PLC在鋼包烘烤器中的應用

摘? 要：隨著裝備技術的迅猛發展，針對繼電器控制系統體積龐大、接線復雜、可靠性差、維修困難等缺點，PLC以其運行可靠，受到越來越多的廠家青睞，工業應用日益廣泛.其替代繼電控制系統已是大勢所趨.

關鍵詞：繼電控制? 程序? PLC? 檢測

一、簡介：

興澄特鋼鋼包烘烤器由于采用繼電器接點控制線路，受環境的影響，穩定性差，故障不斷，加之其線路的復雜，維修費時、費力，極大的影響生產節奏，因設備故障造成的直接損失達幾十萬元。

自更改為PLC以來，連續運行幾年無故障，帶來的經濟效益可觀。本文以其中一臺鋼包烘烤器為例，具體闡述其電路改造的步驟。

二、烘烤器的控制過程：

原來的鋼包烘烤器采用的是繼電控制線路（圖略），所有控制對象均靠手動實現，包括氣閥、風機、點火等，由此帶來的問題是：費時、費力且安全性能差，往往是其中某個運轉設備產生故障而導致無法正常使用，如操作人員不及時發現則易產生安全隱患，經研究決定對原控制電路進行改革，采用性價比較高的西門子產品S7-200進行。

圖1-1所示為鋼包烘烤器的整個工作流程，改后的PLC控制電路也以此邏輯為基準實現其動作過程：

假使現鋼包已坐位（起重機吊放于烘烤架），合上各電源開關，點動開啟烘烤小車，使帶噴嘴的圓形烘烤蓋緊貼于鋼包口，按下啟動按鈕，這時燃油電磁閥打開，開限位動作后點火槍開始點火，火焰檢測器檢測到信號（點火成功），鼓風機開始啟動，正常后引風機啟動，對鋼包內實施噴火。接下來出風口氣動閥開始動作，風壓從左右風管同時引入，使噴火得到助燃，對鋼包實施烘烤，當鋼包溫度達到預先設定的溫度值，報警器發出警報，提示烘烤結束，同時燃油閥、鼓風機、引風機、風閥失電，操作人員點動開啟小車，使車退回原始位。整個烘烤過程結束。

在烘烤自動啟動過程中，如遇到燃油閥未開到位、點火槍沒點著火、鼓風機故障、引風機故障、風閥沒動作（無限位反饋信號）、烘烤超溫等非正常情況，系統將在3-10S（視具體環節而定）后發出故障聲光報警，同時PLC內部復位，待維修人員故障排除后才能進行下一次的重新啟動過程。

三、PLC的控制電路梯形圖：

電路設計按原操作順序進行編程，并同時兼顧了使用和維修兩方面，即既要使用安全方便又要能使單體設備在維修狀態下獨立運行，因此在設計時設置了自動和手動功能轉換：在自動模式下按啟動按鈕即可完成整個烘烤過程，切換到手動模式時啟動按鈕不起作用，而其他按鈕也只在手動模式時才能控制設備（烘烤小車除外），這樣可以提高整套設備的安全可靠性。圖1-2、圖1-3是該控制電路的梯形程序圖：

圖中M0.0 、M0.1、M0.2是PLC內部繼電器，其中M0.0是外界必須滿足的基本條件（使能信號），包括燃油和壓縮空氣的足夠壓力以及所有電氣開關都應合上，M0.2是一個程序的結束信號，相當于外部操作面板的停止按鈕。故障報警后系統也靠它回到初始狀態。梯形圖中的輸入輸出點已通過符號表改為了中文顯示（比較直觀一點），所有運行步驟均采用聯鎖控制，保證在前一級條件未滿足的情況下（故障狀態），后一級程序無法繼續運行，并進行聲光報警以及時通知操作人員，同時程序自動復位保證安全。圖1-4是故障時程序控制步驟：

四、PLC的I/O點地址分配：

表1是S7-200內部地址分配表：

由表可以看出，外部信號使I/O點需要22路輸入及6路輸出，這在PLC型號的選用上是很重要的。安裝時的外部控制元件也完全按此表與PLC進行逐一連接。

五、PLC的選用、安裝與調試：

PLC的選用：作為新型的電子控制元件，其使用環境要求較高，必須防塵、防潮、防干擾，并且本身應可靠接地， 主機的選用根據烘烤器輸入輸出點的需要選用了S7-200的226系列，它能提供多達24個輸入點數和16個輸出點數，相對于編程需要的22個輸入點以及6個輸出點， 226系列基本符合，另外主機除了能提供基本點數外還稍留余地，供將來程序擴展及維護使用。用戶程序采用計算機編程，完成后通過PLC的RS485通訊接口與計算機的RS232通信口相連，通過PC/PPI電纜建立通訊，進行程序的上傳和下載。

電器元件的選用：外殼采用了密封性能優良的電氣控制柜，導線使用塑料絕緣軟控制線（BVR），為了使硬件故障率降到最低，與之配套的繼電器采用歐姆龍的MY2NJ小型繼電器（帶指示燈），動作狀態直觀，接觸器采用了西門子的3TB與3TF系列，雖然價格相對于其他廠家產品偏高，但西門子產品動作可靠，系統穩定性高，且使用壽命也大大延長，因此性價比還是很高的.

安裝：在干凈的備件房進行，依照電器柜布局圖逐一安裝設備，首先安裝繼電器接觸器開關等，然后安裝PLC，最后進行柜內布線，相關電器設備都加裝了接地線保護，整個控制柜外觀整潔，布線合理，符合電氣標準。

調試：在生產現場進行，主要測試每個繼電器動作是否可靠， PLC的輸入輸出是否正確，程序是否完善，故障報警是否靈敏等。另外接觸器應能承受足夠的負載電流。

六、結論：

PLC是電氣領域的一個巨大進步，其安全可靠性是傳統繼電控制線路所無法比擬的。整機通過改裝，效果明顯，故障率直線下降，改裝后的機器迄今為止還沒有發生過控制方面的故障，不光是節約了維修成本，更主要的是解決了一直制約生產節奏的重要問題，使連續生產得到有力保證。

參考文獻

[1]可編程序控制器應用教程（臺方主編2001年12月中國水利水電出版社）

[2]臥式烘烤器電氣原理圖 （楊雪來主編1997.4無錫蘇星南華電工器材有限公司）

[3]S7-200，PLC應用論文集（西門子公司2002年4月出版）

作者簡介：

鄧飛龍（1987.02—），男，漢族，籍貫：江蘇江陰，職稱：工程師，學歷：本科，研究方向：自動化技術。