郴州西门子代理

 在长期使用过程中，这套系统故障率较高，主要表现为按钮失效。有时需要人为反复按压接触器。让接触器自锁后，才能点亮灯。这样既不安全，又影响日光灯使用寿命。也给日常维修工作带来不便。为此，有必要对其进行改造。我们决定用一台PLC对整个控制系统进行改造，达到提高控制系统安全性和可靠性目的。

    1 硬包车间照明控制系统存在问题和原因分析

    硬包车间照明控制采用传统交流接触器控制方式。每一路使用启动、停止2个按钮和一个指示灯以及交流接触器铺助常开、常闭触点等组成。控制电源使用交流220伏电压，用远程（控制按钮离照明柜约200米）、集中控制方式控制。

    由于使用环境中灰尘，远距离控制产生的电压降以及集中安装在照明电柜中接触器启动时的振动等多方面原因，容易使按钮或接触器辅助触点产生接触不良而使之失效。常见故障是不能启动或启动后不能自锁。当不能启动时，只有人为反复直接按压接触器，使其常开触点接通而自锁。这样既麻烦，又不符合安全操作规程。由于开关不方便，有一次，在电工进行维修日光灯时采用带电操作，造成一次触电事故。因此有改造必要。

    2 改造方案设计

    卷包车间照明

    控制，在照明负载大，又要求集中控制情况下，采用PLC控制能达到控制可靠性高、易维护的目的。

    2.1改造方案硬件设计

    保留原有主回路中的空气断路器和交流接触器。但不再使用接触器的辅助触头。

    控制回路中，用一个常开按钮输入PLC相应的输入端，控制一路照明的通断，不再使用常闭停止按钮。简言之，就是用一个按钮控制一路灯。为了显示某一路灯通断状况。按钮使用带LED指示灯的复合按钮，并且用LED灯亮表示接通。PLC的一个相应输出点同时控制一个LED指示灯和一个交流接触器。交流接触器线圈是感性负载且功率较大。PLC输出通过一个固态继电器控制交流接触器线圈。这样可使控制系统交直流隔离，不仅提高可靠性，而且PLC输出，不管是继电器输出，还是晶体管输出都能使用。每一路照明灯占用PLC的一个输入点和一个输出点。为了安全和控制方便，系统中设置一个总启动、停止按钮。设置了急停按钮，手动、自动转换开关，PLC工作指示灯等实用功能。按钮等装在一个控制箱内。并将控制箱安装在车间内靠近主照明控制电柜地方，也就是使用近程控制，到控制柜的距离不超过20米。而新增的PLC直接安装在照明控制柜内。

    PLC选用能满足要求（主要I/O点数要80点以上）的三菱FX系列一体化的微型PLC，其I/O分配表见表1。因控制方式相同，表中只列出6路灯控制。其中一路为值班照明。

    2.2改造方案软件设计

    软件设计方案的程序框图和PLC梯形图（如图1）,（图2）所示。同样为简便起见，只设计6路。现简要说明如下：

    总启动/停止按钮（X2）设置主要是为了方便。采用一键通方式。不管是启动或停止，只需按压一次按钮，就能点亮或熄灭车间所有的灯（值班照明灯除外）。

   1、引言

    西钢炼铁厂10m3竖炉于1994年建造并投产，生产炼铁所需的球团矿。竖炉在炼铁工艺中起着举足轻重的作用，其中布料系统是竖炉生产的核心环节，对球团质量起着决定性的作用。原布料系统的电气控制部分采用继电器控制方式，2台驱动设备，使用各类中间继电器89个，时间继电器62个，控制线路错综复杂，故障率极高，严重影响竖炉的生产和球团质量，如何减少设备故障率，提高设备作业率，确保竖炉达产达效，是重大技改课题。

    2、竖炉控制系统的研制

    2.1设备技改路线分析

    （1）在国内很多小型竖炉中，仍然普遍采用继电器式控制方式。该控制方式的优点：传统方式容易实现，技术含量低，岗位工人容易接受。其缺点有以下几个方面：所用电器元件较多，成本较高；故障点较多，线路复杂，维护困难，故障处理时间长；可靠性差，难以适应恶劣的环境；电能损失大。

    （2）采用小型PC一体式结构系统。小型系统优点是：体积小，结构紧凑，价格较低。其缺点是：硬件固定，灵活性较差，整机备件，相对地提高了成本。

    （3）采用大型PLC系统。整个竖炉采用一套大型的PLC系统，布料系统是其中一部分或一个远程站。

    该系统优点是：控制灵活可靠，功能强大，适用于较大的系统。其缺点是：价格昂贵，对于小系统显然是不经济的。

    2.2技改方案的确定

    通过对竖炉控制系统故障原因分析，造成竖炉设备电气故障的原因主要有以下几个方面：由于采用继电器控制方式，各类继电器达150多个，故障点较多；由于环境恶劣及元件本身质量的影响，工作可靠性大大降低；由于控制线路的复杂性，使维修产生一定的困难，造成故障处理时间的延长；由于煤气及粉尘的影响，给维护带来不便。

    在保证生产的基础上，结合我厂实际情况，提出了用PLC控制系统代替继电器控制的方案。这样，不仅可以大大简化控制线路，减少故障点，而且提高了系统稳定性、可靠性和灵活性，具有很高的性能价格比，对于降低成本，减少运转费用都有积极意义。

    2.3设备选型

    经过市场调研，目前市场上常见结构有两种。一种是一体式结构，另一种是模块式结构。前一种具有结构紧凑、体积小、价格低等优点，但是备件只能整机备件，相对而言成本较高；后一种模块式结构，具有系统构成灵活、扩展功能强等特点，又不需整机备件，但一次投入费用较高。我们着眼于全局考虑，为了方便以后的改造和扩建工作，决定采用模块式。该产品具有较高的性能价格比，且系统构成灵活，技术支持完备，售后服务较好。

    3、项目研制

    3.1硬件部分

    （1）系统的硬件设备：电源模块1块；CPU模块1块；数字量输入模块4块；数字量输出模块4块。各模块之间由地址总线连接，由现场送来的操作及设备状态信号，通过4个输入模块进入CPU，由CPU进行逻辑运算后，把结果送至输出模块，直接控制各驱动设备的接触线圈，完成整个系统的控制。

    1.前言

    饲料称量包装的准确与否将直接影响到企业的信誉和经济效益。过去采用机械称量、人工装袋，劳动强度大、速度慢、精度低。近几年，采用电子称量装置虽然可使其静态称量精度大大提高，但在饲料加工连续生产过程中，其动态精度仍不能保证。因此，在快速自动称量中如何提高动态称量精度，一直是饲料加工企业急需解决的难题。

    本文是作者在研制饲料自动化生产设备中，为了与配料过程相协调，实现饲料生产的全部自动化，应用PLC作为动态称量包装测控设备，在硬件和软件设计中采用了一些措施和动态控制方法，较好地兼顾了称量速度与精度的矛盾，实现了饲料连续生产中动态称重计量的精度。

    2.系统总体框图及工作原理

    用称重传感器、放大器和PLC组成测控系统来完成饲料的称重、计量、包装的生产工艺过程，如图1所示。该系统以PLC为核心，配以称重传感器、放大器、各种电动执行器和机械装置，实现饲料的动态在线称重计量和包装工作。

    称斗的上方是成品仓，该仓中的原料是来至饲料混合工序生产的饲料散状成品料。成品仓下是一台电动机驱动的螺旋进料装置，启动电动机，则该成品仓中的粉状饲料就随着传输绞笼的旋转而进入称斗中称量。称斗上装有三个S梁式应变式拉力传感器，称斗的重量信号直接由该传感器组转换成与之对应的电压信号，经放大器把该电压信号放大后送入PLC中进行数据处理，当达到预定值时，PLC控制停止下料，然后PLC控制开称斗门，并控制打包机自动装袋后由传送带送出。于是，就完成了饲料称量打包的自动化过程。

    3．提高动态称重精度的硬件措施

     该系统用三个拉力传感器将饲料重量W变换为成线性关系的电压信号Ux，并通过两级放大器进行放大。图中Un表示等效到放大器输入端的噪声和干扰电压，ΔUi表示等效到输入端的漂移电压。设两级放大器的放大倍数为A，则Uo=A(Ux+Un+ΔUi)=AUx+AUn+A·ΔUi式中的第2项主要影响灵敏度，第三项主要影响系统的精度。

    (1)影响传感器的因素及解决办法

    传感器输出信号的稳定性除决定传感器本身的性能外，还与供电电源和传感器的安装有密切关系。本系统采用UH61-100u型三只称重传感器，每只传感器单独供电，通过调节其桥路电压使三只传感器的输出灵敏度K相同，三只传感器串联输出的电压为Ux=K(E1+E2+E3)。为了提高每个传感器供桥电源的稳定性采用二次稳压，并对元器件进行老化、测试后进行选配，特别是对基准稳压管2DW233的老化处理和时漂测试，选择时漂小的通过调节其工作电流使其工作在接近零温度系数（<2ppm/℃）下，使整个传感器电源的温度稳定性优于10ppm/℃。三只拉力传感器安装在称斗和称架之间。如果传感器承受的重量与传感器轴线存有ɑ角，则将产生横向分力而引入误差ΔW=W-Wcosɑ.这对于每次称重25Kg，在称斗皮重为100Kg的情况下，即三只100Kg的传感器实际荷重为125Kg。当ɑ=4°时，称重误差就为0.43Kg。因此，安装传感器时应设法确保传感器都能垂直受力。  （2）影响系统灵敏度的因素及解决办法

    影响系统灵敏度的主要因素是检测电路的内部噪声和外部干扰电压Un，它与放大器所工作的频带相关。在研制中，通过选择低噪声器件，在满足采集速度所需足够宽的频带的前提下，通过选配电阻来提高放大电路本身的共模抑制能力，整个检测系统采用双层屏蔽，采样时间选为工频周期整数倍等项措施，使整个系统获得了能分辨5g重量的灵敏度。

    （3）影响准确度的主要因素及解决办法

    影响准确度的主要因素是整个检测系统的非线性和漂移ΔUi。其中系统的非线性，在选配元器件校正的基础上，采用了软件修正；而对于随温度和时间产生的漂移电压ΔUi，主要采用元器件的老化、测试与分选工艺，筛选掉时漂大的，然后选配温度系数进行补偿，使整个系统的静态精度达到了0.07%，为实现动态称量精度奠定了基础。

   4.提高动态称重精度的软件措施
　　
　　影响动态称重精度的主要因素是被称物料的比重、流量和落差的大小，它是由成品料仓的压力和PLC所控制的进料驱动装置产生的。因此，改进控制思路，借鉴静态称量精度高的特点是提高动态计量精度的关键。为此，我们选用双速变径变距螺旋加料机，采用"先快后慢，后点动"的控制下料方式，如图2所示。图中：Wx0为称量前PLC所采集的称斗皮重；由此PLC按照每包计量净重量的90%、95%和算出快速下料的终了值Wx1、慢速下料终了值Wx2和称量终了值Wx。其控制过程可以这样简单说明：在下料开始一段时间，PLC控制绞笼电动机快速下料，当检测达到快速下料的终了值Wx1时，PLC控制绞笼电动机开始慢速下料；当检测达到慢速下料的终了值Wx2时，PLC关闭绞笼电动机后采用"点动"下料，当达到或接近期望值Wx时为止。
　　
　　
　　按照上述思路，通过编写全动态控制加料的快慢、速加料和点动下料的软件模块；以及为消除空中落料对称量精度的影响，所编写的自动寻找提前停机量的软件模块等软件措施。该系统使用一年来，经计量部门两次测试，整个系统动态计量准确度优于0.2%。
　　
　　5.结论
　　
　　采用PLC控制进行饲料称重包装，具有结构简单、计量准确、工作可靠，较好的兼顾了动态称重计量的精度和速度，满足了在线快速动态重量计量的要求，对水泥、食盐、面粉等的称重包装有借鉴作用和推广价值。