基于PLC的地埋式垃圾壓縮裝置控制系統的設計

周曲珠 宋齊祥

摘要：垃圾壓縮裝置可以將垃圾壓縮后再進行運輸，減少占用空間，提高運輸效率，液壓式垃圾壓縮裝置因其輸出力大被普遍應用于垃圾處理中。將地埋式垃圾壓縮裝置設計成PLC控制是當前控制的趨勢。文章對地埋式垃圾壓縮裝置的結構和液壓系統進行了介紹，對其PLC控制進行了設計，包括對PLC控制的硬件系統及控制程序進行了設計，同時用MCGS軟件進行組態模擬的設計以便于進行現場運行的監控，提高設計的可靠性。

關鍵詞：垃圾壓縮;裝置控制;PLC;MCGS;系統設計

中圖分類號：TP273?????????? 文獻標志碼： A

Abstract：The garbage compression device can Improve transportation Efficiency because it can compress rubbish to reduce occupancy .The output force of the garbage compression device driven by hydraulic pressure is large，Therefore， this type of garbage compression device is widely used in garbage disposal. It is a trend to design a buried garbage compression device controlled by PLC.First，the structure and hydraulic system of the buried garbage compression device is the paper introduced in this paper， and then introduce the design of t PLC control system.，Including the design of hardware system and control program of PLC control. At the same time， MCGS software is used to design the configuration simulation in order to monitor the field operation and improve the reliability of the design.

Key words： garbage compression;device? control ; PLC，;MCGS;system design

0.前言

近幾年來，伴隨著城市規模不斷變大，經濟水平不斷提高，人口的數量也在不斷增加，由此在城市中日常生活中所產生的垃圾也日益增多。據相關單位統計，從我國的城市垃圾處理站到居民生活點的距離大概在40 km以上，如果垃圾不進行壓縮，運輸時的虧載現象會使得垃圾運輸成本增加，有統計介紹垃圾的運輸費用在垃圾處理費用中占很大比例，甚至在一些發達的國家中垃圾運輸的成本已經占到了總成本的70%以上。因此，有效壓縮垃圾，減少垃圾運輸時的體積，降低垃圾的運輸成本和土地成本，提高垃圾的運輸效率對降低垃圾在運輸中所產生的費用有實際價值。

1、垃圾壓縮裝置的基本結構介紹

目前垃圾壓縮裝置類型按驅動方式分，有液壓式、氣動式、電動式、機械式。液壓驅動式垃圾壓縮裝置具有輸出壓力大且運行平穩的特點。

圖1為液壓式垃圾壓縮裝置的基本結構圖。液壓式垃圾壓縮裝置主要由舉升架、壓縮箱體、液壓推鏟、液壓泵站、油缸組成。舉升架是用來支撐整個壓縮裝置的部件，控制整個裝置的升降;壓縮箱體用于壓縮和存放垃圾，其中液壓推鏟直接與垃圾接觸，負責壓縮垃圾;液壓泵站是整個裝置的動力來源，它負責給整個裝置提供動力，油箱是存放液壓油的部件，為液壓泵站提供液壓油。

2、垃圾壓縮裝置的控制系統設計

2.1垃圾壓縮裝置的控制要求

垃圾壓縮裝置控制系統的總體要求是：進料口處于關閉狀態，箱體處于地下，壓板處于起始位置，出料口處于關閉狀態，警示燈處于熄滅狀態。具體要求如下：

（1）當進料口處按鈕開關閉合時，電機正轉，進料口打開;當開關斷開時，電機反轉，進料口閉合。

（2）箱體底部的重力傳感器監測箱體內垃圾的重量，當重量達到壓縮的標準重量時啟動液壓泵;在箱體頂部有一個接近傳感器，當垃圾到達頂部而重量未達到壓縮標準時，同樣會啟動液壓泵，液壓泵啟動后液壓桿開始工作壓縮垃圾。

（3）當垃圾壓縮好后警示燈打開。

（4）當運輸車輛來時，運輸人員按下啟動按鈕，箱體下端的舉升架工作，當達到指定高度時（與運輸車輛貨箱下端齊平），出料口的電機開始工作，電機正轉，出料口打開，液壓桿繼續向初始方向工作，把垃圾塊推送到貨箱，

（5）推送結束后，液壓桿縮回，回到起始位置，出料口電機反轉工作，出料口閉合，舉升架下降回到起始位置。（從壓縮到推送再到舉升架下降的過程中進料口電機不能工作，進料口不能打開）

系統運行期間的動作過程如圖3所示：

2.2? 垃圾壓縮裝置控制系統的I/O地址分配表和外部接線圖

垃圾壓縮裝置控制裝置的硬件由以下幾個部分組成：可編程控制器（PLC）、電機、液壓泵、液壓缸、舉升架、單向閥、油缸、箱體、啟動按鈕、急停按鈕、綠色指示燈、壓力傳感器、接近傳感器、蜂鳴器報警等部件組成，其I/O地址分配表如表1和表2所示。

根據垃圾壓縮裝置控制系統的I/O地址分配情況選擇用三菱FX3U-32型CPU，并繪制PLC外部接線圖，如圖4所示：

2.3 PLC控制程序的設計

PLC程序是控制系統的核心，在根據控制要求合理分配好輸入輸出地址并繪制出外部接線圖之后就需要編寫控制程序，本設計選用的是GX works2編程軟件，它是三菱電機公司開的編程軟件，該軟件有項目管理、編寫程序、模擬運行、和修改程序等功能。其主要功能如下：

可通過助記符、列表語言和符號來編寫PLC程序。

可以編寫PLC程序，并且可以儲存、打印。

可在串行系統中與PLC進行通信、文件傳送、操作監控以及各種調試。

可以脫離PLC進行仿真調試。

其頁面如圖5所示，圖6是控制舉升架與出料的程序。

2.4 基于MCGS設計可監控的人機界面

MCGS（Monitor and Control Generated System ，通用監控系統） ，是一種應用于嵌入式計算機監控系統的組態軟件，能快速構建工業現場的運行界面，擁有一個模擬運行環境，可以對組態后的工程進行模擬測試，方便用戶對組態過程的調試，圖7是監控界面，可以用MCGS構建垃圾由進料到達進料口之后被倒入垃圾壓縮箱，是否達到要求并被壓縮以及隨后的垃圾壓縮箱被舉升出地面，最后送到運輸車的全過程。

結論

垃圾的產生量隨著城市規模的增大而增多，需要集中散落在各個點的處理，為提高運輸效率，節約處理成本，垃圾壓縮裝置體現其很大的作用，合理設計和監控垃圾處理設備也有其重要意義。

用PLC對垃圾處理過程進行控制提高了自動化程度，可操作性強。

用MCGS組態軟件將各個模塊進行組合設計在一起進行工況的模擬和監控，既節約成本，也提高了設計的可靠性。

參考文獻

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[2]呂愛華，《電控制與PLC應用技術技術》[M]，北京：電子工業出版社，2015年5月

[3]周曲珠編著，《圖解液壓氣動技術與實訓》[M]，蘇州：中國電力出版社，2015年 1月

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[6]吳家龍等，基于PLC控制的工業自動化生產線的設計[J]，制造技術與機床，2019（5），P153～156

作者簡介：周曲珠 （1966-），女，湖南攸縣人，教授，蘇州經貿職業技術學院，主要從事機電類專業教學和研究工作。