮回的量，用于調(diào)節(jié)油缸的有效行程以及閥位對(duì)中微調(diào)。

自動(dòng)控制則根據(jù)縮回傳感器的狀態(tài)，定時(shí)器的時(shí)間信號(hào)動(dòng)作。此外PLC設(shè)置一個(gè)計(jì)時(shí)器，用于計(jì)算油缸油缸伸出時(shí)間，只有在自動(dòng)控制狀態(tài)下才有效，手動(dòng)控制不進(jìn)行計(jì)算油缸伸出時(shí)間。

油缸停留時(shí)間則為油缸在油缸縮回狀態(tài)所滯留的時(shí)間，該時(shí)間為工藝計(jì)算所得，在該步進(jìn)系統(tǒng)中，可靈活調(diào)節(jié)。該步進(jìn)系統(tǒng)還設(shè)置了一個(gè)停留倒計(jì)時(shí)，可以清晰地顯示閥門(mén)即將動(dòng)作的時(shí)間。

6 結(jié)論

本文所提到的模擬移動(dòng)床在間二甲苯裝置上步進(jìn)控制系統(tǒng)，具有很強(qiáng)的靈活性和實(shí)用性。對(duì)模擬移動(dòng)床各狀態(tài)的監(jiān)測(cè)以及運(yùn)轉(zhuǎn)情況能實(shí)時(shí)控制，并且可以節(jié)省大量能量，響應(yīng)精度大大提升，此控制系統(tǒng)硬件構(gòu)架簡(jiǎn)單，操作靈活，能很好地滿(mǎn)足試驗(yàn)以及現(xiàn)場(chǎng)安全生產(chǎn)的需要。

[參考文獻(xiàn)]

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