G3 PLC在農用液壓打包機上的應用

1前言

在工業應用領域，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，在農業應用領域，由于農機設備運行環境惡劣、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。
中國是個農業大國，農機設備遍布大江南北。把性能穩定、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，對提高我國農業的自動化水平和農機企業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，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。我們對機器運行環境進行了現場考察和反復研究，充分考慮到了現場環境的惡劣性，在可靠性、穩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。當電機發生過載或是有堵轉情況發生時，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。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。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。

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、運行穩定、運行效果良好，能適應農機現場的惡劣環境，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。