PLC在全自動離心機(jī)中的應(yīng)用

1 引言
無論是國內(nèi)還是國外，可編程控制器都已成為工業(yè)控制領(lǐng)域中最主要的自動化裝置之一，它代表了當(dāng)前電氣程控技術(shù)的世界先進(jìn)水平，傳統(tǒng)的繼電器接觸式控制正在逐漸退出工業(yè)控制領(lǐng)域市場。在我們公司引進(jìn)的眾多進(jìn)口設(shè)備中，也大多數(shù)采用PLC控制，其中尤以進(jìn)口全自動離心機(jī)為最典型的代表。這種全自動離心機(jī)通過PLC程序控制，可實(shí)現(xiàn)對離心機(jī)過程:進(jìn)料、分離、洗滌、卸料的全自動操作，極大地提高了生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率。
2 問題的提出
不管多先進(jìn)的設(shè)備在實(shí)際使用中總會出現(xiàn)一些問題，有些故障是必須通過修理硬件設(shè)施才能解決的;但是有些故障我們只要通過修改PLC的軟件程序就能進(jìn)行解決，很顯然，后者不但方便省事，而且能節(jié)省維修費(fèi)用。下面就是我們通過優(yōu)化離心機(jī)PLC的程序成功解決離心機(jī)故障的幾個比較典型事例，它們主要從軟件上對離心機(jī)的功能進(jìn)行了完善和補(bǔ)充，實(shí)踐使用證明效果很好，它大大地降低了離心機(jī)的故障發(fā)生率;并且縮短了離心機(jī)的循環(huán)周期，提高了離心機(jī)的使用效率。
在實(shí)際的使用過程中，我們總結(jié)發(fā)現(xiàn)離心機(jī)頻繁發(fā)生的故障主要集中在卸料過程上，大約能占到離心機(jī)故障總量的一半左右。而在卸料故障中又以下2種故障為最難處理:一是卸料用垂直油缸的滾輪支撐套發(fā)生破裂，該故障修復(fù)的工作
量相當(dāng)繁重，需要將整個機(jī)蓋吊下，拆下油缸重新加工，整個過程至少需要2～3天才能完成，該故障的頻繁發(fā)生一度影響到公司的生產(chǎn)。另外，更為嚴(yán)重的是給設(shè)備使用帶來了安全隱患，因?yàn)橐坏┌l(fā)生該故障，就會導(dǎo)致卸料犁與離心機(jī)甩籃底部發(fā)生碰撞而產(chǎn)生火花，化工行業(yè)大多使用易燃易爆的介質(zhì)，因此極易發(fā)生安全事故。另一個故障是在卸料過程中，由于受到物料的阻力，離心機(jī)的甩籃速度會降至零，從而最終導(dǎo)致離心機(jī)的跳閘。該故障雖然處理起來比較簡單，但是如果頻繁發(fā)生，也會影響機(jī)器的正常使用，特別是在車間生產(chǎn)任務(wù)比較緊的情況下。
另外，生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，離心機(jī)的動作程序也需要及時跟隨改變。
3 問題分析和解決
3.1 增加了卸料速度補(bǔ)償程序
離心機(jī)在卸料時，當(dāng)犁刀進(jìn)刀后，特別是在垂直進(jìn)刀后，離心機(jī)甩籃的轉(zhuǎn)速會由于受到犁刀卸料的阻力而下降。從PLC的程序梯形圖可以知道，當(dāng)速度低于40rpm時，犁刀會停止前進(jìn)，等待甩籃轉(zhuǎn)速上升;當(dāng)速度繼續(xù)下降至低于30rpm時，犁刀就會退回，以減輕甩籃旋轉(zhuǎn)的阻力，使甩籃轉(zhuǎn)速上升，當(dāng)轉(zhuǎn)速升至60rpm時，再繼續(xù)進(jìn)行卸料，完成整個卸料過程。這在機(jī)器正常，且物料適量、干燥的情況下是能順利地完成的。但是一旦碰到物料偏多又潮濕時往往就不能順利地完成這個過程，特別是對于已經(jīng)使用多年的離心機(jī)，因?yàn)樗囊簤合到y(tǒng)和氣動執(zhí)行機(jī)構(gòu)不可避免地存在著或多或少的泄露，這會使離心機(jī)在低速時速度不能保持恒定，特別是在甩籃轉(zhuǎn)速因受到阻力而下降時，不能迅速地使速度上升，情況嚴(yán)重時就會使甩籃轉(zhuǎn)速降至零(實(shí)際使用中，在某些機(jī)器上經(jīng)常會發(fā)生這種情況)，這種狀態(tài)如果超過一定的時間，機(jī)器就會跳閘(這時機(jī)器的保護(hù)功能動作)。
在分析了PLC的程序和實(shí)際的卸料故障后，可以發(fā)現(xiàn)，如果在卸料過程中，當(dāng)甩籃轉(zhuǎn)速下降至40rpm時，用中速閥或高速閥強(qiáng)制“推”一下甩籃，待轉(zhuǎn)速升至60rpm時，再恢復(fù)低速狀態(tài)(卸料速度)，如此不就可以避免甩籃轉(zhuǎn)速降到零了嗎？而且這種方法也不需要增加什么硬件，只要對程序進(jìn)行一下修改就可以了。當(dāng)然這里講的只是原理，實(shí)際的程序修改還要考慮多方面的因素，如:動作順序、聯(lián)鎖保護(hù)等，實(shí)踐證明這一辦法是可行的，現(xiàn)在已在多臺存在此類故障的離心機(jī)上投入使用，效果良好。
3.2 修改了卸料程序
經(jīng)過查閱相關(guān)資料，弄清其原理后發(fā)現(xiàn)該離心機(jī)PLC的在程序設(shè)計(jì)上存在一定的缺陷。其卸料過程是這樣的:(準(zhǔn)備卸料)水平進(jìn)刀→(水平進(jìn)刀到位后)→垂直進(jìn)刀→(犁刀垂直到底后，停留20s)→垂直退刀→水平退刀(犁刀歸位后，卸料結(jié)束)。
從程序中可以看出，在實(shí)際的卸料過程中，當(dāng)犁刀垂直到底后，油缸仍在供油，也就是說，在犁刀垂直到底后，油缸仍在試圖使犁刀繼續(xù)向下，液壓油數(shù)十公斤的作用力和整個犁刀的重量全都集中在限位螺絲和滾輪支撐套之間，所以滾輪支撐套被頂豁的故障。
在弄清故障原因之后，處理的方法可以有以下幾種:一種方法是加固滾輪支撐套;另一種方法是在犁刀垂直到位后，將油缸斷油，利用油缸內(nèi)的儲油將犁刀保持在原位，在退刀時，再恢復(fù)油缸的供油。前者顯然只能治標(biāo)而不能治本，另外滾輪支撐套的直徑和厚度也是有限度的，不能任意改變。而后者則不同，它是利用油缸內(nèi)的儲油將犁刀保持在原位的，這樣限位螺絲和滾輪支撐套之間就不接觸，也就沒有作用力;也就是說滾輪支撐套不受外力作用，從而從根本上保護(hù)了滾輪支撐套。
在具體實(shí)施時，也有2種方法，一種是在液壓油路上加裝一可控電磁閥，這種方案破壞了原裝進(jìn)口設(shè)備的整體性，而且需額外投資。鑒于此，本人從分析離心機(jī)PLC的程序入手，通過修改軟件程序最終解決了這一難題。
在了解離心機(jī)的電氣液壓控制原理，分析了PLC的程序后，發(fā)現(xiàn)在卸料用液壓集成塊的總油管上有一個被稱為是“反失速閥”(ANTI-STALL VALVE)的電磁閥(0066)，它的作用是:在卸料的過程中，當(dāng)離心機(jī)的甩籃轉(zhuǎn)速由于受到犁刀卸料的阻力而下降至40rpm(0006)時，將卸料用總油管關(guān)閉，使犁刀保持在原位，待甩籃轉(zhuǎn)速上升至60rpm(0007)后再恢復(fù)油路供油，從而保證卸料過程的順利完成。在實(shí)際實(shí)施時，本人在不影響機(jī)器其他功能的前提下，通過修改PLC的卸料程序，借助此“反失速閥”和犁刀垂直到底接近開關(guān)(0035)實(shí)現(xiàn)了這一功能。即:在卸料過程中，當(dāng)犁刀垂直到底后，利用犁刀垂直到底接近開關(guān)作為信號將該“反失速閥”關(guān)閉，使油缸斷油，將犁刀保持在原位，待卸料完成后，0065斷開，再將“反失速閥”重新開啟，恢復(fù)油路供油使犁刀退回，從而完成整個卸料過程。
3.3 刪除了洗滌部分的程序
隨著生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，離心機(jī)的工作介質(zhì)已不需要進(jìn)行洗晶。而離心機(jī)原來的程序中有兩次洗晶過程，我們原來的處理方法只是簡單地將兩次洗晶時間設(shè)為最短:0.1s，盡管時間很短，但這一步驟仍然存在，機(jī)器仍然需要執(zhí)行，也就是，機(jī)器在中速進(jìn)料后，升至高速分離一段時間，降至中速進(jìn)行1次洗晶;然后再升至高速分離一段時間后，再降至中速進(jìn)行2次洗晶;然后再升至高速進(jìn)行最后的分離。很顯然，機(jī)器進(jìn)行了不必要的頻繁地升降速操作。這不但浪費(fèi)時間，而且會對機(jī)器的氣動執(zhí)行器、液壓泵、液壓馬達(dá)等形成不必要的頻繁的沖擊，加速了它們的磨損。在刪除了這部分的功能后，機(jī)器在進(jìn)料結(jié)束后，直接進(jìn)入高速分離，縮短了離心機(jī)的循環(huán)周期，提高了機(jī)器的使用效率。
3.4 修改了進(jìn)料程序
原來機(jī)器的進(jìn)料時間計(jì)算的是進(jìn)料閥的開閥的時間，由PLC程序可以看出，如果測厚儀發(fā)生某些故障時，會導(dǎo)致機(jī)器難以上高速，且該故障極不易被操作工發(fā)現(xiàn)，特別是在一人照管多臺離心機(jī)的情況下，它降低了機(jī)器的使用效率，影響生產(chǎn)進(jìn)度。經(jīng)過修改后，機(jī)器的進(jìn)料時間計(jì)算的是整個中速進(jìn)料時間，也就是說，不管機(jī)器料進(jìn)滿與否，只要進(jìn)料時間一到，機(jī)器就上高速，這樣在測厚儀發(fā)生故障時，就便于操作工發(fā)現(xiàn)。
4 結(jié)束語
按此方案修改了離心機(jī)PLC的程序后，不僅使程序變得更簡練，而且使功能也比以前變得更加完善、可靠。現(xiàn)在經(jīng)過修改和優(yōu)化后的程序有的已經(jīng)運(yùn)行了幾年的時間，從未發(fā)生過任何問題，實(shí)踐證明此方案是安全的、可靠的，它對于充分發(fā)揮工廠中PLC的作用及維修其他同類離心機(jī)也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。