基于PLC 的焦?fàn)t機(jī)械設(shè)備自動(dòng)控制

魏光輝 姜 平 胡玉鑫

（長(zhǎng)春工程學(xué)院，吉林 長(zhǎng)春 130012）

1 引言

目前PLC 在工業(yè)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用具有許多優(yōu)點(diǎn)，有著極強(qiáng)的生命力。它體積小、安裝簡(jiǎn)單、編程及維修方便、適用于復(fù)雜的工業(yè)控制環(huán)境及快速的響應(yīng)功能都是令人有口皆碑的。更令人們感興趣的是PLC 可以迅速進(jìn)行更改以適應(yīng)新的或變化了的使用條件，這對(duì)電氣設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)是十分靈活方便的。假如設(shè)備生產(chǎn)工藝改變，僅改變一下編制的程序即可，而不用像繼電器、接觸器控制系統(tǒng)那么繁瑣地修改線路。另外，它的體積小也解決了焦?fàn)t設(shè)備上空間小的矛盾，它的遠(yuǎn)程處理功能大大減少了電氣室與司機(jī)室的連線。

2 PLC 程序及典型梯型圖

本PLC 程序有其自身的規(guī)律可循，歸納概括如圖一所示。控制系統(tǒng)的輸入、輸出通過(guò)I/O模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。中間環(huán)節(jié)由PLC 軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。此控制系統(tǒng)的輸入信號(hào)指令元件有旋鈕、按鈕、限位開關(guān)等，輸出信號(hào)執(zhí)行元件有接觸器、液壓電磁閥、氣動(dòng)閥、信號(hào)燈等。下面針對(duì)PLC 軟件的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行介紹。

2.1 輸入處理

焦?fàn)t設(shè)備是移動(dòng)的機(jī)械，車上限位開關(guān)較多，車輛在移動(dòng)過(guò)程中限位開關(guān)易產(chǎn)生誤動(dòng)作。限位開關(guān)的誤動(dòng)作信號(hào)輸入PLC，將直接影響PLC 自動(dòng)程序的執(zhí)行。因此，正確地輸入信號(hào)是PLC 自動(dòng)執(zhí)行程序的保證，為此設(shè)置了PLC 輸入處理功能（既限位開關(guān)抖動(dòng)檢查功能），針對(duì)不同型號(hào)的PLC 可有不同的處理方法。

2.2 聯(lián)鎖

焦?fàn)t設(shè)備分為幾個(gè)大車，每一個(gè)車都是獨(dú)立的，控制系統(tǒng)也是獨(dú)立的。一個(gè)車上根據(jù)機(jī)械設(shè)備的構(gòu)成可分為幾個(gè)或十幾個(gè)動(dòng)作單元，一個(gè)動(dòng)作單元里又分為幾個(gè)或十幾個(gè)動(dòng)作，每一個(gè)動(dòng)作既有與本單元其它動(dòng)作的聯(lián)鎖，又有與其它單元?jiǎng)幼鞯穆?lián)鎖，這個(gè)聯(lián)鎖就是在每一個(gè)動(dòng)作中進(jìn)行PLC 手動(dòng)時(shí)的起動(dòng)條件、運(yùn)行條件的成立與不成立的判定。聯(lián)鎖條件歸納如下：

PLC 手動(dòng)起動(dòng)聯(lián)鎖；PLC 手動(dòng)運(yùn)行聯(lián)鎖；PLC 自動(dòng)起動(dòng)聯(lián)鎖；PLC 自動(dòng)運(yùn)行聯(lián)鎖這四種聯(lián)鎖貫穿在每一步動(dòng)作中，聯(lián)鎖條件的確立必須充分了解設(shè)備的工藝要求。此部分編程較為方便，就是利用PLC 的常開、常閉點(diǎn)將聯(lián)鎖條件羅列即可，難點(diǎn)在聯(lián)鎖條件的確立。確立聯(lián)鎖條件需要設(shè)計(jì)人員掌握做某一步動(dòng)作時(shí)其它動(dòng)作所應(yīng)處的狀態(tài)。起動(dòng)聯(lián)鎖、運(yùn)行聯(lián)鎖是兩個(gè)獨(dú)立的聯(lián)鎖條件，起動(dòng)時(shí)只有起動(dòng)聯(lián)鎖條件滿足才可以起動(dòng)，運(yùn)行聯(lián)鎖也同理。聯(lián)鎖條件不具備發(fā)生聯(lián)鎖欠落，操作臺(tái)上有聯(lián)鎖欠落信號(hào)燈，PLC程序控制此信號(hào)燈顯示。

2.3 方式選擇

焦?fàn)t設(shè)備的每一個(gè)動(dòng)作單元里均設(shè)有自動(dòng)、手動(dòng)、斷、緊急手動(dòng)四種工作方式，方式選擇就是處理單元自動(dòng)、PLC 手動(dòng)、斷、緊急手動(dòng)的轉(zhuǎn)換。

2.4 程序步

焦?fàn)t設(shè)備一個(gè)車上根據(jù)機(jī)械設(shè)備構(gòu)成可以分為幾個(gè)或十幾個(gè)動(dòng)作單元，在每一個(gè)動(dòng)作單元里有幾個(gè)或十幾個(gè)動(dòng)作，把每一個(gè)動(dòng)作看作一步，程序步控制內(nèi)容既為按照單元自動(dòng)流程要求，動(dòng)作依次進(jìn)行，直到該單元?jiǎng)幼魍瓿伞３绦虿綐?biāo)準(zhǔn)階梯，如圖2 所示。

圖2 中符號(hào)說(shuō)明：

ATMD：自動(dòng)方式；ATPB：自動(dòng)按鈕；RAIL：運(yùn)行聯(lián)鎖；SAIL：起動(dòng)聯(lián)鎖；AT-ST：自動(dòng)起動(dòng)；AL：故障；A01SEND：第一動(dòng)作單元結(jié)束；ATRUN：自動(dòng)運(yùn)行；A01S01：第一單元第一步；A01S02：第一單元第二步；01END：第一步結(jié)束。

2.5 一次動(dòng)作

程序步的每一步動(dòng)作稱為一次動(dòng)作。這套軟件的自動(dòng)化程度高關(guān)鍵就在每一步動(dòng)作中或有重做或有跳步或有超時(shí)檢查功能。某一步動(dòng)作具體具有哪種功能是根據(jù)設(shè)備機(jī)械工藝而定。下面分別介紹這三種功能。

圖3

2.5.1 重做

標(biāo)準(zhǔn)階梯圖，如圖3所示。

重做就是將某一步動(dòng)作完成所需要的檢測(cè)時(shí)間通過(guò)程序予置到PLC 的寄存器中，某一步動(dòng)作開始時(shí)寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到定時(shí)器，定時(shí)器開始定時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作完成發(fā)出此步動(dòng)作完成指令。如果此步動(dòng)作沒(méi)有完成，則發(fā)出重做請(qǐng)求指令，操作臺(tái)面設(shè)有重做顯示燈及按鈕，按下此按鈕進(jìn)行重做，首先此步動(dòng)作先逆動(dòng)作1 秒，之后進(jìn)行正動(dòng)作，進(jìn)行正動(dòng)作的同時(shí)重復(fù)開始時(shí)程序。如果每一次重做沒(méi)有成功，程序設(shè)計(jì)允許重做二次，此時(shí)可進(jìn)行二次重做，若第二次仍沒(méi)完成，則發(fā)生AL1 故障，此時(shí)必須停止工作，檢修故障點(diǎn)。

2.5.2 跳步

跳步就是將此步動(dòng)作跳過(guò)去，它的設(shè)置是此步機(jī)械動(dòng)作在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有完成，不影響整個(gè)單元自動(dòng)程序的執(zhí)行，跳步發(fā)生就將此步跳過(guò)去，接著完成余下的工作。跳步也是將某一步動(dòng)作完成所需要的時(shí)間通過(guò)程序予置到PLC寄存器中，這一步動(dòng)作開始時(shí)寄存器中的數(shù)據(jù)傳送到定時(shí)器，定時(shí)器開始定時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作完成，發(fā)出此步動(dòng)作完成指令，如果此步動(dòng)作沒(méi)有完成則發(fā)生跳步，跳步發(fā)生時(shí)手動(dòng)時(shí)進(jìn)行AL3 故障報(bào)警，自動(dòng)時(shí)進(jìn)行AL2 報(bào)警。

2.6 故障

每單元超時(shí)、重做、跳步、聯(lián)鎖欠落發(fā)生時(shí)均產(chǎn)生故障。故障處理有兩種方式：一種是在程序中處理成打印文字?jǐn)?shù)據(jù)，PLC 連接一打印機(jī)將故障內(nèi)容直接打印出來(lái)，針對(duì)不同型號(hào)的PLC 處理成打印文字?jǐn)?shù)據(jù)的方法也不同。另一種是故障報(bào)警，設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)置一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)電鈴，由PLC 輸出接口控制，蜂鳴器為輕故障報(bào)警，電鈴為重故障報(bào)警。故障AL2（跳步）、重做要求中蜂鳴器報(bào)警，故障AL1（重做失敗）、故障AL3（超時(shí)），聯(lián)鎖欠落發(fā)生時(shí)電鈴報(bào)警。

2.7 燈表示

（1）動(dòng)作表示部位

a.連續(xù)亮燈。根據(jù)限位開關(guān)的接通燈亮。根據(jù)限位開關(guān)的斷開燈滅。b.緩慢閃亮--自動(dòng)條件不成立部位的顯示。單元自動(dòng)開始時(shí)，由于起動(dòng)條件不成立開始閃亮。起動(dòng)條件成立或單元自動(dòng)斷開閃亮停止。c.急閃--故障（延時(shí)）部位顯示。單元自動(dòng)及PLC 手動(dòng)時(shí)，AL1、AL3 故障、聯(lián)鎖欠落發(fā)生時(shí)開始閃亮。把運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換到斷或緊急手動(dòng)時(shí)閃亮停止。

（2）重做－重做要求顯示

單元自動(dòng)重做發(fā)生時(shí)燈亮。重做按鈕（PB）按下或燈亮后60 秒或單元自動(dòng)斷開時(shí)燈滅。

（3）跳步--跳步發(fā)生顯示

單元自動(dòng)時(shí)跳步（AL2）發(fā)生燈亮。

燈亮后5 秒或單元自動(dòng)斷開燈滅。

（4）作業(yè)超時(shí)--作業(yè)超時(shí)發(fā)生顯示

單元自動(dòng)及PLC 手動(dòng)時(shí)作業(yè)超時(shí)AL1、AL3發(fā)生燈亮。

把轉(zhuǎn)換開關(guān)轉(zhuǎn)換到斷或緊急手動(dòng)燈滅。

（5）聯(lián)鎖欠落--運(yùn)行條件欠落顯示

單元自動(dòng)及PLC 手動(dòng)時(shí)運(yùn)行條件欠落發(fā)生燈亮。

把運(yùn)轉(zhuǎn)方式切換到斷或緊急手動(dòng)燈滅。

3 結(jié)論

綜上所述，不難看出這套軟件自動(dòng)化程度較高，其中步序控制是一特點(diǎn)，在每一步動(dòng)作中，不但具有故障檢測(cè)，同時(shí)又能進(jìn)行故障處理，并且通過(guò)觀察由PLC 輸出接口控制的操作臺(tái)面上的信號(hào)燈很容易判斷故障發(fā)生部位，為設(shè)備的維修帶來(lái)了很大的方便。這套軟件的開發(fā)成功，使焦?fàn)t機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)了單元自動(dòng)控制并具有故障檢測(cè)及處理功能，也使焦?fàn)t機(jī)械設(shè)備的電氣控制水平有了質(zhì)的飛躍，此套軟件經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行驗(yàn)證，已處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先地位，大大縮短了與國(guó)際先進(jìn)水平的差距。

[1]宮淑貞，王冬青，徐世許.可編程序控制器原理及應(yīng)用［M］.人民郵電出版社,2002年7月.

[2]W353-C1-04，可編程控制器編程手冊(cè)[S].

[3]W352-C1-06(H)，可編程控制器操作手冊(cè)[S].