基于PLC在成型機上料過程中應用分析

張文斌

（山西華圣鋁業有限公司，山西 永濟044500）

隨著電解鋁用炭素陽極生產線自動化程度不斷提高，PLC正越來越多地應用在行業生產中。某電解鋁公司炭素廠成型車間煅后焦上料系統應用PLC進行自動化控制，自投產以來該系統運行平穩，在企業生產中發揮了重要作用。

1 PLC工作原理與優點

1.1 PLC概念

PLC中文名稱可編程邏輯控制器，是英文名稱programmable logic controller的縮寫，PLC 是以計算機技術、自動控制技術、通訊技術為基礎專門應用于工業生產領域的計算機，能通過模擬信號和數字信號的輸入輸出，控制各種類型的生產過程。

1.2 PLC工作原理

PLC的基本結構分為電源模塊、CPU模塊、存儲模塊、輸入、輸出模塊，通訊模塊等，電源模塊為PLC各集成電路和模塊提供能量，常用的電源模塊類型有交流220v，直流24V等。存儲器用來儲存系統程序和用戶程序，儲存系統程序的叫系統存儲器，儲存用戶程序的叫用戶存儲器，通過編程設備可從存儲器中導入導出程序。CPU模塊是PLC系統的核心，它實時采集輸入信號，執行用戶程序，更新系統輸出。PLC整個工作過程分為輸入處理、程序處理、輸出處理三個階段。輸入階段PLC 掃描輸入端子的實時狀態。掃描結束CPU將結果寫入寄存器，然后開始執行程序， 程序運行結束CPU將運行結果輸出至寄存器，寄存器將結果輸出至現場設備，PLC采用循環掃描方式，一個周期結束，CPU又開始下一周期的掃描、執行、輸出。

1.3 PLC的優點

（1）系統運行穩定， PLC產品發展到今天其連續無故障工作時間可達數萬小時，PLC用存儲邏輯代替接線邏輯，設備控制線路簡單。當生產設備的控制方式需要改變時，可通過改變程序改變設備運行方式，這種優點使其在多品種、小批量的生產過程中得到廣泛應用。

（2）功能完善，適用性強。PLC適用于各種規模工業控制場合，按照控制規模可分為大、中、小三種類型，生產中根據生產規模的大小，選用不同規模的產品。

（3）可靠性高，自診斷功能完善。PLC采用集成電路技術，內部電路采用抗干擾技術，輸入、輸出采用光電隔離技術，可靠性高。PLC外部電路接線簡單，出現故障容易排查和同等規模的繼電器系統相比，電氣接線及開關接點已減少到數百甚至千分之一，故障率大幅降低。PLC具備完善的自檢功能，用戶程序可通過軟件自診斷功能發現程序錯誤，設備故障可通過系統自檢發現故障點，提高檢修效率。

2 PLC的系統構成

2.1 CPU

CPU是PLC控制器的核心，作為一臺工業控制計算機，PLC基本組成部分由計算器、控制器、存儲器、輸入、輸出模塊構成，計算器和控制器封裝后簡稱CPU（Central Processing Unit），是計算機的運算和控制核心，它的功能主要是解釋指令和處理數據。

PLC運行時，首先讀取現場各輸入裝置的狀態和數據并將其存放在輸入數據寄存器，經程序調取該寄存器狀態運行，運行結束將結果寫入輸出數據寄存器，最后將輸出寄存器的數據傳送到輸出裝置。

2.2 存儲器

用于存儲系統程序和用戶程序。存放系統程序的存儲器稱為系統程序存儲器，存放用戶程序的存儲器稱為用戶程序存儲器。

2.3 輸入、輸出模塊

輸入模塊是PLC與顯示現場狀態設備的接口，由光電耦合電路和微機輸入接口電路組成。輸出模塊是PLC與現場設備的接口，由輸出數據寄存器、選通電路和中斷請求電路集成。

3 控制過程

3.1 系統啟動過程

生產開始前首先檢查控制臺上的上料指示燈是否亮起，當料倉未滿時,將上料控制臺上的轉換開關打到“上料”位置，按控制臺上的“系統啟動”按鈕，系統將按照以下順序啟動車間上料工藝設備：

啟動預告電鈴（保持10秒）、S-27二次對輥破碎機（10秒后）、S-17二次振動篩（10秒后）、 S-21一次對輥破碎機（10秒后）、S-16一次振動篩（10秒后）、S-15煅后斗提（10秒后）、S-14皮帶運輸機（10秒后）、S-29電振動輸送機（10秒后）順序起動系統設備。

3.2 系統停止過程

當顯示屏上上料指示燈亮或操作工按下上料控制臺上的“系統停止”按鈕，控制系統將按照以下順序停止各生產設備：

S-29電振（15秒后）、S-14皮帶運輸機 （15秒后）、S-15斗提（15秒后）、S-16一次振動篩（15秒后）、S-21一次對輥破碎機（15秒后）、S-17二次振動篩（15秒后）、S-27二次對輥破碎機（15秒后）、排料系統停止運行。

4 系統特點

4.1 設備運行多模式轉換

該系統設計了手動、自動兩種模式滿足生產要求。手動模式：主要應用于設備維修和調試現場設備以及PLC出現故障需要設備單獨運行的情況，通過操作現場控制箱上的按鈕，生產設備即可轉換為就地控制運行。自動模式：設備的正常運行模式，通過PLC控制生產過程，生產設備操作在PLC控制臺上完成，通過PLC人機界面可以直觀顯示設備運行狀況，設備出現故障時可通過軟件診斷故障點。在生產現場需要緊急停車時，可通過主控臺的急停按鈕，終止設備運行。

4.2 設備故障直觀顯示

該PLC系統通過工藝屏模擬生產過程，在模擬屏上用信號燈狀態模擬設備運行狀態，實時顯示設備運行狀況，設備運行時模擬屏上的紅色指示燈常亮，設備發生故障時模擬屏指示燈閃爍并發出警報，待故障消除主控臺發出復位指令后警報解除。當設備運行過程中出現緊急情況，通過主控臺上的“緊急停車”按鈕緊急停車，使PLC輸入輸出全部斷開，設備緊急停車。

5 結語

PLC由于其高可靠性、操作簡單與維護方便,豐富的接口模塊等特點，使得在自動化控制中得到廣泛應用。其在煅后焦上料系統中應用在實際生產中取得了良好的效果。

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[2]高洪濤,劉成．關于電氣控制與PLC應用技術的分析[J]．科技風,2015(09)