試論P(yáng)LC在碳素生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

高 芳

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新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用，是提高碳素生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的重要保證。以往許多碳素生產(chǎn)廠商只關(guān)注經(jīng)濟(jì)效益，而忽視了對機(jī)械設(shè)備的檢修和升級，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備存在故障隱患，且不能被及時發(fā)現(xiàn)，不僅工作效率受到影響，而且生產(chǎn)出來的碳素產(chǎn)品質(zhì)量不高。將PLC技術(shù)應(yīng)用到機(jī)械設(shè)備中，可以實(shí)現(xiàn)對機(jī)械設(shè)備的自動化控制，確保機(jī)械設(shè)備能夠以高效、穩(wěn)定的狀態(tài)運(yùn)行。文章首先概述了PLC的控制原理和應(yīng)用優(yōu)勢，隨后就PLC的實(shí)際應(yīng)用效果展開了分析。

1 碳素生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備中PLC的控制原理

碳素廠機(jī)械設(shè)備是依靠機(jī)械部分與電氣部分共同運(yùn)作產(chǎn)生效率。機(jī)械設(shè)備作為外在機(jī)械部分的代表，應(yīng)注意實(shí)際操作，而電器部分主要在于PLC的內(nèi)部程序操作設(shè)置，由基礎(chǔ)的通信原理知識為手段，配合計(jì)算機(jī)的語言匯編功能，引用特定的技能函數(shù)，數(shù)字化模擬機(jī)械設(shè)備的操作運(yùn)行，并且通過碳素廠的實(shí)際境況，來設(shè)計(jì)相關(guān)程序?qū)崿F(xiàn)對硬件部分的功能操作，每一部分的指令設(shè)計(jì)都可對特定硬件單元做出操控，可以有效的控制機(jī)械設(shè)備得工作性能，如定時系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、檢修洗頭等[1]。

2 PLC在碳素生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用優(yōu)勢

（1）可根據(jù)功能需要靈活編程。碳素生產(chǎn)過程中使用到的機(jī)械設(shè)備種類較多，由于不同機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行方式和實(shí)現(xiàn)功能有較大差異，要想實(shí)現(xiàn)自動化控制，必須要結(jié)合具體的機(jī)械設(shè)備，分別設(shè)計(jì)控制程序，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。PLC采用梯形控制語句，這種程序語言與C語言相比，一方面是編寫難度更低，即便是非專業(yè)出身的技術(shù)人員，經(jīng)過簡單培訓(xùn)后可能給掌握PLC編程技術(shù)，從而根據(jù)實(shí)際工作需要編寫控制程序；另一方面，梯形圖在表達(dá)上更加直觀和形象，即便是程序指令存在錯誤，也比較容易發(fā)現(xiàn)，降低了調(diào)試運(yùn)行的難度。

（2）設(shè)備控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性強(qiáng)。PLC的主控單元是一種微型計(jì)算機(jī)，具有集成度高、反應(yīng)靈敏、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)。另外，在碳素生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備中，PLC系統(tǒng)還增加了電路保護(hù)和自診斷功能。

（3）節(jié)約碳素生產(chǎn)的成本。通過安裝PLC控制系統(tǒng)，可以根據(jù)碳素生產(chǎn)的實(shí)際需要，靈活的調(diào)節(jié)機(jī)械設(shè)備的開關(guān)和運(yùn)行速率。這樣就極大的避免了機(jī)械設(shè)備空轉(zhuǎn)的情況，減少了電能浪費(fèi)，節(jié)約碳素生產(chǎn)成本。

3 PLC在碳素生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用

（1）自動配料系統(tǒng)中的應(yīng)用?；赑LC控制的自動配料系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了粉料稱量、配料、運(yùn)輸?shù)榷囗?xiàng)功能于一體，這樣就減輕了碳素生產(chǎn)流程，并且實(shí)現(xiàn)了精確化控制。另外，由于機(jī)械設(shè)備運(yùn)行工況存在波動變化，也需要在進(jìn)料過程中，根據(jù)機(jī)械設(shè)備當(dāng)前工況靈活調(diào)節(jié)進(jìn)料量，以避免出現(xiàn)機(jī)械設(shè)備超載或空載運(yùn)行。在PLC系統(tǒng)的控制下，在電動小車上安裝一個感應(yīng)電子磅。通過微型計(jì)算機(jī)的計(jì)算，確定進(jìn)料量。此時感應(yīng)電子磅對物料進(jìn)行稱量，并將稱量結(jié)果反饋給PLC控制中心。兩個結(jié)果匹配成功后，接通電源，啟動電動小車并運(yùn)送物料。

（2）機(jī)械設(shè)備故障診斷中的應(yīng)用。碳素生產(chǎn)的環(huán)境較為惡劣，加上人為誤操作等因素的影響，機(jī)械設(shè)備在正常使用過程中容易出現(xiàn)各種類型的故障。如果這些故障不能得到及時處理，不僅會影響碳素產(chǎn)品的質(zhì)量，而且還有可能給現(xiàn)場人員的安全構(gòu)成威脅。在碳素生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備中安裝PLC控制系統(tǒng)，則能夠?qū)崿F(xiàn)對機(jī)械設(shè)備運(yùn)行系統(tǒng)的自動巡檢。

①基于數(shù)字量信號的故障診斷。PLC控制系統(tǒng)本身并不能直接識別數(shù)字信號，機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的數(shù)字量信號需要首先經(jīng)過一個數(shù)電轉(zhuǎn)化模塊，將數(shù)字量信號轉(zhuǎn)化為PLC可識別的電信號。機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中產(chǎn)生的信號包括壓力、溫度、行程等。每個類型的信號單獨(dú)設(shè)置一個接口，并與PLC單片機(jī)中的一個“區(qū)”進(jìn)行對應(yīng)。每個區(qū)分為兩部分，一部分用來接收機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行信號，另一部分用來存儲標(biāo)準(zhǔn)信號。PLC控制系統(tǒng)自動將收集到的運(yùn)行信號與標(biāo)準(zhǔn)信號進(jìn)行對比。如果兩種信號完全匹配，則說明設(shè)備運(yùn)行良好；反之，如果信號匹配度較差，則說明機(jī)械設(shè)備運(yùn)行中存在隱患或故障，需要進(jìn)一步分析，并采取處理措施。②基于模擬量信號的故障診斷。機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過程中產(chǎn)生的模擬信號，會被前端傳感器收集，并以一定的頻率發(fā)送會PLC控制中心。對于這些模擬量信號，PLC單片機(jī)仍然不能直接識別，需要借助于A/D轉(zhuǎn)換器，實(shí)現(xiàn)“模擬信號-數(shù)字信號-電信號”的轉(zhuǎn)換。這是因?yàn)樵诎瑯有畔⒌那疤嵯?，模擬信號的占用空間要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過數(shù)字信號。而PLC使用微型單片機(jī)，本身的存儲容量有限。需要通過提前篩選，保留那些有價值的信號，以減輕PLC控制系統(tǒng)的運(yùn)行壓力。

4 PLC在碳素生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備中的應(yīng)用實(shí)例

（1）機(jī)械設(shè)備概況。某碳素生產(chǎn)企業(yè)在2014年引進(jìn)了基于PLC的自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的單片機(jī)采用德國西門子公司生產(chǎn)的S7-200，具有通信穩(wěn)定、反應(yīng)靈敏、處理速度快等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)所需的輸入/輸出配置是：開關(guān)量輸入100點(diǎn)；開關(guān)量輸出50點(diǎn)；模擬量輸入5點(diǎn)；模擬量輸出2點(diǎn)。兩個機(jī)架，分別是10槽和7槽；交換機(jī)一臺。

（2）混捏機(jī)的控制。企業(yè)所用的碳素連續(xù)混捏機(jī)為德國BUSS公司進(jìn)口的鋁電解預(yù)焙陽極專用大型設(shè)備局，其混捏方式采用動、靜攪刀相對運(yùn)動和攪拌軸前后移動實(shí)現(xiàn)糊料混捏目的。該混捏機(jī)調(diào)速系統(tǒng)使用PLC進(jìn)行控制，可以根據(jù)混捏需要分別完成過壓、過流、限速等調(diào)整。通過嚴(yán)密的邏輯關(guān)系和軟件監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了混捏機(jī)操作互鎖、運(yùn)行監(jiān)控及故障報(bào)警功能；特別是對混捏機(jī)瞬間過電流的監(jiān)控，解決了混捏料中因金屬硬質(zhì)物混入導(dǎo)致的攪刀被打斷的問題。

5 結(jié)語

PLC作為一種常用的工業(yè)控制軟件，在碳素生產(chǎn)機(jī)械設(shè)備的管理中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。PLC控制系統(tǒng)不僅可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備運(yùn)行工況的自動巡檢，并對常見的故障問題進(jìn)行及時處理，而且能夠?qū)崿F(xiàn)碳素生產(chǎn)流程的自動化控制，極大的減輕了工作人員的壓力。掌握PLC的操作方法，也成為提升碳素生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量的重要保障。