加熱爐料墊空中小車工作原理

陳俊君

(東北輕合金有限責任公司, 哈爾濱 150060)

東輕南線目前共有兩臺640T推進式加熱爐，用以承擔部分南線鑄錠加熱任務。兩臺推加爐共用一套上料、出料系統(tǒng)，這也同時意味著空中返回小車的作用更加重要，相當于成為兩臺爐子的紐帶。料墊用以支撐鑄錠，為耐熱鑄鐵制成。料墊小車顧名思義就是運送料墊的，即料墊轉(zhuǎn)移機構(gòu)，主要功能是完成料墊從出料端到進料端的轉(zhuǎn)移，本設備中采用空中料墊轉(zhuǎn)移。料墊小車的驅(qū)動方式：電動，滑觸線供電。

1 料墊小車發(fā)展概況

由于PLC的不斷發(fā)展和革新，使得生產(chǎn)線的運輸控制也將得到不斷的改善和生產(chǎn)率的不斷提高，料墊返回小車控制經(jīng)歷了以下幾個階段。

(2)自動控制：在20世紀80年代，由于計算機的價格下降，這時的大型工控企業(yè)將PLC充分的與計算機相結(jié)合，通過機器人技術，自動化設備終于實現(xiàn)了PLC在料墊返回小車控制系統(tǒng)在自動方面的應用。

(3)全自動控制：現(xiàn)階段，由于PLC技術的發(fā)展，大型PLC大多采用多CPU結(jié)構(gòu)，不斷向高性能、高速度和大容量方向發(fā)展。將PLC運用到料墊返回小車控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)料墊返回小車的全自動控制，降低系統(tǒng)的運行費用。PLC料墊返回小車自動控制系統(tǒng)具有連線簡單控制速度快、精度高、可靠性和可維護性好及維修和改造方便等優(yōu)點。

2 料墊返回車工作過程

料墊小車在出料側(cè)等待位等待，當出料完成后，料墊小車行走到爐門前停止，料墊夾緊裝置下降至料墊位置，開始進行料墊夾緊工作，當檢測到料墊已夾緊后，夾緊裝置上升至原始位后行走到進料側(cè)爐門前，料墊夾緊裝置下降到位后松開，松開到位后將夾緊裝置提升到位再返回至出料端等待位，這是料墊小車一個完整的工作過程。

3 設備硬件組成

PLC即可編程控制器(Programmable logic Controller)，是指以計算機技術為基礎的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會(International Electrical Committee)頒布的PLC標準草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應用而設計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關的外圍設備都應該按“易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴展其功能的原則而設計。”它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機械或生產(chǎn)過程。它具有可靠性高，抗干擾能力強；配套齊全，功能完善，適用性強；易學易用，深受工程技術人員歡迎；系統(tǒng)的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造；體積小，重量輕，能耗低的特點。

從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式(模塊式)兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。

CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成，CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。

PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分(I/O)完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路， I/O分為開關量輸入(DI)，開關量輸出(DO)，模擬量輸入(AI)，模擬量輸出(AO)等模塊。

PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。

原來大部分養(yǎng)殖場青貯設施比較老舊簡陋，中小型養(yǎng)殖場以土坑為主，青貯質(zhì)量無法保證，改善青貯設施是提高青貯質(zhì)量的重要措施，最好的青貯方式是地上青貯。今年從項目資金中預算300萬元，用于地上青貯設施建設補貼、老舊青貯設施的改擴建，改善青貯條件。從長遠角度推進了全市“糧改飼”工作進展。

最簡單的人機界面是指示燈和按鈕，目前液晶屏(或觸摸屏)式的一體式操作員終端應用越來越廣泛，由計算機(運行組態(tài)軟件)充當人機界面非常普及。推加爐人機界面由兩臺計算機組成，現(xiàn)場進料端操作臺還有一臺觸摸屏。

料墊小車由兩臺行走電機、料墊返回提升電機、料墊返回車提升自動夾緊電機兩臺、西門子PLC S7-300(CPU314、兩個數(shù)字量輸入模塊、3個數(shù)字量輸出模塊、1個CP343通訊模塊)和ABB變頻器兩臺。維護復位操作等都需要在空中小車控制柜上進行。

西門子PLC主要用于對料墊小車的邏輯控制，兩臺ABB變頻器分別用于控制料墊小車的行走電機與料墊提升電機，采用硬件相連。

針對現(xiàn)場實際情況，網(wǎng)線的搭建不滿足現(xiàn)場生產(chǎn)條件，空中小車通訊部分采用了Tplink的網(wǎng)橋原理來實現(xiàn)，由兩個無線路由實現(xiàn)了網(wǎng)絡的空中搭建。當然，這種網(wǎng)橋的搭建也同樣存在一些問題，現(xiàn)場干擾源比較多，所以網(wǎng)絡的穩(wěn)定性也就大打折扣。一旦信號丟失，程序中止，也得工人在現(xiàn)場進行復位。

4 軟件組成

西門子PLC S7-300的控制軟件是SIMATIC Manager，一個項目的主要組成部分是硬件組態(tài)與程序。

4.1 硬件組態(tài)

硬件組態(tài)即是把PLC實際中所用到的模塊和與之相關的模塊、變頻器、傳感器等硬件進行組態(tài)，分布每個模塊所需要用到的輸入輸出地址和通訊地址等參數(shù)。下面就是程序的硬件組態(tài)：

圖1 PLC硬件組態(tài)

上一個窗口是組態(tài)的模塊及排列，下一個窗口是對每個模塊的型號，版本號，輸入輸出地址等信息進行顯示。

4.2 程序組成

料墊小車有兩個重要部分，分別是小車的自動控制與數(shù)據(jù)的通訊。程序塊FC7移位就是小車自動邏輯塊，以下是FC7程序塊的主要內(nèi)容：

字MW216分為兩個字節(jié)為MB216與MB217，MB216與MB217各有八位二進制變量組成，按照順序排列為M216.7、M216.6、M216.5 M216.4、M216.3、M216.2、M216.1、M216.0、M217.7、M217.6、M217.5、M217.4、M217.3、M217.2、M217.1、M217.0共16位，M217.0為最低位，M216.7為最高位，當M217.0條件滿足后置1，這是MW216為00000001，將此數(shù)值發(fā)送至FC186中，F(xiàn)C186的程序如下：

圖2 自動步程序

圖3 數(shù)據(jù)位移

MW216的數(shù)值00000001傳送到FC186中后，將此數(shù)值賦值給MW155，此時MW155的數(shù)值為00000001，MW155也是一個字，與MW216道理相同，所以M156.0為1，而同時M156.0作為M217.1的啟動條件，即如果上一步動作不完成，無法滿足下一步的啟動條件，如此環(huán)環(huán)相扣使料墊小車能夠按照命令來一步一步的執(zhí)行。

數(shù)據(jù)通訊，料墊小車要實時與進出料機構(gòu)進行通訊，交換進出料機構(gòu)所要進行的動作與料墊小車所處的狀態(tài)。料墊小車通過限位開關、接近開關等檢測元件檢測出料墊小車所處的位置及狀態(tài)，并將此狀態(tài)寄存在數(shù)據(jù)塊DB2中。通過軟件自帶功能塊FC5與FC6進行數(shù)據(jù)的傳送與接收，程序如下：

FC5為數(shù)據(jù)發(fā)送塊，將數(shù)據(jù)從DB2.DBX0.0開始之后8位的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，而FC6為數(shù)據(jù)接收塊，將接收的數(shù)據(jù)按順序?qū)懙綇腄B2.DBX20.0開始之后的四位里，通過與進出料裝置進行這些數(shù)據(jù)交換后，能更好的配合進出料機構(gòu)與料墊小車之間的動作。保證了設備與人員的安全。

圖4 數(shù)據(jù)通訊功能塊

5 結(jié)論

本文主要介紹了料墊返回小車的發(fā)展過程及現(xiàn)代社會對運料小車的功能要求，以及運料小車以后的發(fā)展趨勢。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)自動化程度越來越高，料墊小車在加熱爐應用前景可觀。料墊小車是新長光公司研發(fā)的新產(chǎn)品，還有一些機械結(jié)構(gòu)上的不足，還有待于完善。

[1]張鳳姍. 電氣控制及可編程控制器.2版[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2003,P2-P3.

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[3]胡學林.可編程控制器教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.7.P10-P11.