西門子PLC 在立式壓濾機電氣控制系統中的應用分析

任 彬，姚福江，劉彥偉，耿 欣，黃新建

（山東能源裝備集團魯中裝備制造有限公司，山東 泰安 271000）

目前，在立式壓濾機設計過程中，需要對可編程控制器加以引用，也被稱之為PLC。在電氣控制系統的實際運行過程中，通過對西門子PLC 加以應用，可以為系統控制提供有力依據。在具體工作中存在許多功能指令，所以不僅要確保其功能靈活，而且問題相對較少，可以有效落實維修保養工作，并確保系統具有較強的抗干擾能力。對此，技術人員應對電氣控制系統中西門子PLC 的應用展開分析，采取有效的應用對策，以此來全面提升西門子PLC 應用水平，進一步保證電氣控制系統的安全穩定運行。

1 壓濾機概述

壓濾機設備可以有效實現固液分離，可以有效實現間歇性操作，不僅結構簡單，而且使用方便，可以在化工、冶金、煤炭、輕工、食品以及制藥等領域得到廣泛應用，而且對紡織、皮革、造紙、制藥以及印染等城市生活污水處理、工業廢水等領域十分適用，可以有效分離固液兩相。對于立式壓濾機而言，其主要在固體、液體分離工作中應用，和其他分離設備相比，在對立式壓濾機進行使用后，可以使含固率和固液分離效果得到提高。針對固液分離原理進行分析，需要采用過濾介質有效輔助混合物的過濾處理，將固體有效滯留在濾布上，并在堆積后可以形成相應的過濾泥餅。對于濾液，其可以在濾布中透過，并獲取純液。在此過程中需要注意，濾布選型對過濾效果具有直接影響。在實際使用立式壓濾機時，濾布可以有效發揮作用。現如今，比較常用的濾布主要采用超高分丙綸加以紡織，結合其材質可以具體劃分為維綸、滌綸、錦綸等?，F如今，無論哪一行業都存在固液分離需求，比較常見的便是鋰電新能源企業物料處理工作，伴隨科學技術的持續優化，智能化控制的壓濾機也應用到更多行業當中。

1.1 立式壓濾機工作原理及控制系統組成

對于立式壓濾機而言，其工作原理相對簡單，具體來說需要將混合物流過濾布，并通過氣壓或水壓、固液重力以及泵壓力等作用，使固體能夠在濾布上停留，并靜壓過濾過濾泥餅，濾液則在過濾液中有效滲透，以此來形成不含固體的純液。結合壓濾機的功能，可以將系統組成部分具體劃分為控制系統和執行系統。首先，對于相關壓力動作的執行系統，其具體包括液壓系統以及電氣拖動系統，用戶應結合壓力介質對相關工藝參數進行合理設置。其次，控制系統可以對壓力動作控制執行，其核心為PLC，需要對具體的采樣和保護等器件進行配置，同時還包括相關的外圍部件，如編碼器、接近開關、壓力變送器等。通過壓濾機進行壓濾，其具有較高的控制量，具體包括執行機構的壓力大小、動作方向和速度等。對于采樣信號，其涉及多個參量，包括流速、壓力以及溫度。PLC 可以使硬件改動得到減少，并提高壓濾機控制效果，充分發揮出PLC 的優勢。目前，該類控制系統可以有效替代繼電器的邏輯控制系統，可以充分實現閉環控制，使立式壓濾機性能得到有效提高，保證壓濾機的工作可靠性，使設備在現場的調試任務量得到減少。

1.2 立式壓濾機關鍵技術控制要求

針對立式壓濾機展開分析，其常規工作模式具體包括兩種類型，分別為長程序控制和短程序控制。

首先，當工作模式采用長程序控制方式時，其具體包括以下環節。第一，需要進行過濾處理，并合攏濾板，將物料懸浮液有效泵入。第二，需要有效實施隔膜擠壓，確保油缸壓力能夠達到上限設定值，然后停止運行，使其能夠有效擠壓成濾餅。第三，需要對濾餅進行洗滌，并打開保壓和濾液閥，在開啟洗滌閥后，可以啟動洗滌泵，對濾餅有效進行清水洗濾。第四，需要在二次隔膜進行擠壓，并對濾餅重新擠壓，關閉保壓和排污閥，并打開解壓閥，關閉回水閥，開啟擠壓泵。第五，應吹干濾餅，關閉保壓閥、排污閥、母液閥、洗滌閥以及入料閥，然后將干燥閥和封包閥打開，使用高壓風進行吹干，使濾餅上的少量水分被帶走。第六，排出濾餅和洗滌濾布，需要打開板框，使濾餅由兩側落下，然后進行卸料，并對濾布進行洗滌。在完成卸料工序后，壓濾機將停止運行，此時需要將手動閥關閉，并將總開關切斷。

其次，對于短程序控制工作模式，其環節如下。第一，需要進行過濾處理，并合攏濾板，將過濾開啟。第二，需要有效進行隔膜擠壓，然后吹干濾餅。第三，排出濾餅和洗滌濾布。

2 西門子PLC 的技術特性和工作原理

2.1 技術特性

結合我國市場發展情況進行分析，德國的西門子公司對可編程控制器進行了有效生產，即PLC，具有良好的發展前景。目前，無論是印刷，還是化工和冶金等行業，對其均有著較高需求。西門子公司有著許多的PLC 產品，尤其是西門子S7 系列，其優勢十分明顯，不僅體積較小，速度較快，而且網絡通信能力較強。與此同時，S7 系列PLC 產品可以具體劃分為微型、高性能要求以及小規模性能要求等。西門子企業在對PLC 進行生產時，可以對現代化工藝技術以及大規模集成電路加以引用，對比傳統電路要更加簡便以及便捷，功能強大，性價比也相對較高，在實際設計和引用過程中可以使人員工作壓力得到降低，使其能夠更好地掌握和應用PLC[1]。從本質角度分析，西門子企業生產的PLC，可以使微電子、通信以及計算機等技術得到有效融合。PLC 具體包括兩種狀態，分別為運行和停止，前者可以對應用程序加以執行，后者則可以編制和修改程序。所以，在PLC 持續循環過程中，需要做好通信和內部處理工作[2]。

2.2 工作原理

西門子PLC可以有效實現工廠的交直流傳動控制、可編程控制器PLC、過程檢測儀表、低壓電氣標準產品，并為客戶提供全方位的技術服務，使產品銷售量得到提升。針對西門子PLC 的基本控制電路，其控制系統核心為接觸器、繼電器，需要對常規控制電器的動作執行要點進行掌握，對其執行特點加以控制，熟悉分析與設計繼電接觸控制電路。繼電器裝置比較簡單，可以利用磁場對開關有效進行控制。具體而言，繼電器可以將另外一個電源開關進行關閉，使其有效隔離。對于PLC 控制系統，其只對一個用戶界面進行設置，并要采取安全和方便的方法，有效中斷機器操作以及遠程硬件訪問[3]。

3 PLC 工作方式

3.1 掃描過程

對于PLC 掃描過程，在掃描周期內，PLC 程序可以完成各種動作指令的控制，可以對內部指令進行判斷，并利用外部接口加以通信，對外部信號充分采集，準確計算與判斷，對動作執行程序加以運行。針對用戶應用層當中的軟件部分，動作指令主要為輸入信號采樣以及輸出刷新，并要結合用戶的運行程序，對機構控制指令加以執行。在工作周期當中，PLC 可以在相應周期內反復與持續執行上述動作。

3.2 輸入信號采樣階段

通過實時采樣外部信號，可以全面保證系統的安全穩定運行。在此過程中通過對傳感器加以使用，可以有效轉換電流、電壓、壓力以及溫度等信號，使其能夠轉變成電信號，并向PLC 的固定單元中進行傳輸。在此期間，PLC 可按照具體周期在映象區當中依次存入輸入信號。在這一階段完成之后，系統可以自動執行后續任務，并對周期數據進行采集，并在下一周期實現自動更新。

3.3 用戶程序執行階段

在實際應用PLC 時，梯形圖是比較常見的編程語言，其有著直觀和簡便等優勢。相關用戶想要使指令得到完成，通常應在梯形圖當中，按照PLC 的具體執行順序有效分解各個動作。PLC 在對梯形圖程序執行的過程中，需要按照由上到下和由左向右的順序，有效運算梯形圖當中的邏輯。除此之外，可以結合運算指令，對主控存儲區的狀態位有效刷新。

3.4 輸出刷新階段

在完成以上步驟后，PLC 可自動刷新輸出映像寄存器。從其內部電路來看，主控芯片可以結合輸入與輸出口的實際狀態，有效刷新內部輸出儲存的電路。與此同時，還可以通過輸出電路對執行機構的相關動作有效執行。在此過程中，如果用戶對相關操作執行中斷，則可以使PLC 的中斷質量得到觸發，該指令的優先級對比其他運行指令相對較高，所以可以得到立即執行。

4 西門子PLC 在壓濾機電氣控制系統中的應用

4.1 控制系統主電路

在實際劃分壓濾機電路時，需要從電機入手展開設計。一般來說，立式壓濾機通常對4 個電機進行安裝，其中一個可以在壓濾機當中的液壓系統油泵進行應用，合攏松開控制濾板，一個則用來往復拉板濾板卸料，最后兩個需要安裝在擠壓泵、進料泵之中。

4.2 PLC 外部接線設計

通過結合相關實踐可以發現，中央處理器是PLC當中的一項核心器件，需要合理對其加以選擇。所以，工作人員在實際應用西門子PLC 的過程中，需要對CPU 研究加大重視。例如，當傳感器電源為24V 時，其能夠輸出600mA 電流，并根據相應計算進行分析。工作人員在具體設計時，應對輸出電氣觸點容量加以保證，有效控制電壓范圍，其中直流電源需要維持在5V～30V，交流電源同樣需要維持在5V～30V[4]。

4.3 PLC 的類型選擇

現如今，在電氣控制系統運行過程中，其功能要求不斷提高，需要充分研究系統運行的經濟成本、有效性以及效率。例如，在應用西門子S7-1500 系列的PLC 時，需要對主機加以應用，以此作為電氣控制系統，采用CPU1511 對整體系統加以控制。由于控制系統比較繁瑣，而且其輸入與輸出端口相對較多。與此同時，該類PLC 的拓展性較強，所以可以通過人機交互界面對相關操作加以完成，并使其工作效率得到提升。在此過程中需要注意，工作人員需要明確生產工作的具體要求，有針對性的改造系統，合理運用遠傳技術，向電腦有效傳遞壓濾機工作狀態數據，使操作人員可以明確壓濾機的實際運行情況。除此之外，還可以在系統當中對機旁手動開關進行安裝，使工作人員能夠正確操作立式壓濾機，包括壓緊以及拉板等，除了可以使實踐工作效率得到提升，還可以使現場人員安全得到有效保障。

4.4 PLC 調試

隨著我國科學技術理念的不斷創新，各企業對生產也有了更高要求，所以需要有效改造壓濾機PLC。在此背景下，工作人員應根據實際工作需求，對PLC有效進行調試。首先，需要壓緊濾板。操作人員需要按下濾板上的壓緊按鈕，并要對液壓站的油泵電機接觸器進行接通，不僅可以保證液壓站電機的穩定運行，還可以對電磁閥動作加以控制和壓緊。通過油缸壓力，可以有效推動板前進。其次，當壓濾機為保壓狀態之后，可以對進料啟動按鈕按下，有效保證進料泵的穩定運行，完成壓濾機的進料過程。再次，需要松開濾板，運行液壓站電機，將電磁閥動作松開，退回推進板。最后，需要完成卸料自動操作[5]。

4.5 注意事項

首先，當壓濾機的自動拉板卸料過程遇到阻礙時，其與推進板未有效推到位有關，或者其設計位置與工作需求不符，因此無法為PLC 提供信號，使拉板或者取板等工作開展受到阻礙。在對此問題進行解決時，需要按“濾板松開”，將推進板有效推到位，并接通松開限位開關，或者可以將接近開關的位置加以改變。其次，液壓站的電動機保護存在錯誤動作，其與電動機的保護值過小有關，需要相關工作人員對實際工作情況進行充分了解，并科學合理地進行調節。再次，需要對濾布規格進行檢查，判斷其是否與工藝要求相符，檢查其是否存在破損問題，確保平整的安裝濾布，禁止有折疊現象。在使用新的濾布前，需要對其進行縮水處理。最后，在進行過濾操作時，應將進料閥緩慢打開，并在一定時間后再完全打開進料閥。

5 結語

綜上所述，相關技術人員需要結合壓濾機電氣控制系統的運行情況，對西門子PLC 的應用方案合理制定，明確具體的應用要點，從而有效保證立式壓濾機電氣控制系統的安全穩定運行。