G3 PLC在農用液壓打包機上的應用

1前言

在工業(yè)應用領域，大部分機械設備都采用先進、實用的控制產品對生產過程進行控制，以提高設備運行的可靠性和生產效率。但是，在農業(yè)應用領域，由于農機設備運行環(huán)境惡劣、操作人員技術水平偏低，絕大部分機械設備沒有采用先進的控制產品，而是采用傳統的手工操作和繼電器控制。
中國是個農業(yè)大國，農機設備遍布大江南北。把性能穩(wěn)定、質量可靠、功能強大的控制產品應用到市場巨大的農機設備中，對提高我國農業(yè)的自動化水平和農機企業(yè)的市場競爭力將會產生十分積極的影響。

本文介紹了和利時公司新一代小型一體化PLC在農用液壓打包機上的應用，該應用在提高農機設備自動化方面取得了很好效果，具有很好的推廣價值。

2系統概述

山東某液壓機械制造有限公司是國內液壓打包機械的龍頭企業(yè)，其生產的液壓打包機行銷海內外，得到用戶的普遍好評。液壓打包機廣泛應用于棉纖維、亞麻、羊毛、紙邊、服裝、布匹、毛巾、麥草等松散物資的打包，為農用物質的倉儲和運輸提供了極大的方便。由于液壓打包機一般應用在環(huán)境惡劣的室外或污染嚴重的生產現場，故對控制產品提出了較高要求。以前曾有自動化公司采用某國外品牌PLC對液壓打包機的電氣控制部分進行改造，但應用效果欠佳。我們對機器運行環(huán)境進行了現場考察和反復研究，充分考慮到了現場環(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。實際運行效果表明，該控制方案達到了預期效果，大大提高了設備的自動化水平。

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

表1　I/O地址分配表

3系統功能

采用PLC控制的液壓打包機可以實現自動脫包、自動提箱、自動轉體、自動踩棉等功能，并能對生產過程進行實時監(jiān)控，完成自動診斷、自動報警和數據上傳等功能。為提高電氣控制系統的可靠性，根據客戶的實際需求，將經常出現故障的所有可以替換的開關按鈕全部轉移到人機界面上，包括油泵的啟動/停止、踩箱的啟動/停止、油缸的上升/下降/停止、提箱、開門、關門等操作按鈕。另外，時間繼電器的時間也在人機界面上設定，包括油泵電機啟動延時繼電器、踩箱電機避起延時繼電器、踩箱電機斷電延時繼電器和油缸上升緩沖延時繼電器。

液壓打包機的控制部分包括油泵電機控制回路、踩箱電機控制回路、升降控制回路、提箱控制回路、預缷控制回路和開關門控制回路等，下面對各控制回路分別進行介紹。

油泵電機控制回路：通過文本顯示器控制鍵盤的按鍵操作，按下“泵起”油泵電機的啟動按鈕，主接觸器C1和Y接觸器C2接通，同時油泵電機啟動延時繼電器，通過讀取文本顯示器上的時間值，并開始計時。時間到則Y接觸器C2斷開，同時△接觸器C3接通，PLC的C2與C3兩點互鎖。按下“泵停”油泵電機的停止按鈕，油泵電機正常停機。當電機發(fā)生過載或是有堵轉情況發(fā)生時，主油泵熱保護繼電器RJ開關閉合，通過PLC程序控制主接觸器C1立即斷開，處于保護狀態(tài)。故障排除后，重新啟動、重新開機。當油缸超過上限或下限時，HC1和HC2都要在PLC程序控制中加以保護。通過設定油泵電機啟動延時繼電器的值可以任意改變Y—Δ啟動轉換的時間，保證最佳轉換狀態(tài)。加上多重互鎖和自鎖，完成油泵電機的正常啟動和運轉，同時有指示燈顯示電機的運轉狀態(tài)。

踩箱電機控制回路：通過文本顯示器控制鍵盤的按鍵操作，按下“踩起”踩箱電機的啟動按鈕，踩箱過程開始，踩箱指示燈點亮，踩箱電機接觸器C4接通，同時踩箱電機避起延時繼電器讀取文本顯示器上的時間值，并開始計時。時間到，觸發(fā)PLC內部中間繼電器，踩箱結束，蜂鳴器H接通告知，同時踩箱電機斷電延時繼電器讀取文本顯示器上的時間值，并開始計時。時間到，循環(huán)結束，踩箱電機與蜂鳴器H停止復位。按下“踩停”踩箱電機的停止按鈕，所有的時間繼電器及中間繼電器均復位，踩箱電機停止。我們可以對精度高達1ms的踩箱電機避起延時繼電器和踩箱電機斷電延時繼電器任意調整，根據不同的工作狀況選取不同值，極大地方便了用戶操作，顯著提高了生產效率。

上升、下降控制回路：上升與下降是兩個相反的控制過程，由程序設計為互鎖，以保證動作統一、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，箱體按程序動作，開始上升或下降，達到工藝要求。

提箱控制回路：系統提箱的控制必須保證在上升結束后進行，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，當達到箱體上限位時，即為提箱結束。

卸控制回路：按照工藝要求，預卸控制必須是在上升或提箱時間段以前進行。預卸全過程完全由PLC程序自動進行，油缸上升時即為預卸工序開始。讀取文本顯示器上的油缸上升緩沖延時繼電器的時間設定值，同時開始計時，時間到預卸結束。

開門、關門控制回路：開門和關門是兩個相反的控制過程，分別由文本顯示器上的“開門”和“關門”操作按鈕控制，內部中間繼電器ZJ6和ZJ7互鎖，分別完成開門和關門動作。

系統流程圖如圖1所示。

人機界面上的主操作畫面和時間設定畫面如圖2和圖3所示。

4結束語

該控制系統已經成功應用在農用液壓打包機上，降低了操作人員的工作強度，提高了設備運行效率和安全性，降低了能源消耗，提高了產品質量。從液壓打包機在現場的運行情況來看，和利時的小型一體化PLC質量可靠、運行穩(wěn)定、運行效果良好，能適應農機現場的惡劣環(huán)境，在提高農機設備自動化方面取得了很好效果，具有很好的推廣價值。