纖維板生產(chǎn)線熱壓機(jī)電氣系統(tǒng)的PLC改造

姜 娟，趙敏玲，方官麗

（青島濱海學(xué)院，山東 青島 266555）

0 引言

熱壓機(jī)是纖維板加工過(guò)程中必不可少的設(shè)備，其根據(jù)半成品材料的不同厚度，在一定溫度下進(jìn)行多次加壓成形。為提高生產(chǎn)效率，同時(shí)保證壓板質(zhì)量，需要根據(jù)壓力大小精確控制保壓時(shí)間。繼電－接觸器控制系統(tǒng)中采用時(shí)間繼電器控制保壓時(shí)間，誤差較大，且靈活性差，采用PLC進(jìn)行改造之后可以對(duì)時(shí)間進(jìn)行精確控制，并且靈活可調(diào)。

1 纖維板熱壓機(jī)工藝流程

某纖維板生產(chǎn)線由裝板機(jī)、熱壓機(jī)和卸板機(jī)組成。開始時(shí)，將板材上升到標(biāo)準(zhǔn)層數(shù)，之后推板裝料器將全部半成品推入熱壓機(jī)。熱壓機(jī)閉合后，油泵供油開始，使熱壓機(jī)壓力逐步升高，到達(dá)某一值之后低壓油泵停止供油，高壓油泵繼續(xù)供油，直至壓力達(dá)最大值之后高壓油泵才停止共油，進(jìn)入保壓狀態(tài)。保壓過(guò)程中通過(guò)壓力表測(cè)控壓力，充壓泵反復(fù)充壓以保持壓力穩(wěn)定。熱壓機(jī)壓板成形后自動(dòng)下降，使各層成品分離。卸板機(jī)將成品從熱壓機(jī)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(dòng)下降，成品一張張輸出。熱壓機(jī)是纖維板生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備，其電氣控制系統(tǒng)除了完成上升、下降程序控制之外，主要是實(shí)現(xiàn)如圖1所示的熱特性曲線控制，即根據(jù)壓力大小精確地控制時(shí)間t1、t2和t3的數(shù)值，以保證熱壓機(jī)的壓板質(zhì)量。

2 熱壓機(jī)電氣控制系統(tǒng)分析

2.1 繼電－接觸器控制系統(tǒng)分析

根據(jù)繼電－接觸器控制電路及控制要求可知，電氣控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)以下控制：①升降臺(tái)升降控制；②壓力控制；③限時(shí)（即t1、t2和t3）控制。其中限時(shí)控制是保證壓板質(zhì)量的關(guān)鍵。

繼電－接觸器控制系統(tǒng)中，采用空氣阻尼式時(shí)間繼電器KT1、KT2和KT3控制時(shí)間，動(dòng)作誤差較大，所以t1、t2和t3的數(shù)值漂移也很大，致使熱特性曲線不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了壓板質(zhì)量。為此，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備熱壓機(jī)的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了PLC改造，采用PLC控制可以根據(jù)要求精確控制t1、t2和t3的數(shù)值，并且可以根據(jù)實(shí)際情況隨時(shí)調(diào)整。

圖1 熱特性曲線

2.2 PLC程序設(shè)計(jì)

首先進(jìn)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(guān)、接觸開關(guān)、壓力開關(guān)、熱繼電器觸點(diǎn)等都是PLC的輸入信號(hào)，經(jīng)確定共15個(gè)輸入點(diǎn)；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(duì)象，共7個(gè)。電氣控制系統(tǒng)選擇日本三菱電機(jī)公司的FX2N－48MR型PLC，它包括24個(gè)輸入點(diǎn)和24個(gè)輸出點(diǎn)，能滿足熱壓機(jī)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(shí)間繼電器KT1～KT3由PLC中的輔助繼電器M和定時(shí)器T代替，這樣控制系統(tǒng)中間過(guò)渡和狀態(tài)轉(zhuǎn)換均由軟元件通過(guò)編程代替，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。

PLC控制梯形圖部分程序如圖3所示。

3 模擬調(diào)試

GX Developer是一個(gè)功能強(qiáng)大的PLC開發(fā)軟件，具有程序開發(fā)、監(jiān)視、仿真調(diào)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(cè)試啟動(dòng)”來(lái)模擬PLC實(shí)物的運(yùn)行界面。梯形圖邏輯測(cè)試啟動(dòng)后，在RUN狀態(tài)下，系統(tǒng)開始掃描和執(zhí)行程序，常閉觸點(diǎn)均變?yōu)樗{(lán)色，在仿真過(guò)程中所有導(dǎo)通的元件都會(huì)變成藍(lán)色。選擇需要閉合的常開觸點(diǎn)，在“軟元件測(cè)試”對(duì)話框中點(diǎn)擊“強(qiáng)制ON”，則可以觀察仿真的整個(gè)運(yùn)行過(guò)程，如圖4所示。仿真結(jié)果顯示程序執(zhí)行結(jié)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(jié)論

結(jié)合熱壓機(jī)的工作特點(diǎn)，在分析熱壓機(jī)工作過(guò)程的基礎(chǔ)上對(duì)其電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了PLC改造，改造后的控制系統(tǒng)能夠精確保證加壓時(shí)間，并且隨時(shí)可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，從而保證了壓板質(zhì)量。經(jīng)過(guò)模擬仿真，程序運(yùn)行可靠，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

圖4 梯形圖邏輯測(cè)試過(guò)程

［1］劉增善.PLC控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)［J］.工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2004，17（7）：37-39.

［2］郭燕.電氣控制與PLC應(yīng)用技術(shù)［M］.北京：北京大學(xué)出版社，2012.

［3］劉麗華，李笑.基于PLC與觸摸屏的玻璃清洗機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.制造業(yè)自動(dòng)化，2008，30（6）：58-61.

［4］劉福祿.現(xiàn)代電氣控制技術(shù)［M］.大連：大連理工大學(xué)出版社，2011.