基于S7-200的混捏鍋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

王一諾 喬冠寧

(1、長(zhǎng)春理工大學(xué),吉林 長(zhǎng)春 130000 2、吉林化工學(xué)院，吉林 吉林 132022）

混捏鍋設(shè)備是生產(chǎn)碳素的主要機(jī)械設(shè)備，廣泛應(yīng)用在碳素制品廠、制鋁廠、石墨礦廠等場(chǎng)合。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)際生產(chǎn)，混捏鍋?zhàn)詣?dòng)控控制系統(tǒng)已相當(dāng)可靠，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到工藝要求，控制系統(tǒng)故障率低，環(huán)境干擾能力強(qiáng)。混捏鍋設(shè)備大都采用PLC控制，這樣的控制系統(tǒng)不僅解決了手動(dòng)操作費(fèi)時(shí)費(fèi)力的缺點(diǎn)，而且使混捏過(guò)程簡(jiǎn)單化、標(biāo)準(zhǔn)化，同時(shí)也杜絕了因人工誤操作給設(shè)備帶來(lái)的損壞，避免了安全及設(shè)備事故的發(fā)生，提高了生產(chǎn)效率和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，改善了人工現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)強(qiáng)度，極大地降低了設(shè)備的耗能，這樣的控制系統(tǒng)在未來(lái)碳素生產(chǎn)中有良好的推廣前景。

1 工藝流程

混捏鍋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)工藝流程圖如圖1所示。

圖1 混捏鍋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)工藝流程圖

混捏鍋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)程序框圖如圖2所示。

圖2 混捏鍋?zhàn)詣?dòng)控制系統(tǒng)程序框圖

1.1 當(dāng)上下鍋體的初始化鍋體溫度、熱媒油溫度、壓力）滿足設(shè)定值后，CPU發(fā)出工作指令，主電機(jī)啟動(dòng)，攪拌槳運(yùn)轉(zhuǎn)同時(shí)發(fā)出信號(hào)。

1.2 混捏鍋正常工作后，混捏工通過(guò)主控室人員對(duì)混捏鍋發(fā)出開(kāi)始下干料信號(hào)，小車(chē)到位后，混捏鍋向小車(chē)發(fā)送允許進(jìn)料信號(hào)，然后向混捏內(nèi)開(kāi)始下料，下料完成后向混捏鍋發(fā)出完畢信號(hào)，混捏鍋內(nèi)在一定的加熱條件下開(kāi)始進(jìn)入干混計(jì)時(shí)工序 干混時(shí)間為30分鐘）。

1.3 混捏鍋干混時(shí)間結(jié)束后，干料溫度如果達(dá)到想要的溫度，這時(shí)混捏工通知主控室人員打開(kāi)瀝青油閥門(mén)，往下層鍋內(nèi)加入瀝青油，混捏鍋系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入濕混工作狀態(tài) 濕混時(shí)間為30～40分鐘）。

1.4 當(dāng)混捏鍋濕混工作完成后，并且混捏鍋內(nèi)的物料溫度達(dá)到想要溫度時(shí)，工作人員通知混捏工開(kāi)始出鍋，混捏工打開(kāi)下層料門(mén)進(jìn)入出料工作，出料結(jié)束后關(guān)閉下層料門(mén)。

1.5 如果混捏結(jié)束后沒(méi)有出現(xiàn)故障，則第二次混捏進(jìn)行，可以切換自動(dòng)變?yōu)槭謩?dòng)。

1.6 循環(huán)重復(fù)以上過(guò)程[1-2]。

2 控制系統(tǒng)組成

控制系統(tǒng)的組成框圖如圖3所示，主要由昆侖通泰觸摸屏和S7-200 CPU 226及相關(guān)模塊組成，上位機(jī)采用昆侖通態(tài)組態(tài)軟件進(jìn)行監(jiān)控。系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)工藝流程控制、人機(jī)操作界面、數(shù)據(jù)顯示、溫度檢測(cè)和數(shù)值給定等操作[3]。

圖3 控制系統(tǒng)的組成框圖

3 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)

整個(gè)編程系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu)，使得程序清晰明了。軟件系統(tǒng)包括PLC初始化、加熱器加料和振動(dòng)電機(jī)的開(kāi)啟、主啟動(dòng)的啟停、滾筒的啟停、快刀慢刀的開(kāi)啟、混捏鍋里加瀝青、手自動(dòng)切換和進(jìn)料出料等模塊構(gòu)成。

3.1 加熱器加料和振動(dòng)電機(jī)開(kāi)始程序

加熱器加料和振動(dòng)電機(jī)開(kāi)始程序如圖4所示，計(jì)數(shù)器C1主要控制的是加熱器加料和振動(dòng)機(jī)的開(kāi)始，計(jì)數(shù)器C1的計(jì)數(shù)條件是當(dāng)加熱器還沒(méi)有加料且C2計(jì)數(shù)器未達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)，這時(shí)C1對(duì)加熱器加料脈沖上升沿計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值為1，即有加熱器加料輸入時(shí)就需要進(jìn)行加熱加料，并開(kāi)啟振動(dòng)機(jī)。計(jì)數(shù)器C1復(fù)位有兩種條件，一種是當(dāng)加熱器正在加料時(shí)，這時(shí)加熱器加料輸入信號(hào)有效時(shí)，C1復(fù)位，另一種是當(dāng)加熱器加料上限信號(hào)消失，且處于自動(dòng)狀態(tài)，C1復(fù)位。

圖4 加熱器加料和振動(dòng)電機(jī)開(kāi)始程序

3.2 滾筒的開(kāi)啟程序

滾筒開(kāi)啟程序如圖5所示，計(jì)數(shù)器C3控制滾筒電機(jī)的開(kāi)啟，計(jì)數(shù)條件情況1：當(dāng)滾筒未開(kāi)且手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，C3對(duì)滾筒電機(jī)的啟停信號(hào)計(jì)數(shù)；情況2：當(dāng)滾筒未開(kāi)且自動(dòng)狀態(tài)時(shí)，C3對(duì)混捏機(jī)干混啟動(dòng)信號(hào)計(jì)數(shù)。復(fù)位條件情況1：自動(dòng)切手動(dòng)時(shí)復(fù)位C3；情況2：當(dāng)滾筒開(kāi)，且為手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，滾筒電機(jī)的啟動(dòng)信號(hào)復(fù)位C3；情況3：滾筒過(guò)載（常閉信號(hào)）時(shí)復(fù)位C3。

圖5 滾筒開(kāi)啟程序

3.3 加瀝青程序

加瀝青程序如圖6所示，當(dāng)C6有效時(shí)，啟動(dòng)往混捏鍋里加瀝青。計(jì)數(shù)器C6的計(jì)數(shù)條件情況1：手動(dòng)狀態(tài)且輸入瀝青啟停無(wú)效、DT42無(wú)效、DT41無(wú)效時(shí)，C6對(duì)加瀝青信號(hào)計(jì)數(shù)；情況2：自動(dòng)狀態(tài)且DT42無(wú)效時(shí)，C6對(duì)T53時(shí)間到信號(hào)計(jì)數(shù)。復(fù)位條件情況1：瀝青加料下線信號(hào)有效時(shí)，復(fù)位C4；情況2：加瀝青輸入和DT42有效時(shí)，復(fù)位C4。

圖6 加瀝青程序

4 上位機(jī)畫(huà)面設(shè)計(jì)

混捏鍋監(jiān)控操作畫(huà)面如圖7所示，根據(jù)混捏鍋設(shè)備工藝要求，對(duì)應(yīng)S7-200下位機(jī)程序，利用昆侖通泰組態(tài)軟件進(jìn)行混捏鍋監(jiān)控操作畫(huà)面的設(shè)計(jì)，該操作畫(huà)面清晰明了，操作簡(jiǎn)單，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)混捏系統(tǒng)[4]。

圖7 混捏鍋監(jiān)控操作畫(huà)面

5 結(jié)論

上述混捏鍋控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，整個(gè)系統(tǒng)安全可靠，操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，實(shí)現(xiàn)了混捏鍋設(shè)備的自動(dòng)化生產(chǎn)，提高了生產(chǎn)效率，降低了設(shè)備的故障率，可以推廣應(yīng)用。