淺談PLC控制的配方自動(dòng)灌注設(shè)備研制

尚春云

摘要：PLC控制系統(tǒng)的功能性強(qiáng)、編程簡單、可靠性較高，將其與配方自動(dòng)灌注設(shè)備結(jié)合，可以有效地提升配方自動(dòng)灌注設(shè)備控制運(yùn)行的效率和質(zhì)量。本文資源闡述PLC控制技術(shù)原理及特征的基礎(chǔ)上，就該技術(shù)下，配方自動(dòng)灌注設(shè)備的運(yùn)作狀況展開分析，并指出基于PLC控制的配方自動(dòng)灌注設(shè)備配置方法，期望能提升PLC控制技術(shù)在配方自動(dòng)灌注設(shè)備中的應(yīng)用質(zhì)量，進(jìn)而在保證配方自動(dòng)灌注設(shè)備運(yùn)行效率的同時(shí)，推動(dòng)現(xiàn)代工業(yè)的自動(dòng)化、智能化發(fā)展。

關(guān)鍵詞：PLC控制;配方自動(dòng)灌注設(shè)備;自動(dòng)化;智能化

機(jī)械設(shè)備是工業(yè)生產(chǎn)的重要支撐，新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，我國工業(yè)化建設(shè)持續(xù)深入，對于機(jī)械設(shè)備的應(yīng)用提出了較高要求。一方面，機(jī)械設(shè)備本身應(yīng)具備較高的穩(wěn)定性和精確性，能充分滿足當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)需要。另一方面，機(jī)械設(shè)備的操作還應(yīng)盡可能簡單，便捷，同時(shí)能滿足生產(chǎn)成本、環(huán)境因素的管理需要?；诖耍琍LC控制技術(shù)在機(jī)械設(shè)備中的獲得了廣泛應(yīng)用。本文就PLC控制技術(shù)在配方自動(dòng)灌注設(shè)備中的應(yīng)用要點(diǎn)展開分析。

一、PLC控制技術(shù)的原理及特征

1、PLC控制技術(shù)的基本原理

PLC技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)發(fā)展起來的一種新型可編程邏輯控制手段，將其應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)邏輯運(yùn)算、控制順序、技術(shù)、定時(shí)和操作等質(zhì)量的規(guī)范管理[1]。從控制過程來看，其包含了數(shù)據(jù)采樣輸入、用戶程序執(zhí)行、輸出刷新三個(gè)階段。在數(shù)據(jù)輸入采樣中，PLC裝置會在脈沖信號控制下，對數(shù)據(jù)及部分狀態(tài)進(jìn)行掃描，并在I/O映象區(qū)進(jìn)行保存，為后期的控制運(yùn)算提供支持。PLC用戶執(zhí)行過程中，系統(tǒng)本身會按照從上往下的順序?qū)ο嚓P(guān)程序進(jìn)行掃描運(yùn)算，并且通過運(yùn)算的結(jié)果刷新邏輯線圈，驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。到達(dá)系統(tǒng)控制指令輸出時(shí)，CPU會在I/O映象區(qū)保存、計(jì)算數(shù)據(jù)的指導(dǎo)下，對系統(tǒng)運(yùn)作狀態(tài)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)各電路系統(tǒng)運(yùn)行的有效控制。

2、PLC控制技術(shù)的主要特征

現(xiàn)階段，PLC控制技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。從應(yīng)用過程來看，基于PLC控制技術(shù)的設(shè)備具有以下特征：其一，借助于PLC控制指令，機(jī)械設(shè)備的邏輯圖、語言編程更加靈活，且程序控制更加簡便。其二，與傳統(tǒng)設(shè)備應(yīng)用相比，PLC控制下的設(shè)備采用了分散控制、集中管理的控制方式，這有效地完善了機(jī)械設(shè)備的功能，提升了設(shè)備的適用性。其三，在設(shè)備使用過程中，PLC技術(shù)通過儲存邏輯代替了接線邏輯，這有效地控制了設(shè)備故障的發(fā)生概率，確保了機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的安全性和可靠性，同時(shí)提升了設(shè)備的抗干擾能力[2]。

二、PLC控制下的配方自動(dòng)灌注設(shè)備運(yùn)行

配方自動(dòng)灌注設(shè)備是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)的重要支撐，其在電子、化工、冶金、食品、飲料、飼料加工等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。在這些產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，配方自動(dòng)灌注設(shè)備能在配方指導(dǎo)下，實(shí)現(xiàn)原材料的有效混合和灌注。新時(shí)期，人們對于配方自動(dòng)灌注的要求更加嚴(yán)格，為滿足工業(yè)生產(chǎn)的精確化管理，人們在配方自動(dòng)灌注設(shè)備使用中融入了PLC控制技術(shù)。從應(yīng)用過程來看，傳動(dòng)部件、配方灌注部件、自動(dòng)容器 進(jìn)給部件、控制按鈕及觸摸屏是配方自動(dòng)灌注設(shè)備的基本組成單元。受PLC控制技術(shù)影響，這些單元的運(yùn)作模式發(fā)生重大變化。

1、傳動(dòng)系統(tǒng)

作為配方自動(dòng)灌注設(shè)備運(yùn)行的重要單元，傳動(dòng)部件能確實(shí)現(xiàn)工位盤間歇運(yùn)動(dòng)的有效控制。通常情況下，配方自動(dòng)灌注設(shè)備的主電機(jī)為步進(jìn)電機(jī)，在設(shè)備融入PLC技術(shù)后，系統(tǒng)三相單雙六拍供電由PLC進(jìn)行控制。在設(shè)備使用過程中，主電機(jī)放大裝置轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，則傳動(dòng)軸就轉(zhuǎn)動(dòng)一定的角度并停止，而當(dāng)主電機(jī)再次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)軸又會轉(zhuǎn)移到另一個(gè)對應(yīng)角度。從控制效果來看，其實(shí)現(xiàn)了傳動(dòng)軸及傳動(dòng)盤上工位的間歇控制，滿足了抓取原料、原料轉(zhuǎn)移、下料等工序的控制需要。

2、進(jìn)給部件

自動(dòng)容器進(jìn)給部件位于配方自動(dòng)灌注設(shè)備的兩側(cè)，在設(shè)備運(yùn)作過程中，左右兩個(gè)進(jìn)給裝備會同時(shí)運(yùn)作，并配合工位盤做間歇性運(yùn)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，空容器會被持續(xù)性的轉(zhuǎn)移到工位盤之上。設(shè)備運(yùn)作過程中，基于PLC控制技術(shù)，工位上的夾具可自動(dòng)開合，即當(dāng)容器達(dá)到指定位置后，夾具會緊合進(jìn)行容器固定，同時(shí)在傳感器的支撐下，PLC控制中心會受到夾具發(fā)出的信號脈沖，然后將容器轉(zhuǎn)移到預(yù)定工位上。而當(dāng)容器內(nèi)部原料被取出，需要進(jìn)行空容器轉(zhuǎn)移時(shí)，感應(yīng)器同樣會向PLC控制系統(tǒng)發(fā)出到微信號，并在空容器轉(zhuǎn)出后補(bǔ)給下一個(gè)容器。從PLC控制效果來看，通過可編程自動(dòng)控制手段的應(yīng)用，自動(dòng)容器進(jìn)給部件的轉(zhuǎn)移更加靈活，其實(shí)現(xiàn)了進(jìn)給部件與下料電機(jī)旋轉(zhuǎn)過程的緊密配合，提升了設(shè)備運(yùn)行的效率和質(zhì)量。需注意的是，在配方自動(dòng)灌注設(shè)備開機(jī)運(yùn)作前，必須將一定量的空容器整齊放置于料槽內(nèi)，同時(shí)需保證空容器口要朝向定位板，此外，當(dāng)空容器到達(dá)定位板后，應(yīng)與定位板緊緊貼合在一起[3]。

3、配方灌注

配方灌注部件是配方灌注設(shè)備的核心單元。在設(shè)備運(yùn)作過程中，其要求部件中的漏斗可以自動(dòng)升降。具體而言，當(dāng)空容器達(dá)到預(yù)定位置后，PLC控制系統(tǒng)須發(fā)出指令，通過定位氣缸使得漏斗升到最高點(diǎn)，該環(huán)節(jié)中，漏斗上升到位的系統(tǒng)號通過形成開關(guān)進(jìn)行檢測，確保空容器到達(dá)工位時(shí)處于漏斗下方。然后進(jìn)行工位盤控制，使得轉(zhuǎn)動(dòng)角度滿足系統(tǒng)運(yùn)作需要。此外，在配方自動(dòng)灌注設(shè)備應(yīng)用中，配方灌注構(gòu)件的應(yīng)用還應(yīng)滿足以下條件：其一，在開機(jī)前，應(yīng)在各個(gè)原料存放斗內(nèi)裝入適量的配方原料，防止設(shè)備走空。其二，PLC控制中心發(fā)出控制指令，且設(shè)備開始運(yùn)作是，應(yīng)按照順序進(jìn)行設(shè)備調(diào)料，同時(shí)預(yù)判相應(yīng)工位是否有空容器的信息。其三，在成品制作完成后，借助于相應(yīng)的傳感器，向控制中心發(fā)出夾具松開請求，并在PLC控制下，將料斗自由放下，并在下料斗的下方放置料桶，使得成品進(jìn)入料筒，完成成品轉(zhuǎn)移。

4、控制按鈕及觸摸屏控制

作為配方灌注設(shè)備的重要操作系統(tǒng)，控制按鈕及觸摸屏對于設(shè)備開關(guān)機(jī)、單步控制實(shí)現(xiàn)具有較大影響，在實(shí)踐中，借助于PLC控制系統(tǒng)的有效管理，設(shè)備本身不僅具有較強(qiáng)的監(jiān)控和配方設(shè)置功能，而且在計(jì)數(shù)控制等操作、運(yùn)行履歷、診斷系統(tǒng)、生成生產(chǎn)報(bào)表等方面優(yōu)勢明顯，能夠有效地滿足當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)需要。

三、基于PLC控制的配方自動(dòng)灌注設(shè)備配置方法

新時(shí)期，PLC控制使得配方自動(dòng)灌注設(shè)備的配置方法發(fā)生一定變化。就實(shí)現(xiàn)過程來看，要充分滿足自動(dòng)控制需要，在配方自動(dòng)灌注設(shè)備配置中，不僅要考慮原設(shè)備傳動(dòng)部件、配方灌注部件、自動(dòng)容器 進(jìn)給部件、控制按鈕及觸摸屏的應(yīng)用需要，更要對PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)范設(shè)置。一方面，工作人員應(yīng)注重主程序、自動(dòng)程序、手動(dòng)程序的合理設(shè)置，為施工工況操作提供保證。另一方面，應(yīng)確保送容器子程序、配方比較子程序、報(bào)警子程序等項(xiàng)目與生產(chǎn)條件相互吻合，以此滿足設(shè)備運(yùn)作需要。譬如，在較多企業(yè)配方自動(dòng)灌注設(shè)備運(yùn)作中，其控制器選用S7-300系統(tǒng)，同時(shí)為滿足其實(shí)際控制需要，故而在PLC裝置布局是，增加了相應(yīng)的DI、DO、AI、AO擴(kuò)展模塊，此外，通過IMATIC PANEL觸摸屏進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控，并采用現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)試管理，以此來保證觸摸屏信號輸入、控制及輸出的高效運(yùn)行。

結(jié)論

PLC控制技術(shù)應(yīng)用對于配方自動(dòng)灌注設(shè)備的應(yīng)用具有較大影響。實(shí)踐過程中，人們只有充分掌握PLC技術(shù)的應(yīng)用原理，并在其指導(dǎo)下進(jìn)行自動(dòng)灌注設(shè)備配置和與運(yùn)行控制，才能有效地提升PLC控制技術(shù)的應(yīng)用水平，進(jìn)而在保證配方自動(dòng)灌注設(shè)備運(yùn)行效率的同時(shí)，推動(dòng)現(xiàn)代工業(yè)的自動(dòng)化、智能化發(fā)展。

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[3]唐元恒，劉振崗，張玎，等.PLC技術(shù)的原理、優(yōu)點(diǎn)及其在電氣設(shè)備自動(dòng)化控制中的實(shí)踐研究[J].電子世界，2017（8）：28.

（作者單位：山東越浩自動(dòng)化有限公司）