智能廢料處理設(shè)備的控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：固廢處理行業(yè)具有環(huán)保+循環(huán)經(jīng)濟(jì)減排屬性，廢料處理設(shè)備主要是變廢為寶，處理一些金屬邊角料，將其壓縮成幾何形狀然后打包運(yùn)輸，可節(jié)約金屬原材料、運(yùn)輸?shù)娜肆统杀尽Ｆ匠Ｇ懈罱饘俸罅粝碌慕饘龠叄驗(yàn)槠洳灰?guī)則的形狀導(dǎo)致將其放在金屬回收堆或者垃圾處理都合適，而且金屬尖銳容易出現(xiàn)安全問(wèn)題。智能廢料處理設(shè)備在碳中和工業(yè)中占有重要地位，減少了冶煉金屬產(chǎn)生的二氧化碳。智能廢料處理設(shè)備采用節(jié)能的液壓傳動(dòng)完成驅(qū)動(dòng)，全過(guò)程用PLC自動(dòng)控制。該設(shè)備將成為碳中和背景下環(huán)保行業(yè)的新型設(shè)備。

關(guān)鍵詞：碳中和 PLC 液壓系統(tǒng)

一、廢料處理設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

廢料處理設(shè)備是‘碳達(dá)峰，碳中和’工業(yè)生產(chǎn)必不可少的智能機(jī)械裝置，構(gòu)建新型的液壓自動(dòng)化控制系統(tǒng)。按照主機(jī)部分可以分為六部分，分別為機(jī)體、鎖緊機(jī)構(gòu)、機(jī)蓋、側(cè)門、主缸、側(cè)缸。

廢料處理設(shè)備的核心是動(dòng)力系統(tǒng)，動(dòng)力系統(tǒng)由液壓驅(qū)動(dòng)。動(dòng)力系統(tǒng)由七個(gè)部分組成，分別是油箱、油泵、控制閥、電氣系統(tǒng)、管道系統(tǒng)、電控箱、電機(jī)組。

工作主要過(guò)程如下：物料從運(yùn)輸帶運(yùn)輸達(dá)到壓縮箱內(nèi)，輸入信號(hào)傳遞給PLC，PLC控制液壓缸運(yùn)動(dòng)，主壓頭進(jìn)行加壓，將物料壓緊進(jìn)行一級(jí)二級(jí)壓縮。壓縮完成后打開(kāi)邊門，壓縮過(guò)后的廢料塊在壓頭卸荷后的壓力下隨著運(yùn)輸帶通過(guò)邊門，然后側(cè)門打開(kāi)。金屬?gòu)U料就完成了一次工藝壓縮流程，廢料形成束塊，濾渣濾液流出。其步驟如下：

1、加入物料，盒蓋封箱，形成封閉環(huán)境，使物塊開(kāi)始?jí)嚎s，機(jī)蓋蓋上旋轉(zhuǎn)的過(guò)程能使物料進(jìn)行初次壓縮，廢料處理設(shè)備的室內(nèi)高度就為物料壓縮后的束塊（完成壓縮的物料快）高度。

2、第一級(jí)壓頭加壓，對(duì)橫向方向持續(xù)加壓。壓頭行程有限位開(kāi)關(guān)，就是物料到達(dá)束塊寬度的位置時(shí)停止，完成第二次壓縮。

3、第二級(jí)壓頭加壓，對(duì)豎向方向持續(xù)加壓。在高壓環(huán)境中繼續(xù)加壓，進(jìn)行再次的壓縮，對(duì)束塊進(jìn)行第三次壓縮，使其能夠成為密度較低的束塊，當(dāng)達(dá)到最高壓力時(shí)停止壓縮。

4、壓縮完成后開(kāi)啟側(cè)門，使束塊能夠從壓縮室出來(lái)，卸荷后打開(kāi)出包門，束塊就能通過(guò)卸荷后的壓力通過(guò)側(cè)門。

5、側(cè)門關(guān)閉，機(jī)蓋打開(kāi)，這次的物料壓縮工作結(jié)束，準(zhǔn)備進(jìn)行下一次的物料壓縮。

二、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

廢料處理設(shè)備采用液壓傳動(dòng)作為動(dòng)力，液壓泵用節(jié)能、平穩(wěn)的橫壓柱塞泵。系統(tǒng)由調(diào)壓、卸荷、調(diào)速、順序等回路組成。液壓系統(tǒng)如圖1所示。

三、PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該設(shè)備動(dòng)作如下：運(yùn)輸帶送料主液壓缸開(kāi)始快速壓縮主液壓缸慢速下壓物料壓縮完畢后主液壓缸快速返回推料液壓缸推出物料推料缸返回運(yùn)輸帶運(yùn)走物料。根據(jù)工況及I/O點(diǎn)數(shù)、儲(chǔ)存量和特殊功能、系統(tǒng)復(fù)雜性和控制輸入輸出的點(diǎn)數(shù)選西門子S7-200。

設(shè)計(jì)的控制有手動(dòng)控制和全自動(dòng)循環(huán)兩種控制方式。

1）手動(dòng)控制方式：每個(gè)按鈕單獨(dú)控制一個(gè)階段，方便查找故障問(wèn)題和定期的維護(hù)維修工作。

2）全自動(dòng)控制方式：只需按啟動(dòng)鍵和停止鍵即可完成整個(gè)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程，按下啟動(dòng)按鈕以后，在設(shè)定的次數(shù)以內(nèi)進(jìn)行工作，或者不停的進(jìn)行工作，直到按下按鈕。

設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)擁有手動(dòng)控制和全自動(dòng)循環(huán)兩種控制方式，如圖2所示。

圖中設(shè)計(jì)了基本的啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、總電源開(kāi)關(guān)按鈕、主缸伸縮和收放的按鈕、單步控制其行動(dòng)、急停按鈕等。當(dāng)按鈕按下之后會(huì)在相應(yīng)的燈處亮起已確認(rèn)功能是否啟動(dòng)。在緊急狀態(tài)還可以按下急停按鈕停止整個(gè)液壓缸的動(dòng)作。

四、結(jié)語(yǔ)

廢料處理設(shè)備是集成了機(jī)電液一體化的智能自動(dòng)化設(shè)備，相互控制相互驅(qū)動(dòng)。利用廢料處理吸收二氧化碳，符合國(guó)家的環(huán)保政策。采用PLC控制廢料處理設(shè)備能夠非常有效的控制，并且使用液壓驅(qū)動(dòng)的話能具有很好的傳動(dòng)穩(wěn)定性，高效率、低功耗、自控化、監(jiān)控一體。該系統(tǒng)采用了節(jié)能環(huán)保系統(tǒng)，體積小，精度高，相應(yīng)快。

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作者簡(jiǎn)介：

周小鵬（1970—），男，漢族，重慶合川區(qū)人，重慶科技學(xué)院 副教授碩士，主要從事液壓控制系統(tǒng)的科研、教學(xué)工作。