基于PLC控制的加熱加壓罐進排料裝置

陳哲琪 張贊 張永亮 張克芹 程廣振

摘要：這是一種能根據生產過程中的實際需要，通過PLC控制來調節相關參數的加熱加壓罐進排料裝置。當接上電源，按下啟動按鈕后，裝置便開始根據PLC所編寫的程序運行，實現進料、加壓、加熱、排料的功能，并按照上述四個工藝過程不斷進行循環，直至按下停止按鈕，裝置跳出循環，停止運行。此外，通過傳感器技術的應用，反應過程中反應物和反應環境的相關參數可以被測得，并通過PLC控制反饋到生產過程中，使得在提升生產效率的前提下，同時也提高了資源的利用率。

關鍵詞：進排料裝置；PLC控制；傳感器技術

1.前言

隨著科技的發展和社會生產力水平的不斷提高，人們對生產活動有了更高的要求和更遠的期待。從一開始的以追求量為主的要求逐漸轉變成要實現質與量的并存的目標。這一轉變意味著我們需要將更安全、更準確、更高效的生產設備投入到生產過程中，再輔以高新的操作技術，來實現質與量的飛躍。通過調查發現，目前生產活動中所使用的進排料反應裝置仍存在一些不足，例如自動化控制程度不高，對資源的有效利用不夠，生產效率有待提高等。而近年來PLC與傳感器技術的發展，提供給了我們一個去改善這些不足的方向。

2.結構組成

加熱加壓罐進排料裝置主要由啟動按鈕SB1、停止按鈕SB2、下限液位傳感器LE2、溫度傳感器TE、壓力傳感器PE、上限液位傳感器LE1、排氣電動閥M1、進料電動閥M2、增壓電動閥M3、排料電動閥M4、電阻加熱器R組成。其結構組成如圖1所示。

3.工作原理和工藝過程分析

加熱加壓罐進排料裝置工藝過程包括進料、加壓、加熱、排料這四個階段。

1）初始狀態，四個傳感器LE1、PE、TE、LE2和電阻加熱器R均處于斷開狀態，四個電動閥M1、M2、M3、M4處于關閉狀態。

2）檢測下液位、溫度和裝置內部壓力是否都小于設定值，若是，則接通電源，按下啟動按鈕SB1，此時排氣電動閥M1和進料電動閥M2工作，開始向裝置內進料。當液位上升到上限位置時，上限液位傳感器LE1動作，使得排氣電動閥M1、進料電動閥M2關閉。

3）根據生產需要設定延時時間30 秒，30 秒后增壓電動閥M3接通，氮氣開始進入罐內，提高裝置內部壓力。當壓力上升到設定值時，壓力傳感器PE開始動作，增壓電動閥M3斷開。

4）此時罐內溫度一定低于要求值，應接通電加熱器R的電源，開始加熱。當罐內溫度上升到設定值時，溫度傳感器TE開始動作，斷開電加熱器R的電源，同時開始計時，設定保溫時間8分鐘，在此時間內罐內溫度保持穩定，通過對電加熱器R的通斷控制來實現。

5）保溫時間到后，排氣電動閥M1接通，使罐內壓力降低到初始值，保持排氣電動閥M1接通，同時排料電動閥M4打開，開始向外排料。直到液位降低到下限位置時，下限液位傳感器LE2斷開，使得排氣電動閥M1、排料電動閥M4電源斷開，整個系統恢復到初始狀態，開始下一工作循環。

4.控制系統設計

控制器采用三菱公司型號為FX2N-16MR的可編程序控制器，PLC控制器接線圖如圖2所示，SB1為啟動按鈕，SB2為停止按鈕。

5.結束語

1）可編程邏輯控制器的運用，可以用簡單的程序完成復雜的邏輯控制，同繼電器控制系統相比具有可靠性高、控制邏輯容易改變、外接線簡單等特點。與計算機技術相結合后，還能實現模擬量、運動和過程控制以及數據處理及通信。

2）傳感器技術的應用，起到了信息采集的作用，將采集到的信息轉換成數字電信號進行傳輸，然后由應用計算機技術即時地處理、存儲、顯示和控制這些數據，并反饋到PLC控制器上，實現對生產過程的自動化控制。

3）該裝置的結構布置能很大程度的提高資源的利用率，在保證系統穩定性、準確性和快速性的同時也節約了不少的人工成本，提高了生產的效率。該裝置生產成本較低，具有很好的經濟和實用性，可實現量產及推廣。

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基金項目：

湖州師范學院/湖州師范學院求真學院2018年大學生創新創業科研訓練及實驗室開放項目，NO.148。

作者簡介：

陳哲琪（1997-01），男，湖州師范學院工學院，本科，機械電子工程專業。