PLC在ZJ19卷接機(jī)組靠攏輪升降控制中的應(yīng)用

李世華　魏建紅　王和

摘 要：作為一種新型控制系統(tǒng)，PLC（可編程邏輯控制器）可以廣泛地應(yīng)用在ZJ19卷接機(jī)組靠攏輪升降控制中。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)ZJ19卷接機(jī)組靠攏輪升降的工作流程和分析原邏輯閥控制存在的弊端，本文重點(diǎn)介紹了用PLC及電磁氣閥替代原邏輯閥電路和程序的改造方法。

關(guān)鍵詞：ZJ19卷接機(jī)組;靠攏鼓升降;PLC

中圖分類號(hào)：TS43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）32-0023-03

The?Application?of?PLC?in?the?Lifting?Control?of?the

Close-wheel?of?the?ZJ19?Coiling?Unit

LI?Shihua WEI?Jianhong WANG?He

（Luoyang?Cigarette?Factory?of?China?Tobacco?Henan?Industrial?Co.，?Ltd.，Luoyang?Henan?471003）

Abstract：?As?a?new?type?of?control?system，?PLC?（Programmable?Logic?Controller）?can?be?widely?used?in?the?ZJ19?coiling?unit?lifting?wheel?lifting?control.?Through?real-time?monitoring?of?the?working?process?of?ZJ19?coiling?unit?lifting?wheel?lifting?and?analyzing?the?disadvantages?of?the?original?logic?valve?control，?this?paper?focused?on?the?transformation?method?of?replacing?the?original?logic?valve?circuit?and?program?with?PLC?and?electromagnetic?valve.

Keywords：?ZJ19?coiling?unit;lifting?drum;PLC

PASSIM卷接機(jī)組是一種高速卷接設(shè)備，由英國(guó)MOLINS公司設(shè)計(jì)制造。后來，許昌煙機(jī)廠引進(jìn)設(shè)備制造技術(shù)，進(jìn)行批量生產(chǎn)，將其正式命名為ZJ19卷接機(jī)組。目前有進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)兩種來源，但其結(jié)構(gòu)與性能基本相同。該機(jī)組整機(jī)性能較好，自動(dòng)化程度較高，是當(dāng)前我國(guó)煙草行業(yè)中卷接設(shè)備的主力機(jī)型之一。隨著電氣技術(shù)的發(fā)展，該機(jī)原設(shè)計(jì)的一些不足逐步顯現(xiàn)，如后身的驅(qū)動(dòng)方式、靠攏輪升降和盤紙接紙驅(qū)動(dòng)方式、卷煙緊頭跟蹤等。

ZJ19卷接機(jī)組靠攏輪升降控制由邏輯氣路實(shí)現(xiàn)，靠攏輪升降邏輯控制氣路主要用于控制靠攏輪的升降以及搓板的定位鎖緊與清理。使用期間，壓縮空氣中不可避免地存在一些雜質(zhì)和水分，導(dǎo)致邏輯閥使用壽命縮短，無法修復(fù)。邏輯閥訂貨周期長(zhǎng)、價(jià)格昂貴，氣路煩瑣，難以快速查找故障，維修不便。為了降低維修費(fèi)用，減少故障維修時(shí)間，提高設(shè)備有效作業(yè)率，進(jìn)行PLC控制改造勢(shì)在必行。

1 靠攏輪升降控制簡(jiǎn)介

1.1 靠攏輪邏輯氣路工作流程

靠攏輪邏輯氣路將氣壓供給靠攏輪邏輯矩陣電磁閥的邏輯開關(guān)、操作搓板鎖緊氣缸及靠攏輪升降氣缸。接口氣壓不可調(diào)節(jié)，不被控制。操作時(shí)，按下靠攏輪升降氣動(dòng)按鈕?？繑n輪升降邏輯控制板由雙穩(wěn)元件、非門元件、電磁閥及集成板塊組成[1]。靠攏輪邏輯氣路如圖1所示。其中，A、B、C、D為非閥;E為單向節(jié)流閥;F、G為雙穩(wěn)元件;H為兩位三通電磁閥;I為氣動(dòng)按鈕;J為搓板松緊氣缸;K為靠攏輪升降氣缸。

1.2 靠攏輪升降工作流程

當(dāng)接裝機(jī)前門、濾棒料斗聯(lián)鎖斷開時(shí)，電磁閥H斷電，消除非門元件D的輸入信號(hào)，以便允許主氣壓經(jīng)過管7到達(dá)氣動(dòng)按鈕I。當(dāng)按下按鈕時(shí)，主氣壓經(jīng)管6到達(dá)雙穩(wěn)元件G的輸入端Y，從S0輸出端壓縮空氣經(jīng)管4到達(dá)氣缸J的正端（氣缸J是一種特殊氣缸，它有3個(gè)端口，N口在行程中間），使氣缸移到負(fù)位，以釋放搓板鎖緊。雙穩(wěn)元件G的S1端消除非門元件B的信號(hào)，以允許壓縮空氣通到雙穩(wěn)元件F處，F(xiàn)允許壓縮空氣經(jīng)管2到達(dá)氣缸K，使氣缸移到負(fù)位，以降下靠攏輪。此時(shí)，非門元件A的信號(hào)消除，允許壓縮空氣通過A和單向節(jié)流閥E，以通氣清理搓板L。

當(dāng)接裝機(jī)前門、濾棒料斗聯(lián)鎖完好時(shí)，電磁閥H通電，以允許主氣壓到達(dá)雙穩(wěn)元件G的X輸入端，從S1輸出端壓縮空氣經(jīng)管3到達(dá)氣缸J的負(fù)端，使氣缸移到正位，將搓板鎖緊。當(dāng)氣缸J的活塞到達(dá)一定預(yù)定位置時(shí)，壓縮空氣經(jīng)管8通到非門元件C的主氣源端。雙穩(wěn)元件G的S0端輸出消除非門元件C的信號(hào)，允許管8的壓縮空氣到達(dá)雙穩(wěn)元件F的X端，允許壓縮空氣由F的S1輸出端經(jīng)管1到達(dá)氣缸K的負(fù)端，使氣缸移到正位，抬起靠攏鼓輪。機(jī)器可以正常運(yùn)行。如果搓板沒有正確定位或還在拉出位置，氣缸J的活塞不會(huì)超過N點(diǎn)，經(jīng)管8無氣，靠攏輪就不會(huì)上升。

1.3 工藝流程要求

靠攏輪升降邏輯控制氣路主要用于控制靠攏輪的升降以及搓板的定位鎖緊及清理[2，3]。其邏輯功能是保證靠攏輪在一定條件下才能升降，它與搓板定位氣缸、清理管路及靠攏輪升降氣缸構(gòu)成了邏輯關(guān)系。在靠攏輪未降下之前，搓板被定位鎖緊氣缸定位且不能拉出。當(dāng)機(jī)器連鎖防護(hù)裝置打開后，按動(dòng)搓板座上的氣動(dòng)按鈕，邏輯程序才允許鼓輪下降，搓板定位取消，清理管路接通，搓板可以拉出。

從工作流程可以看出，靠攏輪升降系統(tǒng)主要由邏輯氣路控制實(shí)現(xiàn)，而用PLC來實(shí)現(xiàn)這些功能是很簡(jiǎn)短的事情，只需要加裝搓板鎖緊邏輯氣檢測(cè)即可。

2 改造方案

2.1 改造目的

通過對(duì)靠攏輪升降控制邏輯氣路進(jìn)行改造，在盡可能利用現(xiàn)有設(shè)備的基礎(chǔ)上，以PLC軟件邏輯控制代替邏輯氣路邏輯矩陣控制，達(dá)到升降控制流程要求，并能安全可靠運(yùn)行，維護(hù)簡(jiǎn)單，維修方便快捷，以降低改造成本，減小故障可能，減少設(shè)備維修費(fèi)用，提升設(shè)備有效作業(yè)率，提高運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 改造方案

為了降低改造費(fèi)用，保留原靠攏輪升降氣缸和搓板鎖緊氣缸，繼續(xù)使用。使用一個(gè)氣壓檢測(cè)開關(guān)檢測(cè)8號(hào)氣管氣壓，以確認(rèn)搓板是否在原位。去除原機(jī)氣動(dòng)按鈕，改用電器按鈕，將一個(gè)常開觸點(diǎn)信號(hào)作為降下靠攏輪請(qǐng)求信號(hào)送入可編程控制器。拆除原機(jī)邏輯氣路，選用PLC和雙控電磁閥，在PLC內(nèi)部編程實(shí)現(xiàn)邏輯控制，由PLC輸出信號(hào)驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作，完成靠攏輪升降、搓板松緊功能。

2.3 設(shè)備選擇

根據(jù)改造需要，添加PLC可編程控制器1臺(tái)，按鈕1個(gè)，氣壓檢測(cè)開關(guān)1個(gè)，兩位五通雙控電磁閥2個(gè)。PLC可編程控制器選用西門子S7-200?CPU?222AC＼DC＼RLY，按鈕選用常開觸點(diǎn)型，氣壓檢測(cè)開關(guān)選用SMC電子式氣壓檢測(cè)開關(guān)，電磁閥選用2個(gè)日本SMC生產(chǎn)的型號(hào)為SY5220-5DZ-C6雙線圈電磁閥。

3 工程實(shí)施

3.1 硬件操作

根據(jù)整個(gè)流程的控制要求，確定需要的設(shè)備及數(shù)量，畫出主氣路圖，接著根據(jù)主氣路圖，繪制控制電路圖?？繑n輪升降控制主氣路圖如圖2所示。其中，YV1為靠攏輪升降雙向控制電磁閥;YV2為搓板松緊雙向控制電磁閥;S1為氣壓檢測(cè)關(guān)?？刂齐娐穲D如圖3所示。其中，YV1-1為靠攏鼓升;YV1-2為靠攏鼓降;YV2-1為搓板鎖緊;YV2-2為搓板松開;SB1為下降按鈕;S1為氣壓檢測(cè)開關(guān);12A26S1.PA為前門聯(lián)鎖開關(guān)。

PLC?220VAC交流電源和輸出直流24V電源引用自機(jī)器電柜，并分別由原機(jī)斷路器控制;輸入直流電源第一組輸入使用S7-200自帶24VDC/400MA傳感器電源，第二組輸入使用原機(jī)聯(lián)鎖24VDC電源。PLC接線時(shí)，要將兩組輸出的公共端1L、2L短接后連接機(jī)器24VDC，PLC有輸出則24V加到電磁閥線圈，回到機(jī)器0V，構(gòu)成電流閉合回路。第一組輸入使用S7-200自帶24VDC/400MA傳感器電源，注意將第一組輸入的公共端1M和M端短接，傳感器24V?L+經(jīng)按鈕和壓力開關(guān)接到各自輸入點(diǎn)I0.0、I0.1;第二組輸入公共端2M接機(jī)器聯(lián)鎖的0V，聯(lián)鎖24V電源經(jīng)前門聯(lián)鎖開關(guān)861#線進(jìn)入輸入點(diǎn)I0.4。

拆除原邏輯閥，安裝電磁閥、氣壓檢測(cè)開關(guān)、靠攏輪升降開關(guān)、接線端子、對(duì)照改造氣路圖接好氣管，按照電氣原理圖接好線，靠攏輪升降改造硬件安裝完畢。

3.2 軟件實(shí)施

根據(jù)原理圖，確定輸入輸出元件地址分配，S7-200?PLC?I/O地址分配如表1所示。

根據(jù)PLC可編程控制器的I/O地址分配，按照靠攏輪升降控制工作流程的工藝要求編制出梯形圖，打開接裝機(jī)前門（或?yàn)V棒）聯(lián)鎖，I0.4失電，按壓靠攏輪升降按鈕（SB1）保持I0.0得電至少2s，Q0.3得電，搓板松開，Q0.1得電，靠攏鼓下降。抽出搓板，進(jìn)行清理，工作完畢，恢復(fù)搓板到原位。此時(shí)，氣壓檢測(cè)開關(guān)應(yīng)檢測(cè)到邏輯氣存在，I0.1有輸入;關(guān)閉好接裝機(jī)聯(lián)鎖，I0.4得電，PLC輸出Q0.0得電，靠攏鼓升起，Q0.2得電，搓板鎖緊。

將梯形圖輸入PLC可編程控制器，通電模擬各種輸入狀態(tài)，檢查輸出信號(hào)是否正確。

3.3 調(diào)試

接通電源前，先檢查接線是否正確。斷開各斷路器，測(cè)量各驅(qū)動(dòng)電路和控制電路有無短路及接地故障，如有應(yīng)先排除。檢查接線無誤后，兩氣缸先不接氣管，接通PLC電源和控制電路電源，模擬運(yùn)行中各種工況，查看PLC各輸入和輸出是否正常，按鈕、聯(lián)鎖開關(guān)、氣壓開關(guān)是否正常，各電磁閥動(dòng)作是否正常，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)解決。確定正常后，插好氣缸氣管，檢查測(cè)試各氣缸動(dòng)作是否正常，靠攏輪升降是否正常，搓板松緊拉出是否正常，如有問題一一解決。經(jīng)過幾個(gè)循環(huán)測(cè)試，確認(rèn)正常，符合控制流程要求后，指導(dǎo)操作人員掌握具體操作過程和各種應(yīng)急處理方法，再監(jiān)測(cè)一段時(shí)間，沒有問題即可投入使用。

4 結(jié)語

在洛陽卷煙廠3#、6#機(jī)組改造后，靠攏輪升降功能與原邏輯閥控制完全一致，而且改造成本低，工作運(yùn)行可靠，維護(hù)維修簡(jiǎn)便。以后維修中只需要更換電磁閥，降低了維修工時(shí)和成本，提高了設(shè)備有效作業(yè)率，該改造方法具有推廣價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1]西門子.SIMATIC?S7-200?可編程序控制器系統(tǒng)手冊(cè)[Z].2008.

[2]吳中俊，黃永紅.可編程序控制器原理及應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[3]孫志強(qiáng)，韓李利.ZJ19型卷接設(shè)備電器維修[M].鄭州：河南科學(xué)技術(shù)出版社，2014.