用PLC实现立式压滤机的全自动控制

作者：    来源：自动化应用

欢迎访问e展厅 展厅 3 压缩机/分离/过滤机械展厅 压缩机, 空气压缩机, 过滤器, 滤清器, 滤油机, ... 压滤机是固液分离设备的一种。其中立式压滤机由于具有占地面积小、过滤面积大、过滤能力可调节以及对物料的适应能力较强等诸多优点，被广泛应用于矿山、冶金、化工、医药和食品等行业中。金川集团公司下属的机械制造公司参照芬兰LAROX 公司的压滤机设备，在1992 年成功仿制出25 m2BAZG25 型自动压滤机，在使用中不断进行改进和完善，逐步形成定型产品，不仅在金川集团大量投入使用，还销往国内其他冶金、化工企业，近年来更是远销俄罗斯等周边国家。其全自动立式压滤机采用PLC控制、触摸屏操作，相比老式压滤机效率大为提高，作业强度大大降低。 1 压滤机工艺流程及控制要求 1.1 工艺流程 全自动立式压滤机属于板框式压滤机，是分离悬浮液中固体与液体的设备，其工作原理是靠泵的压力、固液的重力、气压或水压的作用，在滤布（过滤介质）两侧产生压差，来实现固液分离，达到生产要求。全自动压滤机可分为2种工艺模式，即长程序控制工作模式和短程序控制工作模式。长程序控制工作模式有6个过程（见图1）：过滤，泵入物料悬浮液；一次隔膜挤压，挤压成形滤饼；滤饼洗涤，清水洗滤；二次隔膜挤压，重新挤压滤饼；滤饼吹干，高压风吹干，带走少量水分；滤饼排出与滤布洗涤，两侧落下滤饼、卸料，同时洗涤滤布。 短程序控制工作模式有4个过程（见图2）：过滤、隔膜挤压、滤饼吹干、滤饼排出与滤布洗涤。 1.2 控制要求 全自动压滤机控制系统的主要功能包括测试、手动、自动、参数设定、显示和报警故障诊断等。测试功能要求转换开关置位在测试位时，通过BCD拨码开关选择要测试的执行机构（如水泵、阀门等），可以单独测试选择的设备动作是否正常。手动功能要求当转换开关置位在手动位时，按压闭合、过滤、洗涤、挤压、吹干、卸料按钮启动相应的生产工序。自动功能要求转换开关置位在自动位时，按压程序启动按钮，压滤机从初始位置开始运行并自动连续工作。参数设定功能要求由操作人员控制的各个工艺时间，可以通过触摸屏进行调整，程序内部的时间控制，技术人员在授权的条件下可以进行调整。显示功能要求在压滤机闭合、过滤、洗涤、挤压、吹干、卸料等工序过程中，显示屏上显示相应的工作状态和工艺参数。报警、故障诊断功能要求在压滤机操作、运行过程中，当出现故障时发出报警信号并防止过滤机及其附属设备受到损坏，同时在显示屏上显示具体的故障点。 2 控制系统硬件组成 全自动压滤机控制系统主要由PLC与触摸屏HMI组成，配备以太网接口模块，可以方便地接入工厂控制网络。本系统PLC采用罗克韦尔公司的MicroLogix系列，触摸屏采用罗克韦尔公司的PanelView Standard系列人机界面产品。 全自动压滤机控制系统的输入信号包括操作选择、接触器和热继电器状态、阀门状态、接近开关、保护等53个开关量信号，输出信号包括报警输出、阀门开闭、电机控制、指示输出等28个开关量信号。 通过对检测、控制对象的分析和统计，系统硬件选择如表1所示 。 表1 系统硬件表 名称 型号 数量 控制器底座 1764-24BWA 1块 控制器 1764-LRP 1块 数字量输入模块 1769-IQ32 2块 数字量输出模块 1769-OB16 2块 通信扩展模块 1761-NET-ENI 1块 右终端 1769-ECR 1块 触摸屏 2711P-T10C4D1 1块 附件 通信电缆等 3 控制系统软件设计 3.1 主程序设计 根据全自动压滤机的控制要求，按照不同的功能要求把程序区分开来，在主程序中加以调用。对控制功能相同的一类设备进行模块化编程，在程序中需要时反复调用。模块化设计使程序的调试和维护简单方便，并使软件具有良好的可移植性和可扩展性。更重要的是，由于只有选中子程序时，才激活子程序，这样就可以减少扫描时间。根据控制要求，压滤机控制包含手动/自动运行模式，是一个典型的三态控制系统，通过控制柜面上的选择开关可以选中手动/自动/测试3种运行模式。控制柜面上设置了7个带灯按钮，用来选中长程序模式包含的各工作流程阶段并指示其运行状态。长短程序可以通过触摸屏上的按钮进行切换，程序中通过有条件的跳过清洗、二次压缩阶段来实现这一功能。主程序梯形图如图3所示。 3.2 报警保护 压滤机运行过程中，每一步动作都有其限制条件，并且存在许多连锁环节。为了防止压滤机及其附属设备受到损坏，在程序中考虑了各种故障状态，并根据故障的重要性，把报警情况分为3种级别：压滤机立即停车并报警；在预定的延时后，如果故障仍然没有消除，压滤机便停车并报警；压滤机不停车，只发出报警信号。 3.3复位按钮 压滤机控制柜面板上设置有复位按钮，通过这一个按钮实现3种复位功能，即报警复位、区间复位及初始状态复位。在程序中，通过按压复位按钮持续的时间来区分3种复位指令。按下复位按钮1s将复位报警输出，此时所有的报警状态位将被复位；按下复位按钮持续3s，将同时选中报警复位和区间复位，此时除报警状态位被复位之外，动作区间选中状态也将被复位；按下复位按钮持续6s，将同时选中报警复位、区间复位和初始状态复位，此时系统除执行报警复位功能和区间复位外，还将启动初始状态复位程序，机器将回到初始状态。梯形图见图 4 。 3.4 带灯按钮 为了提高系统运行的可靠性与安全性，压滤机控制系统采用柜面按钮、指示灯、选择开关与触摸屏画面双控制模式，形成了互为冗余的控制指令输入系统。柜面控制时，压滤机的工作流程阶段选择及指示是用对应的带灯按钮来完成的。在程序中用同一个指示灯标识对应工作流程阶段的4种不同的状态，即熄灭时表示设备不在此工作区间，常亮时表示设备正在此工作区间正常运行，慢闪时表示手动模式下选中此工作区间，快闪时表示设备正在此工作区间运行，但是有故障出现。梯形图见图 5 。 4 HMI显示系统 罗克韦尔公司开发的RSVicw MERSView Machine Edition™是RSView Enterprise系列中的第一个产品，运行于Windows XP/2000操作系统平台上。RSVicw Machine Edition功能强大，全功能的图形编辑、绘制、预制操作设备及动画能力,在开发过程中可以方便地进行测试运行,模仿运行效果,提供趋势图、数据记录、报警、安全限制、表达式等功能,与罗克韦尔自动化设备无缝连接,支持ActiveX和OPC技术。用它可以在触摸屏和上位机上建立动态显示窗口。在画面窗口中，通过对多种图形对象的组态设置，建立相应的动画连接，用清晰生动的画面反映机器控制过程。 监控系统主要实现的功能： (1)显示功能：工艺流程、测量值、设备运行状态、操作模式、报警等显示、画面调用。 (2)报警处理与故障诊断功能：纪录报警发生时间、故障内容等信息，并直观地显示在画面上，方便设备维护与故障排除。 (3)画面系统对系统料位参数进行修改，实现对系统自动/手动的切换。 (4)管理权限：实现不同级别的系统管理权限，普通操作员可以选择操作模式，控制机器运行，设置工艺参数等，管理员在身份确认后可以对特殊参数进行修改。 (5)操作控制功能：根据界面上的按钮可以对各条皮带进行操作，比如：启动、停止，对料位按工艺要求进行设定并对其进行选择。 5 结语 本系统使用性能优异的罗克韦尔公司PLC及HMI产品实现压滤机的全自动控制，使压滤机整个运行过程连续、稳定、可靠，通过触摸屏能监测到所有的工艺参数、设备的工作状况、阀门的开关状态，并且具备完善可靠的报警保护与故障诊断功能，控制系统展现出人性化的设计思想，在实际使用中深受用户的好评。 参考文献 [1] 何军.BLZG38 型全自动立式压滤机的开发设计[J] ．过滤与分离，2007，( 02) [2] David A.Geller.可编程序控制器原理与设计[M] ．北京：清华大学出版社，2006 [3] 宋伯生.PLC编程实用指南[M] ．北京：机械工业出版社，2006(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (9/19/2011)