纖維板生產線熱壓機電氣系統的PLC改造

姜 娟，趙敏玲，方官麗

（青島濱海學院，山東 青島 266555）

0 引言

熱壓機是纖維板加工過程中必不可少的設備，其根據半成品材料的不同厚度，在一定溫度下進行多次加壓成形。為提高生產效率，同時保證壓板質量，需要根據壓力大小精確控制保壓時間。繼電－接觸器控制系統中采用時間繼電器控制保壓時間，誤差較大，且靈活性差，采用PLC進行改造之后可以對時間進行精確控制，并且靈活可調。

1 纖維板熱壓機工藝流程

某纖維板生產線由裝板機、熱壓機和卸板機組成。開始時，將板材上升到標準層數，之后推板裝料器將全部半成品推入熱壓機。熱壓機閉合后，油泵供油開始，使熱壓機壓力逐步升高，到達某一值之后低壓油泵停止供油，高壓油泵繼續供油，直至壓力達最大值之后高壓油泵才停止共油，進入保壓狀態。保壓過程中通過壓力表測控壓力，充壓泵反復充壓以保持壓力穩定。熱壓機壓板成形后自動下降，使各層成品分離。卸板機將成品從熱壓機推出，拉板取料器將全部成品拉入卸料罐籠，由成品取出器選出第一塊成品，罐籠自動下降，成品一張張輸出。熱壓機是纖維板生產線的關鍵設備，其電氣控制系統除了完成上升、下降程序控制之外，主要是實現如圖1所示的熱特性曲線控制，即根據壓力大小精確地控制時間t1、t2和t3的數值，以保證熱壓機的壓板質量。

2 熱壓機電氣控制系統分析

2.1 繼電－接觸器控制系統分析

根據繼電－接觸器控制電路及控制要求可知，電氣控制系統主要實現以下控制：①升降臺升降控制；②壓力控制；③限時（即t1、t2和t3）控制。其中限時控制是保證壓板質量的關鍵。

繼電－接觸器控制系統中，采用空氣阻尼式時間繼電器KT1、KT2和KT3控制時間，動作誤差較大，所以t1、t2和t3的數值漂移也很大，致使熱特性曲線不穩定，嚴重影響了壓板質量。為此，對關鍵設備熱壓機的電氣控制系統進行了PLC改造，采用PLC控制可以根據要求精確控制t1、t2和t3的數值，并且可以根據實際情況隨時調整。

圖1 熱特性曲線

2.2 PLC程序設計

首先進行I/O分配，原繼電－接觸器控制線路圖中的按鈕，如行程開關、接觸開關、壓力開關、熱繼電器觸點等都是PLC的輸入信號，經確定共15個輸入點；交流接觸器線圈KM1～KM4和電磁閥線圈YA1～YA3等是PLC輸出的控制對象，共7個。電氣控制系統選擇日本三菱電機公司的FX2N－48MR型PLC，它包括24個輸入點和24個輸出點，能滿足熱壓機電氣控制的需要。PLC外部接線圖如圖2所示。

原繼電－接觸器控制電路中的中間繼電器KA1～KA5以及時間繼電器KT1～KT3由PLC中的輔助繼電器M和定時器T代替，這樣控制系統中間過渡和狀態轉換均由軟元件通過編程代替，提高了控制系統的可靠性。

PLC控制梯形圖部分程序如圖3所示。

3 模擬調試

GX Developer是一個功能強大的PLC開發軟件，具有程序開發、監視、仿真調試以及可編程控制器CPU的讀寫等功能。梯形圖編輯完成后，選擇“梯形圖邏輯測試啟動”來模擬PLC實物的運行界面。梯形圖邏輯測試啟動后，在RUN狀態下，系統開始掃描和執行程序，常閉觸點均變為藍色，在仿真過程中所有導通的元件都會變成藍色。選擇需要閉合的常開觸點，在“軟元件測試”對話框中點擊“強制ON”，則可以觀察仿真的整個運行過程，如圖4所示。仿真結果顯示程序執行結果符合控制要求。

圖2 PLC外部接線圖

圖3 PLC控制梯形圖部分程序

4 結論

結合熱壓機的工作特點，在分析熱壓機工作過程的基礎上對其電氣控制系統進行了PLC改造，改造后的控制系統能夠精確保證加壓時間，并且隨時可以根據實際情況進行調整，從而保證了壓板質量。經過模擬仿真，程序運行可靠，達到了設計要求。

圖4 梯形圖邏輯測試過程

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