操作臺在電氣自動化控制中的應(yīng)用

林海英

電氣自動化技術(shù)廣泛用于飲料以及日化產(chǎn)品灌裝行業(yè)。越來越多的工廠引進(jìn)自動化設(shè)備，電氣自動化控制系統(tǒng)改變了傳統(tǒng)的人力手動工作模式，避免與產(chǎn)品在灌裝旋蓋過程中與人直接接觸。各種元器件監(jiān)控并將信號反饋給PLC，PLC 根據(jù)工藝程序執(zhí)行，保證生產(chǎn)環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性，提高生產(chǎn)效率以及企業(yè)的制造水平。在電氣自動化中，智能化管理是重要環(huán)節(jié)，操作臺是不可或缺的重要部分。操作臺用于接收設(shè)備生產(chǎn)信息，便于操作工記錄與觀察設(shè)備運(yùn)行情況，以及操作設(shè)備的啟停。以灌裝機(jī)為例，操作臺上會有灌裝機(jī)產(chǎn)量設(shè)置，也會有灌裝機(jī)生產(chǎn)中的液位、溫度、傳感器的實時變化。當(dāng)采集信號不滿足工藝設(shè)定所產(chǎn)生的報警信息，也會被記錄。

一、工作原理

操作臺硬件組成包含：

帶通訊接口的智能觸摸屏，簡稱面板。面板的性能、尺寸有多種，可滿足產(chǎn)品的多樣化需求。還具備堅固、緊湊，能夠集成在不用自動化系統(tǒng)的特性。

四個按鈕及其相應(yīng)的控制線路。控制線分別連接按鈕的觸點和PLC 的信號點。啟動、停止、復(fù)位、急停四個按鈕中，任意按下一個，PLC 都會接到信號，并執(zhí)行相應(yīng)指令。

操作箱的材質(zhì)選擇與生產(chǎn)車間的環(huán)境有關(guān)，因灌裝車間空間環(huán)境濕潤，多選擇不銹鋼材質(zhì)。尺寸與面選型有關(guān)，不同型號的面板，尺寸有所不同。操作箱要具備輕巧、可靠、美觀、方便等特點。不銹鋼的箱體還需要接地，防止干擾的同時，也起著保護(hù)操作工的作用。

操作臺的操作原理是由面板功能特性與按鈕線路設(shè)相結(jié)合組成。面板與按鈕固定安裝在操作箱上，如圖一所示。面板的選擇與CP 通訊協(xié)議有關(guān)，當(dāng)某個CPU 滿足某種通訊協(xié)議的時候，就需要選擇一個滿足同樣通訊協(xié)議的觸摸屏。通過網(wǎng)線連接，設(shè)置參數(shù)，通電調(diào)試后實現(xiàn)二者的通訊。面板的尺寸也會根據(jù)具體生產(chǎn)線配置。面板本身具備訪問保護(hù)、創(chuàng)建報警類別、配方管理、報表輸出功能。所以可以創(chuàng)建有特權(quán)的用戶組，激活訪問保護(hù)。操作、處理過程數(shù)據(jù)都可以被記錄。面對不同瓶型，可以設(shè)置不同的配方，設(shè)備生產(chǎn)的過程中根據(jù)產(chǎn)量或者瓶型選擇相應(yīng)的配方，切換方便。

生產(chǎn)線上，經(jīng)常將故障報警信息等設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)展示出來，以方便操作工監(jiān)控。電氣設(shè)計人員會在面板軟件內(nèi)設(shè)置很多按鈕指令，只要與PLC 是在通訊狀態(tài)，根據(jù)具體工藝，按下對應(yīng)的按鈕，就可實時執(zhí)行相應(yīng)的指令。

四個按鈕中的急停按鈕接入設(shè)備的安全回路中，有緊急情況的時候，立刻按壓急停按鈕，切斷安全回路，迫使設(shè)備緊急停機(jī)。當(dāng)問題解除后，需要將按壓的急停按鈕恢復(fù)正常狀態(tài)。因為電路的特定設(shè)計，需要按一次復(fù)位按鈕，整個設(shè)備恢復(fù)正常等待啟動的狀態(tài)。如果報警問題沒有解除，按復(fù)位鈕無效。這樣能迫使操作工去仔細(xì)檢查報警原因。當(dāng)啟動設(shè)備的時候，滿足啟動條件下，只要按下啟動按鈕，即可正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)設(shè)備不需要運(yùn)行，按下停止按鈕，設(shè)備即可正常停止運(yùn)行。將這些元器件集合在操作箱，組合成操作臺，更加方便對設(shè)備管理與控制，保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖1.觸摸屏與四個按鈕安裝位置圖

圖2.配方簡圖

圖3.按鈕簡圖

二、適用場景

操作臺形式多樣，需根據(jù)設(shè)備的應(yīng)用場合，針對具體環(huán)境，配置不同的操作臺。常見有懸臂式、移動式2 種。

懸臂式操作臺懸掛在設(shè)備圍框的立柱上，只可以隨著吊臂有幅度限制的擺動。需要在圍框立柱上預(yù)留相應(yīng)的安裝孔，還需要考慮操作臺重量。如果選擇懸臂式操作臺，操作工只需要一邊操作按鈕，一邊觀察按鈕指令是否執(zhí)行到位。在常溫水、含氣飲料，以及無揮發(fā)性氣味的日化產(chǎn)品灌裝行業(yè)，多選擇懸臂式操作臺。對獨立洗瓶機(jī)、獨立壓蓋機(jī)等小尺寸設(shè)備，懸臂式操作臺不占用地面空間。若車間預(yù)留位置有限，懸臂式操作臺是首選。

移動式操作臺有移動靈活的優(yōu)點，常用于熱茶灌裝和揮發(fā)性氣味的化工行業(yè)。高溫、易腐蝕環(huán)境會降低元器件使用壽命。移動式操作臺可以遠(yuǎn)離灌裝液體，還可以隨著客戶需求而移動擺放位置，相對自由，但是會占用部分的車間空間。設(shè)計者不需要考慮圍框立柱的承受能力，也不需要預(yù)留安裝孔。當(dāng)客戶要求在原有基礎(chǔ)上增加一個操作臺，方便異地操控時，設(shè)計者可以建議客戶使用移動式操作臺，只需要發(fā)貨前安裝好即可。改造過程中無需考慮機(jī)械安裝問題，例如是否能承受住重量，是否有合適的安裝位置并且不會出現(xiàn)干涉。新增操作臺可以移動到另外一個空間，同樣可以操控按鈕，監(jiān)控生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

三、案例分析

送蓋設(shè)備與灌裝旋蓋設(shè)備處于不同區(qū)間時，需要配置多操作臺，便于各個環(huán)節(jié)的操控。具體的操作方案如下：

在灌裝車間的設(shè)備上配置一個操作臺，這是標(biāo)準(zhǔn)配置。選擇移動式還是懸臂式操作臺，需根據(jù)具體情況決定；

在送蓋設(shè)備車間配置一個操作臺，以監(jiān)控灌裝車間的設(shè)備運(yùn)行信息。這個車間只能使用移動式操作臺，因為送蓋設(shè)備以蓋道為主，沒有能夠固定操作臺的安裝位置。而且送蓋設(shè)備比較靈巧，有彎度，蓋道很長。如果使用懸臂式操作臺，操作工需要來回跑動；

兩個操作臺上有相同工藝畫面，相同的按鈕指示。也有著同樣的硬件配置：1 個面板，4 個按鈕。按鈕安裝有完整的接線，有相應(yīng)的電源和PLC 信號點。8 個按鈕分別對接獨立的信號點，線路上安裝完整,如圖4。

圖4.8 個按鈕電路簡圖

為了使按鈕實現(xiàn) 功 能， 需 要 設(shè)定相應(yīng)的程序指令。程序中DI0.0、DI0.1、DI0.2、DI0.3對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)操作臺上的啟動、停止、復(fù)位、急 停 按 鈕。DI1.0、DI1.1、DI1.2、DI1.3對應(yīng)送蓋設(shè)備車間的操作臺上的啟動、停止、復(fù)位、急停按鈕。按下標(biāo)配操作臺啟動按鈕，設(shè)備正常運(yùn)行。當(dāng)需要正常停機(jī)，可以按動灌裝操作臺上的停止按鈕，也可選擇送蓋設(shè)備的停止按鈕，取決于操作工所處位置。其他按鈕同理。操作工可以從不同的操作臺看到設(shè)備的運(yùn)行信息，也能做出相應(yīng)的操作。這樣的設(shè)計，降低了勞動強(qiáng)度，增加了各個環(huán)節(jié)的聯(lián)動性，符合自動化的特性。

圖5.8 個按鈕的程序段簡圖

操作臺在電氣自動化發(fā)展中有著良好的前景，能夠有效地促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。未來，隨著工業(yè)自動化、智能化的不斷發(fā)展，操作臺會隨著設(shè)備性能需求的變化而更新?lián)Q代，我們應(yīng)該學(xué)會在不同的生產(chǎn)場景巧妙運(yùn)用操作臺。但無論是怎樣的操作臺，都是設(shè)備的大腦與眼睛，也是操作工的好伙伴，真實地監(jiān)控與記錄設(shè)備的信息，配合著操作執(zhí)行指令，提高了電氣設(shè)備故障的診斷效率和準(zhǔn)確性。