用PLC對GD電控柜內的繼電邏輯進行數字化升級

方玉波

摘 要：主要講述用繼電器動作頻繁，導致常開、常閉觸點經常出現接觸不良所存在的故障;用PLC的軟觸點來解決觸點動作頻繁，解決了GD繼電器經常出現的故障。對GD另外的改造的項目可直接并入PLC中。

關鍵詞：PLC（可編程控制邏輯器）;軟觸點;組態

早在上個世紀八十年代，中國煙草行業就對G.D公司的GDX1和 GDX2包裝機組進行了引進，到目前為止仍是國內煙草包裝設備中主力產品。隨著煙草行業對產品質量的要求越來越高， 以及對設備的穩定性、設備維護成本的要求越來越高，彌補設備本身的設計缺陷和提高電氣維修人員處理故障的能力成為急需解決的問題。還可以使電氣維修人員監控某節點達到快速檢修的目的。同時也對設備的生產有效作業率要求也越來越高。

1 簡介

我廠的GD包裝機主要分為軟包GDX1和硬包GDX2型機組，其中每個機組分為主機X1（X2）、輔機，輔機又分為小透包機CH、條包機CT、透條包機CV這幾部分組成。主要的控制系統是MICRO II，該系統用一種專用的程序語言編程，所用的編程語言是GDL（G.D Language）。其中電控柜內用到很多中間繼電器，來輔助完成整個控制系統的控制。由于這些繼電器在控制過程中，動作頻繁，觸點長期處于動合頻繁的轉換，觸點之間的接觸位置非常容易造成氧化，導致電路不通，使整個機組設備處于停機狀態。既影響了生產時間，也對維修工作增加了強度;經常更換這些繼電器，也造成了備件的費用提高。

2 初步設想

在保證設備的正常運行的情況下，既不影響整個設備的控制，也不影響其自診斷功能。經過仔細的分析，反復的驗證，在選型上，用SIMENS PLC 300完全能夠滿足這些功能，而且造價也不高，我們所有維護設備人員，對整個SIMENS的組態和程序的編程都比較熟悉，應用起來，都非常得心應手。即使一旦出了故障，大家維修起來也上手。具體在改造時，要求按照國內統一的標準來把控。細到每一根線的線號做好標識即來源去所到什么地方去，都會清楚的記錄下來，利于以后維修和校對，完全要符合電氣行業標準。把主機、輔機與外接的其他以前改造的項目的線號也加以區分，主機是以2開頭的線號，輔機是以3開頭的線號，改造的項目用7開頭的線號。這樣就會一目了然，非常便于查找和維護。即使在以后生產過程中，需要添加其他項目，也非常方便。在編程上也把這三者區分開來，分別用三個功能來實現，既便于查找程序，也利于修改程序和添加程序。做到軟件和硬件的優化。電源24V就直接接電控柜內的450線（+24V）、451線（0V），就省去了電源模塊，CPU模塊是CPU 315-2 DP，定貨號6ES7 315-2AG10-0AB0，V2.6版本。二塊輸入模塊，DI32*DC24V，定貨號6ES7 321-1BL00-0AA0，二塊輸出模塊，DO32*DC24V/0.5A，定貨號6ES7 322-1BL00-0AA0。在程序塊中有OB1組織塊分別調用功能FC1、FC2、FC3三個子程序，在FC1里主要是輔機部分的繼電器控制程序，FC2里是主機X2部分的繼電器控制程序，FC3是改造項目的控制程序。為什么要用西門子PLC STEP 7來改造呢？

3 PLC具有很多的優、特點

1）可靠性高，抗干擾能力強。高可靠性是電氣控制設備的關鍵性能。PLC由于采用現代大規模集成電路技術，采用嚴格的生產工藝制造，內部電路采取了先進的抗干擾技術，具有很高的可靠性。例如西門子公司生產PLC STEP 7平均無故障時間高達30萬小時。一些使用冗余CPU的PLC的平均無故障工作時間則更長。從PLC的機外電路來說，使用PLC構成控制系統，和同等規模的繼電接觸器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至數千分之一，故障也就大大降低。

2）配套齊全，功能完善，適用性強。PLC發展到今天，已經形成了大、中、小各種規模的系列化產品。可以用于各種規模的工業控制場合。除了邏輯處理功能以外，現代PLC大多具有完善的數據運算能力，可用于各種數字控制領域。近年來PLC的功能單元大量涌現，使PLC滲透到了位置控制、溫度控制、CNC等各種工業控制中。加上PLC通信能力的增強及人機界面技術的發展，使用PLC組成各種控制系統變得非常容易。

3）易學易用，深受工程技術人員歡迎。PLC作為通用工業控制計算機，是面向工礦企業的工控設備。它接口容易，編程語言易于為工程技術人員接受。梯形圖語言的圖形符號與表達方式和繼電器電路圖相當接近，只用PLC的少量開關量邏輯控制指令就可以方便地實現繼電器電路的功能。為不熟悉電子電路、不懂計算機原理和匯編語言的人使用計算機從事工業控制打開了方便之門。

4）系統的設計、建造工作量小，維護方便，容易改造。PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，大大減少了控制設備外部的接線，使控制系統設計及建造的周期大為縮短，同時維護也變得容易起來。更重要的是使同一設備經過改變程序改變生產過程成為可能。這很適合多品種、小批量的生產場合。

5）體積小，重量輕，能耗低。

4 具體實施方案步驟

1）對西門子PLC 300硬件進行組態，既要有充足的輸入、輸出點，同時又不要造成模塊的浪費，如下圖;對各個模塊進行安裝到GD電控柜內空余的地方，要做到不與強電流和高電壓相隔太近，以免對其造成一定的干擾。

2）對原先的電路圖進行分析，并對各個信號進行分配地址，并編寫符號表，主要是便于大家以后調試和維修。

3）由電路圖設計和編寫具體的PLC程序，對所編寫的程序要求，要完全符合現在GD機的操作流程，和原有設備的特征;同時也不能破壞設備的整體布線外觀。

4）準備好所拆卸、安裝時的工具，以及安裝時所需要的導線和線號。再才開始拆掉原有的中間繼電器，放置好（以后還可以用作其他地方），對所需要的線接線到所安裝到PLC硬件上，對每一根線穿上線號，必須與圖紙上的一致，所有的線要做到橫平豎直。

5）關鍵環節就是對程序進行調試，先不要對GD機組進行直接運行，分二步來進行;一是對本身程序的基本調試，對各個輸入、輸出點是否符合設備的基本情況，如果確定無誤之后，才能進行第二步;二對GD機分成主機X2和輔機4350進行分別開機調試，先慢車運行，反復啟停設備，在沒有發現異常的情況下，才能用正常的速度來觀察調試，是不是完全與之前的設備一致。如果不符合，還得重新修改，直到完全吻合。

6）畫PLC的具體接線圖和安裝圖，把PLC程序打印出來，一起保管好作存檔用，也作設備維修需要時所調用。

6 結束語

經過升級改造過后，一直工作良好，再也沒有出現過因為繼電器引起的停機，PLC也沒有出現過故障，大大提高了生產有效作業率。另外設備上其他的小項目改造，也非常方便進行增加，有很大的實用價值。

參考文獻

[1]上海煙機廠培訓資料.

[2]北京長城MICROII系統培訓資料.

[3]SIEMENS PLC培訓資料.

[4]廖常初主編《PLC編程及應用》.