基于PLC的工業(yè)危廢處理-灰渣輸送控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

侯明序

摘 要：時(shí)代的不斷進(jìn)步，經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，使我國(guó)的工業(yè)行業(yè)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段?，F(xiàn)在的輸送帶，不僅幫企業(yè)節(jié)省了很多的勞動(dòng)成本，而且還提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。我國(guó)的火力發(fā)電廠一般都以煤炭作為燃燒的材料，煤炭燃燒后會(huì)產(chǎn)生很多危害人們身體健康的氣體以及灰渣，對(duì)環(huán)境產(chǎn)生及其惡劣的影響。所以，為了降低企業(yè)的生產(chǎn)成本，文章對(duì)工業(yè)危廢料處理-灰渣的輸送問(wèn)題進(jìn)行了分析研究，以期能夠設(shè)計(jì)出一個(gè)基于PLC工業(yè)危廢料處理-灰渣輸送的控制系統(tǒng)，以此來(lái)幫助工業(yè)型企業(yè)降低人力成本和生產(chǎn)成本，響應(yīng)國(guó)家保護(hù)環(huán)境的號(hào)召。

關(guān)鍵詞：PLC控制;灰渣;輸送帶;系統(tǒng)設(shè)計(jì);控制模塊

中圖分類號(hào)：X327;X70 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1064（2020）08-0011-04

1 PLC控制系統(tǒng)概述

1.1 PLC循環(huán)掃描工作的過(guò)程

PLC就相當(dāng)于工業(yè)行業(yè)中的計(jì)算機(jī)，用戶可以按照其需求，通過(guò)PLC控制系統(tǒng)操控這些設(shè)備。而且PLC的控制功能只有在擁有用戶程序的前提下，才能夠完成。當(dāng)PLC開(kāi)始工作時(shí)，用戶程序中有很多的東西都需要去實(shí)現(xiàn)。不過(guò)，CPU設(shè)備卻不能使這些操作同步實(shí)現(xiàn)，只能逐一進(jìn)行操作，如圖1所示。但是又因?yàn)镃PU的工作效率非常高，所以給人的感覺(jué)就好像在同一時(shí)間全部完成一樣。人們將CPU的這種操作稱為CPU對(duì)PLC系統(tǒng)控制設(shè)備的掃描，而且CPU每掃描一次程序，就形成一個(gè)掃描周期，然后又重頭開(kāi)始再進(jìn)行掃描，一次又一次地重復(fù)來(lái)回掃描。這也就是為什么說(shuō)PLC的掃描工作流程是循環(huán)的原因[1]。

1.1.1 自檢測(cè)部分

顧名思義，自檢測(cè)部分是指，系統(tǒng)在進(jìn)行掃描時(shí)，要先掃描自己，檢查自己有沒(méi)有出現(xiàn)什么損壞，如圖2所示。如果自己有哪些地方損壞了，那么故障燈就會(huì)亮起。不僅如此，還要看其損壞的程度，如果損壞不嚴(yán)重的話，就只是去通知工作人員，而不會(huì)主動(dòng)停下正在進(jìn)行的工作;但如果損壞比較嚴(yán)重的話，就會(huì)停下正在進(jìn)行的工作，并通知工作人員。

1.1.2 輸入采樣部分

在輸入部分，PLC就會(huì)將其所掃描到的信息儲(chǔ)存起來(lái)。人們將PLC的這部分工作稱為輸入信號(hào)采樣，也稱為輸入刷新。

1.1.3 程序執(zhí)行部分

在程序執(zhí)行部分，程序按照PLC順序任務(wù)進(jìn)行掃描。假設(shè)人們將程序的表現(xiàn)方式當(dāng)作梯形圖像，其總是以上下、左右的順序掃描。掃描每條指令時(shí)，輸入圖像寄存器和元素圖像寄存器分別讀出所需的輸入狀態(tài)或其他元素狀態(tài)，然后執(zhí)行程序確定的邏輯操作或其他數(shù)字操作，最后按照PLC控制系統(tǒng)中的相關(guān)指令進(jìn)行操作[2]。計(jì)算的結(jié)果存儲(chǔ)在確定的輸出圖像區(qū)域的相關(guān)單元中，但直到整個(gè)程序執(zhí)行完畢后才發(fā)送到輸出終端。在這里應(yīng)該特別強(qiáng)調(diào)的是，在元素圖像寄存器中的內(nèi)容存儲(chǔ)，會(huì)隨著程序的執(zhí)行與變化而發(fā)生改變。

1.1.4 輸出刷新部分

輸出刷新部分是在所有的用戶程序完成后進(jìn)行的，在這一過(guò)程中，PLC的原件圖像寄存器的輸出圖像區(qū)域?qū)⒆兂衫^電器的狀態(tài)，然后PLC同時(shí)被傳輸?shù)芥i存器中，進(jìn)行用戶設(shè)備的驅(qū)動(dòng)。這是PLC當(dāng)前工作循環(huán)的實(shí)際操作結(jié)果輸出。

1.1.5 處理外設(shè)請(qǐng)求部分

完成以上所說(shuō)的工作，就會(huì)到達(dá)處理外設(shè)請(qǐng)求部分，外圍設(shè)備請(qǐng)求干預(yù)以及硬件中斷。實(shí)際上，這里所說(shuō)的外圍請(qǐng)求操作，其并不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，反而對(duì)于系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況有所幫助，可以提高系統(tǒng)的管理程度和控制程度。如果沒(méi)有進(jìn)行外設(shè)請(qǐng)求，那么系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)入到自動(dòng)循環(huán)掃描操作的狀態(tài)[3]。

在PLC的一個(gè)工作周期中，輸入掃描和輸出刷新的時(shí)間一樣，不會(huì)輕易改變，并且其操作時(shí)間可以根據(jù)程序長(zhǎng)度的長(zhǎng)短而變化。但是如果從長(zhǎng)遠(yuǎn)的角度來(lái)看，這個(gè)操作時(shí)間其實(shí)可以感知到。通用的PLC工作周期為40ms～100ms，PLC中常用的定時(shí)監(jiān)視器是看門狗，這種定時(shí)監(jiān)控器的原理是根據(jù)PLC的工作周期進(jìn)行判別的，以沒(méi)有超過(guò)一般規(guī)定時(shí)間內(nèi)為依據(jù)，從而避免該程序在執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)混亂或停止運(yùn)行。

1.2 PLC對(duì)輸入/輸出的控制系統(tǒng)的規(guī)則

PLC的I/O處理規(guī)則示意圖，如圖3所示。

“1”是輸入映像寄存器的數(shù)據(jù);

“2”是輸出映像寄存器（包含在元素映像寄存器中）的狀態(tài);

“3”是輸出鎖存電路中的數(shù)據(jù);

“4”是輸出端子上輸出狀態(tài);

“5”是程序執(zhí)行中所需的輸入、輸出狀態(tài)。

從上文就可以得出，實(shí)際上，在處理數(shù)據(jù)并執(zhí)行程序的過(guò)程中，PLC并不會(huì)直接使用現(xiàn)場(chǎng)的輸入信號(hào)，而只會(huì)使用和輸入有關(guān)圖像區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)，所以在執(zhí)行程序的過(guò)程中，原始的輸入數(shù)據(jù)是一致的。在程序執(zhí)行過(guò)程中，不能立即控制住想要控制的對(duì)象，想要真正控制住被控制的對(duì)象，就要在整個(gè)程序運(yùn)行一遍之后，將被控制的對(duì)象的結(jié)果輸出進(jìn)行處理。這樣，就可以控制住想要控制的對(duì)象。這種方法能夠提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性與安全性。不僅如此，PLC在執(zhí)行程序時(shí)，會(huì)先得到數(shù)據(jù)的中間值，利用中間值就可以對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行后續(xù)處理。這樣的形式不僅方便提高檢查效率，也可以進(jìn)行相關(guān)的編程，減少誤差，提高精準(zhǔn)性[4]。

雖然PLC控制系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，但其還不是一個(gè)完美的控制系統(tǒng)，其還存在很多不足之處。PLC最大的缺陷，就是在輸入/輸出時(shí)，會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍的問(wèn)題。對(duì)于一些工業(yè)設(shè)備，可以有這種情況出現(xiàn);但對(duì)于某些比較特別的工業(yè)設(shè)備，就不允許有這種情況出現(xiàn)。

2 PLC灰渣輸送控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案

2.1 灰渣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

灰渣收集系統(tǒng)主要是收集集塵器、煤氣和空氣預(yù)熱器里的細(xì)灰，將這些細(xì)灰傳送到轉(zhuǎn)灰?guī)臁＾D(zhuǎn)灰?guī)熘饕苫叶?、過(guò)濾器、負(fù)壓風(fēng)機(jī)、物料輸送閥等組成。負(fù)壓風(fēng)機(jī)是灰渣收集系統(tǒng)的直接動(dòng)力來(lái)源。其利用了負(fù)壓風(fēng)機(jī)的吸氣功能，使灰渣與空氣混合吸入管道。負(fù)壓氣流由粉煤灰形成，通過(guò)管道輸送。為了控制和提高系統(tǒng)的效率，將整個(gè)灰渣收集系統(tǒng)分為兩套真空飛灰子系統(tǒng)A和B，可以獨(dú)立運(yùn)行，灰渣收集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。

2.2 PLC灰渣輸送控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

為了更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC輸送灰渣的控制，除每臺(tái)機(jī)組擁有一臺(tái)PLC外，另外還需要一臺(tái)通用PLC。灰渣的收集是由不同系統(tǒng)分工合作進(jìn)行的，所以灰渣收集系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)置在機(jī)組的PLC中[5-6]。在輸送灰渣的系統(tǒng)中，機(jī)組PLC中往往會(huì)有氣泵，輸送灰渣系統(tǒng)的監(jiān)控將全部設(shè)置在公用PLC中。也就是說(shuō)，公用PLC監(jiān)控所有機(jī)組的工作狀態(tài)。除了公共管道的開(kāi)關(guān)控制以外，還需要泵和公共空氣泵的操作。因此，從整個(gè)系統(tǒng)的角度來(lái)看，必須建立四個(gè)PLC，控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示。

3 結(jié)語(yǔ)

文章研究工廠中的灰渣輸送問(wèn)題，以此來(lái)設(shè)計(jì)一個(gè)基于PLC的灰渣輸送控制系統(tǒng)。文章詳細(xì)介紹了PLC灰渣輸送控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以期為PLC灰渣輸送控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供一些參考。

參考文獻(xiàn)

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[3] 周正華，顧明.新型工業(yè)灰渣混凝土空心墻板自動(dòng)化生產(chǎn)線研制[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（25）：40，42.

[4] 張海富，何鵬晟，唐昊，等.國(guó)華惠電脫硫及灰渣與主機(jī)系統(tǒng)一體化控制研究[J].自動(dòng)化博覽，2014（12）：80-82，98.

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