基于PLC控制的加熱加壓罐進(jìn)排料裝置

陳哲琪 張贊 張永亮 張克芹 程廣振

摘要：這是一種能根據(jù)生產(chǎn)過程中的實(shí)際需要，通過PLC控制來調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)的加熱加壓罐進(jìn)排料裝置。當(dāng)接上電源，按下啟動(dòng)按鈕后，裝置便開始根據(jù)PLC所編寫的程序運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)進(jìn)料、加壓、加熱、排料的功能，并按照上述四個(gè)工藝過程不斷進(jìn)行循環(huán)，直至按下停止按鈕，裝置跳出循環(huán)，停止運(yùn)行。此外，通過傳感器技術(shù)的應(yīng)用，反應(yīng)過程中反應(yīng)物和反應(yīng)環(huán)境的相關(guān)參數(shù)可以被測(cè)得，并通過PLC控制反饋到生產(chǎn)過程中，使得在提升生產(chǎn)效率的前提下，同時(shí)也提高了資源的利用率。

關(guān)鍵詞：進(jìn)排料裝置；PLC控制；傳感器技術(shù)

1.前言

隨著科技的發(fā)展和社會(huì)生產(chǎn)力水平的不斷提高，人們對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)有了更高的要求和更遠(yuǎn)的期待。從一開始的以追求量為主的要求逐漸轉(zhuǎn)變成要實(shí)現(xiàn)質(zhì)與量的并存的目標(biāo)。這一轉(zhuǎn)變意味著我們需要將更安全、更準(zhǔn)確、更高效的生產(chǎn)設(shè)備投入到生產(chǎn)過程中，再輔以高新的操作技術(shù)，來實(shí)現(xiàn)質(zhì)與量的飛躍。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前生產(chǎn)活動(dòng)中所使用的進(jìn)排料反應(yīng)裝置仍存在一些不足，例如自動(dòng)化控制程度不高，對(duì)資源的有效利用不夠，生產(chǎn)效率有待提高等。而近年來PLC與傳感器技術(shù)的發(fā)展，提供給了我們一個(gè)去改善這些不足的方向。

2.結(jié)構(gòu)組成

加熱加壓罐進(jìn)排料裝置主要由啟動(dòng)按鈕SB1、停止按鈕SB2、下限液位傳感器LE2、溫度傳感器TE、壓力傳感器PE、上限液位傳感器LE1、排氣電動(dòng)閥M1、進(jìn)料電動(dòng)閥M2、增壓電動(dòng)閥M3、排料電動(dòng)閥M4、電阻加熱器R組成。其結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。

3.工作原理和工藝過程分析

加熱加壓罐進(jìn)排料裝置工藝過程包括進(jìn)料、加壓、加熱、排料這四個(gè)階段。

1）初始狀態(tài)，四個(gè)傳感器LE1、PE、TE、LE2和電阻加熱器R均處于斷開狀態(tài)，四個(gè)電動(dòng)閥M1、M2、M3、M4處于關(guān)閉狀態(tài)。

2）檢測(cè)下液位、溫度和裝置內(nèi)部壓力是否都小于設(shè)定值，若是，則接通電源，按下啟動(dòng)按鈕SB1，此時(shí)排氣電動(dòng)閥M1和進(jìn)料電動(dòng)閥M2工作，開始向裝置內(nèi)進(jìn)料。當(dāng)液位上升到上限位置時(shí)，上限液位傳感器LE1動(dòng)作，使得排氣電動(dòng)閥M1、進(jìn)料電動(dòng)閥M2關(guān)閉。

3）根據(jù)生產(chǎn)需要設(shè)定延時(shí)時(shí)間30 秒，30 秒后增壓電動(dòng)閥M3接通，氮?dú)忾_始進(jìn)入罐內(nèi)，提高裝置內(nèi)部壓力。當(dāng)壓力上升到設(shè)定值時(shí)，壓力傳感器PE開始動(dòng)作，增壓電動(dòng)閥M3斷開。

4）此時(shí)罐內(nèi)溫度一定低于要求值，應(yīng)接通電加熱器R的電源，開始加熱。當(dāng)罐內(nèi)溫度上升到設(shè)定值時(shí)，溫度傳感器TE開始動(dòng)作，斷開電加熱器R的電源，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，設(shè)定保溫時(shí)間8分鐘，在此時(shí)間內(nèi)罐內(nèi)溫度保持穩(wěn)定，通過對(duì)電加熱器R的通斷控制來實(shí)現(xiàn)。

5）保溫時(shí)間到后，排氣電動(dòng)閥M1接通，使罐內(nèi)壓力降低到初始值，保持排氣電動(dòng)閥M1接通，同時(shí)排料電動(dòng)閥M4打開，開始向外排料。直到液位降低到下限位置時(shí)，下限液位傳感器LE2斷開，使得排氣電動(dòng)閥M1、排料電動(dòng)閥M4電源斷開，整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，開始下一工作循環(huán)。

4.控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

控制器采用三菱公司型號(hào)為FX2N-16MR的可編程序控制器，PLC控制器接線圖如圖2所示，SB1為啟動(dòng)按鈕，SB2為停止按鈕。

5.結(jié)束語

1）可編程邏輯控制器的運(yùn)用，可以用簡單的程序完成復(fù)雜的邏輯控制，同繼電器控制系統(tǒng)相比具有可靠性高、控制邏輯容易改變、外接線簡單等特點(diǎn)。與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合后，還能實(shí)現(xiàn)模擬量、運(yùn)動(dòng)和過程控制以及數(shù)據(jù)處理及通信。

2）傳感器技術(shù)的應(yīng)用，起到了信息采集的作用，將采集到的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字電信號(hào)進(jìn)行傳輸，然后由應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)即時(shí)地處理、存儲(chǔ)、顯示和控制這些數(shù)據(jù)，并反饋到PLC控制器上，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化控制。

3）該裝置的結(jié)構(gòu)布置能很大程度的提高資源的利用率，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和快速性的同時(shí)也節(jié)約了不少的人工成本，提高了生產(chǎn)的效率。該裝置生產(chǎn)成本較低，具有很好的經(jīng)濟(jì)和實(shí)用性，可實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)及推廣。

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基金項(xiàng)目：

湖州師范學(xué)院/湖州師范學(xué)院求真學(xué)院2018年大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)科研訓(xùn)練及實(shí)驗(yàn)室開放項(xiàng)目，NO.148。

作者簡介：

陳哲琪（1997-01），男，湖州師范學(xué)院工學(xué)院，本科，機(jī)械電子工程專業(yè)。