1 前言

在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，大部分機(jī)械設(shè)備都采用先進(jìn)、實(shí)用的控制產(chǎn)品對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行控制，以提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性和生產(chǎn)效率。但是，在農(nóng)業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，由于農(nóng)機(jī)設(shè)備運(yùn)行環(huán)境惡劣、操作人員技術(shù)水平偏低，絕大部分機(jī)械設(shè)備沒有采用先進(jìn)的控制產(chǎn)品，而是采用傳統(tǒng)的手工操作和繼電器控制。

中國(guó)是個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)機(jī)設(shè)備遍布大江南北。把性能穩(wěn)定、質(zhì)量可靠、功能強(qiáng)大的控制產(chǎn)品應(yīng)用到市場(chǎng)巨大的農(nóng)機(jī)設(shè)備中，對(duì)提高我國(guó)農(nóng)業(yè)的自動(dòng)化水平和農(nóng)機(jī)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力將會(huì)產(chǎn)生十分積極的影響。

本文介紹了和利時(shí)公司新一代小型一體化PLC在農(nóng)用液壓打包機(jī)上的應(yīng)用，該應(yīng)用在提高農(nóng)機(jī)設(shè)備自動(dòng)化方面取得了很好效果，具有很好的推廣價(jià)值。

2 系統(tǒng)概述

山東某液壓機(jī)械制造有限公司是國(guó)內(nèi)液壓打包機(jī)械的龍頭企業(yè)，其生產(chǎn)的液壓打包機(jī)行銷海內(nèi)外，得到用戶的普遍好評(píng)。液壓打包機(jī)廣泛應(yīng)用于棉纖維、亞麻、羊毛、紙邊、服裝、布匹、毛巾、麥草等松散物資的打包，為農(nóng)用物質(zhì)的倉(cāng)儲(chǔ)和運(yùn)輸提供了極大的方便。由于液壓打包機(jī)一般應(yīng)用在環(huán)境惡劣的室外或污染嚴(yán)重的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，故對(duì)控制產(chǎn)品提出了較高要求。以前曾有自動(dòng)化公司采用某國(guó)外品牌PLC對(duì)液壓打包機(jī)的電氣控制部分進(jìn)行改造，但應(yīng)用效果欠佳。我們對(duì)機(jī)器運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)考察和反復(fù)研究，充分考慮到了現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的惡劣性，在可靠性、穩(wěn)定性等方面做了大量工作，提出了基于HOLLiAS-LEC G3小型一體化PLC的控制系統(tǒng)。實(shí)際運(yùn)行效果表明，該控制方案達(dá)到了預(yù)期效果，大大提高了設(shè)備的自動(dòng)化水平。

液壓打包機(jī)控制系統(tǒng)由核心控制單元PLC和用于操作的人機(jī)界面組成，核心控制單元應(yīng)用和利時(shí)公司的G3系列小型一體化PLC，人機(jī)界面采用深圳人機(jī)電子有限公司的新一代文本顯示器MD204L。PLC包括1塊24點(diǎn)CPU模塊LM3107和1塊8路繼電器輸出模塊LM3222，輸入、輸出信號(hào)詳見表1。

表1I/O地址分配表

3 系統(tǒng)功能

采用PLC控制的液壓打包機(jī)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)脫包、自動(dòng)提箱、自動(dòng)轉(zhuǎn)體、自動(dòng)踩棉等功能，并能對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，完成自動(dòng)診斷、自動(dòng)報(bào)警和數(shù)據(jù)上傳等功能。為提高電氣控制系統(tǒng)的可靠性，根據(jù)客戶的實(shí)際需求，將經(jīng)常出現(xiàn)故障的所有可以替換的開關(guān)按鈕全部轉(zhuǎn)移到人機(jī)界面上，包括油泵的啟動(dòng)/停止、踩箱的啟動(dòng)/停止、油缸的上升/下降/停止、提箱、開門、關(guān)門等操作按鈕。另外，時(shí)間繼電器的時(shí)間也在人機(jī)界面上設(shè)定，包括油泵電機(jī)啟動(dòng)延時(shí)繼電器、踩箱電機(jī)避起延時(shí)繼電器、踩箱電機(jī)斷電延時(shí)繼電器和油缸上升緩沖延時(shí)繼電器。

液壓打包機(jī)的控制部分包括油泵電機(jī)控制回路、踩箱電機(jī)控制回路、升降控制回路、提箱控制回路、預(yù)缷控制回路和開關(guān)門控制回路等，下面對(duì)各控制回路分別進(jìn)行介紹。

油泵電機(jī)控制回路：通過文本顯示器控制鍵盤的按鍵操作，按下“泵起”油泵電機(jī)的啟動(dòng)按鈕，主接觸器C1和Y接觸器C2接通，同時(shí)油泵電機(jī)啟動(dòng)延時(shí)繼電器，通過讀取文本顯示器上的時(shí)間值，并開始計(jì)時(shí)。時(shí)間到則Y接觸器C2斷開，同時(shí)△接觸器C3接通，PLC的C2與C3兩點(diǎn)互鎖。按下“泵停”油泵電機(jī)的停止按鈕，油泵電機(jī)正常停機(jī)。當(dāng)電機(jī)發(fā)生過載或是有堵轉(zhuǎn)情況發(fā)生時(shí)，主油泵熱保護(hù)繼電器RJ開關(guān)閉合，通過PLC程序控制主接觸器C1立即斷開，處于保護(hù)狀態(tài)。故障排除后，重新啟動(dòng)、重新開機(jī)。當(dāng)油缸超過上限或下限時(shí)，HC1和HC2都要在PLC程序控制中加以保護(hù)。通過設(shè)定油泵電機(jī)啟動(dòng)延時(shí)繼電器的值可以任意改變Y—Δ啟動(dòng)轉(zhuǎn)換的時(shí)間，保證最佳轉(zhuǎn)換狀態(tài)。加上多重互鎖和自鎖，完成油泵電機(jī)的正常啟動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)有指示燈顯示電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

踩箱電機(jī)控制回路：通過文本顯示器控制鍵盤的按鍵操作，按下“踩起”踩箱電機(jī)的啟動(dòng)按鈕，踩箱過程開始，踩箱指示燈點(diǎn)亮，踩箱電機(jī)接觸器C4接通，同時(shí)踩箱電機(jī)避起延時(shí)繼電器讀取文本顯示器上的時(shí)間值，并開始計(jì)時(shí)。時(shí)間到，觸發(fā)PLC內(nèi)部中間繼電器，踩箱結(jié)束，蜂鳴器H接通告知，同時(shí)踩箱電機(jī)斷電延時(shí)繼電器讀取文本顯示器上的時(shí)間值，并開始計(jì)時(shí)。時(shí)間到，循環(huán)結(jié)束，踩箱電機(jī)與蜂鳴器H停止復(fù)位。按下“踩停”踩箱電機(jī)的停止按鈕，所有的時(shí)間繼電器及中間繼電器均復(fù)位，踩箱電機(jī)停止。我們可以對(duì)精度高達(dá)1ms的踩箱電機(jī)避起延時(shí)繼電器和踩箱電機(jī)斷電延時(shí)繼電器任意調(diào)整，根據(jù)不同的工作狀況選取不同值，極大地方便了用戶操作，顯著提高了生產(chǎn)效率。

上升、下降控制回路：上升與下降是兩個(gè)相反的控制過程，由程序設(shè)計(jì)為互鎖，以保證動(dòng)作統(tǒng)一、安全。通過文本顯示器控制鍵盤的按鍵操作，按下“上升”或“下降”按鈕，箱體按程序動(dòng)作，開始上升或下降，達(dá)到工藝要求。

提箱控制回路：系統(tǒng)提箱的控制必須保證在上升結(jié)束后進(jìn)行，通過文本顯示器控制鍵盤的按鍵操作，按下“提箱”按鈕，提箱開始，當(dāng)達(dá)到箱體上限位時(shí)，即為提箱結(jié)束。

卸控制回路：按照工藝要求，預(yù)卸控制必須是在上升或提箱時(shí)間段以前進(jìn)行。預(yù)卸全過程完全由PLC程序自動(dòng)進(jìn)行，油缸上升時(shí)即為預(yù)卸工序開始。讀取文本顯示器上的油缸上升緩沖延時(shí)繼電器的時(shí)間設(shè)定值，同時(shí)開始計(jì)時(shí)，時(shí)間到預(yù)卸結(jié)束。

開門、關(guān)門控制回路：開門和關(guān)門是兩個(gè)相反的控制過程，分別由文本顯示器上的“開門”和“關(guān)門”操作按鈕控制，內(nèi)部中間繼電器ZJ6和ZJ7互鎖，分別完成開門和關(guān)門動(dòng)作。

系統(tǒng)流程圖如圖1所示。

人機(jī)界面上的主操作畫面和時(shí)間設(shè)定畫面如圖2和圖3所示。

4 結(jié)束語

該控制系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用在農(nóng)用液壓打包機(jī)上，降低了操作人員的工作強(qiáng)度，提高了設(shè)備運(yùn)行效率和安全性，降低了能源消耗，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。從液壓打包機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行情況來看，和利時(shí)的小型一體化PLC質(zhì)量可靠、運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)行效果良好，能適應(yīng)農(nóng)機(jī)現(xiàn)場(chǎng)的惡劣環(huán)境，在提高農(nóng)機(jī)設(shè)備自動(dòng)化方面取得了很好效果，具有很好的推廣價(jià)值。

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