試論PLC在碳素生產機械設備中的應用

高 芳

（埃肯碳素（中國）有限公司，寧夏 石嘴山 753000）

新技術、新設備的應用，是提高碳素生產效率和產品質量的重要保證。以往許多碳素生產廠商只關注經濟效益，而忽視了對機械設備的檢修和升級，導致機械設備存在故障隱患，且不能被及時發現，不僅工作效率受到影響，而且生產出來的碳素產品質量不高。將PLC技術應用到機械設備中，可以實現對機械設備的自動化控制，確保機械設備能夠以高效、穩定的狀態運行。文章首先概述了PLC的控制原理和應用優勢，隨后就PLC的實際應用效果展開了分析。

1 碳素生產機械設備中PLC的控制原理

碳素廠機械設備是依靠機械部分與電氣部分共同運作產生效率。機械設備作為外在機械部分的代表，應注意實際操作，而電器部分主要在于PLC的內部程序操作設置，由基礎的通信原理知識為手段，配合計算機的語言匯編功能，引用特定的技能函數，數字化模擬機械設備的操作運行，并且通過碳素廠的實際境況，來設計相關程序實現對硬件部分的功能操作，每一部分的指令設計都可對特定硬件單元做出操控，可以有效的控制機械設備得工作性能，如定時系統、循環系統、檢修洗頭等[1]。

2 PLC在碳素生產機械設備中的應用優勢

（1）可根據功能需要靈活編程。碳素生產過程中使用到的機械設備種類較多，由于不同機械設備的運行方式和實現功能有較大差異，要想實現自動化控制，必須要結合具體的機械設備，分別設計控制程序，實現機械設備的穩定運行。PLC采用梯形控制語句，這種程序語言與C語言相比，一方面是編寫難度更低，即便是非專業出身的技術人員，經過簡單培訓后可能給掌握PLC編程技術，從而根據實際工作需要編寫控制程序；另一方面，梯形圖在表達上更加直觀和形象，即便是程序指令存在錯誤，也比較容易發現，降低了調試運行的難度。

（2）設備控制系統的穩定性強。PLC的主控單元是一種微型計算機，具有集成度高、反應靈敏、穩定性強等特點。另外，在碳素生產機械設備中，PLC系統還增加了電路保護和自診斷功能。

（3）節約碳素生產的成本。通過安裝PLC控制系統，可以根據碳素生產的實際需要，靈活的調節機械設備的開關和運行速率。這樣就極大的避免了機械設備空轉的情況，減少了電能浪費，節約碳素生產成本。

3 PLC在碳素生產機械設備中的應用

（1）自動配料系統中的應用。基于PLC控制的自動配料系統，實現了粉料稱量、配料、運輸等多項功能于一體，這樣就減輕了碳素生產流程，并且實現了精確化控制。另外，由于機械設備運行工況存在波動變化，也需要在進料過程中，根據機械設備當前工況靈活調節進料量，以避免出現機械設備超載或空載運行。在PLC系統的控制下，在電動小車上安裝一個感應電子磅。通過微型計算機的計算，確定進料量。此時感應電子磅對物料進行稱量，并將稱量結果反饋給PLC控制中心。兩個結果匹配成功后，接通電源，啟動電動小車并運送物料。

（2）機械設備故障診斷中的應用。碳素生產的環境較為惡劣，加上人為誤操作等因素的影響，機械設備在正常使用過程中容易出現各種類型的故障。如果這些故障不能得到及時處理，不僅會影響碳素產品的質量，而且還有可能給現場人員的安全構成威脅。在碳素生產機械設備中安裝PLC控制系統，則能夠實現對機械設備運行系統的自動巡檢。

①基于數字量信號的故障診斷。PLC控制系統本身并不能直接識別數字信號，機械設備運行過程中產生的數字量信號需要首先經過一個數電轉化模塊，將數字量信號轉化為PLC可識別的電信號。機械設備運行中產生的信號包括壓力、溫度、行程等。每個類型的信號單獨設置一個接口，并與PLC單片機中的一個“區”進行對應。每個區分為兩部分，一部分用來接收機械設備的運行信號，另一部分用來存儲標準信號。PLC控制系統自動將收集到的運行信號與標準信號進行對比。如果兩種信號完全匹配，則說明設備運行良好；反之，如果信號匹配度較差，則說明機械設備運行中存在隱患或故障，需要進一步分析，并采取處理措施。②基于模擬量信號的故障診斷。機械設備運行過程中產生的模擬信號，會被前端傳感器收集，并以一定的頻率發送會PLC控制中心。對于這些模擬量信號，PLC單片機仍然不能直接識別，需要借助于A/D轉換器，實現“模擬信號-數字信號-電信號”的轉換。這是因為在包含同樣信息的前提下，模擬信號的占用空間要遠遠超過數字信號。而PLC使用微型單片機，本身的存儲容量有限。需要通過提前篩選，保留那些有價值的信號，以減輕PLC控制系統的運行壓力。

4 PLC在碳素生產機械設備中的應用實例

（1）機械設備概況。某碳素生產企業在2014年引進了基于PLC的自動控制系統，該系統的單片機采用德國西門子公司生產的S7-200，具有通信穩定、反應靈敏、處理速度快等優點。系統所需的輸入/輸出配置是：開關量輸入100點；開關量輸出50點；模擬量輸入5點；模擬量輸出2點。兩個機架，分別是10槽和7槽；交換機一臺。

（2）混捏機的控制。企業所用的碳素連續混捏機為德國BUSS公司進口的鋁電解預焙陽極專用大型設備局，其混捏方式采用動、靜攪刀相對運動和攪拌軸前后移動實現糊料混捏目的。該混捏機調速系統使用PLC進行控制，可以根據混捏需要分別完成過壓、過流、限速等調整。通過嚴密的邏輯關系和軟件監測，實現了混捏機操作互鎖、運行監控及故障報警功能；特別是對混捏機瞬間過電流的監控，解決了混捏料中因金屬硬質物混入導致的攪刀被打斷的問題。

5 結語

PLC作為一種常用的工業控制軟件，在碳素生產機械設備的管理中已經得到了廣泛應用。PLC控制系統不僅可以實現機械設備運行工況的自動巡檢，并對常見的故障問題進行及時處理，而且能夠實現碳素生產流程的自動化控制，極大的減輕了工作人員的壓力。掌握PLC的操作方法，也成為提升碳素生產效率與產品質量的重要保障。