張俊立
[關(guān)鍵詞] 離心機(jī);自控系統(tǒng);單片機(jī);可編程控制器（PLC）
[摘　要] 介紹了離心機(jī)自控系統(tǒng)由單片機(jī)系統(tǒng)改為可編程控制后,硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)施方案。投運(yùn)后的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,有效地控制了鹽堿比的指標(biāo),提高了生產(chǎn)效率。
　　我公司隔膜堿車間蒸發(fā)系統(tǒng)離心機(jī)為立式轉(zhuǎn)鼓式離心機(jī),工藝流程分為洗網(wǎng)、進(jìn)料、脫水、洗料、干燥和卸料,每個(gè)過(guò)程需延續(xù)幾秒到幾十秒,屬于斷續(xù)式生產(chǎn)方式,從洗網(wǎng)到卸料為1 個(gè)周期。原自控系統(tǒng)是自行開(kāi)發(fā)的8031 單片機(jī)系統(tǒng),通過(guò)幾年的使用,發(fā)現(xiàn)原系統(tǒng)存在以下問(wèn)題:
（1） 自投入運(yùn)行以來(lái)抗*力一直不太理想,經(jīng)常出現(xiàn)死機(jī)而中斷生產(chǎn),致使操作人員用手動(dòng)控制生產(chǎn);
（2） 由于自控系統(tǒng)經(jīng)常不能正常工作,手動(dòng)操作受人為因素的影響,回收的鹽水中鹽堿比時(shí)常嚴(yán)重超標(biāo),在鹽水工序不得不用大量的鹽酸來(lái)中和堿,使產(chǎn)品的原料消耗增加,成本提高,給生產(chǎn)造成損失;
（3） 由于自控系統(tǒng)時(shí)常不能自動(dòng)運(yùn)行,導(dǎo)致離心機(jī)工作效率下降,使成品堿產(chǎn)量降低,直接影響到全車間的生產(chǎn)效率;
（4） 原單片機(jī)系統(tǒng)程序參數(shù)修改很不方便,需采用專門(mén)設(shè)備擦除和寫(xiě)入,有時(shí)要重復(fù)幾次才能完成;
（5） 在手動(dòng)操作中,由于按鍵開(kāi)關(guān)操作頻繁,致使按鍵開(kāi)關(guān)損壞嚴(yán)重,需經(jīng)常更換。
　　鑒于以上原因,我們認(rèn)為原單片機(jī)系統(tǒng)已不適應(yīng)生產(chǎn)的需要,必須進(jìn)行改造。根據(jù)生產(chǎn)要求,通過(guò)對(duì)幾種系統(tǒng)性能和投資費(fèi)用的比較,我們選用了日本三菱公司的FXON系列可編程控制器（ PLC） 作為控制的核心部件。然后合理地利用和改進(jìn)原有的外圍設(shè)備,進(jìn)行重新配置和布線。在軟件中利用PLC提供的各種功能指令,*了工藝專業(yè)提出的所有要求。系統(tǒng)投入1 年來(lái),運(yùn)行十分穩(wěn)定,*。
1 　自控系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
　　控制系統(tǒng)硬件的接線原理圖如圖1 所示。

　　為了減少投資,提高工作效率,除控制的核心部件、直流電源和按鍵開(kāi)關(guān)外,大部分外圍設(shè)備在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。具體介紹如下:
（1） 選用日本三菱的微型可編程控制器FXON -60 MR 作為核心控制單元,其輸入36 點(diǎn),輸出24點(diǎn),220 V 直流電供電;
（2） 使用原操作臺(tái),保留生產(chǎn)流程模擬盤(pán),在模擬盤(pán)上設(shè)置手動(dòng)/ 自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)、過(guò)程控制用手動(dòng)按鍵開(kāi)關(guān)、進(jìn)料次數(shù)切換開(kāi)關(guān)、過(guò)程指示燈和現(xiàn)場(chǎng)電磁閥狀態(tài)指示燈。過(guò)程指示燈信號(hào)來(lái)自可編程控制器（PLC） ,電磁閥狀態(tài)指示燈信號(hào)來(lái)自輸出繼電器;
（3） 柜內(nèi)放置可編程控制器、12 V 直流電源和12 V 直流電輸出繼電器,由4 個(gè)輸出繼電器通過(guò)接線實(shí)現(xiàn)6 個(gè)工作過(guò)程的控制,4 個(gè)手動(dòng)按鍵開(kāi)關(guān)分別對(duì)應(yīng)4 個(gè)輸出繼電器;
（4） 按鍵開(kāi)關(guān)和切換開(kāi)關(guān)更換并重新配線,兩種開(kāi)關(guān)均選用OMRON 的分體式開(kāi)關(guān),以便于維修更換;
（5） 在原有單片機(jī)鍵盤(pán)板的位置設(shè)置進(jìn)料次數(shù)切換按鈕,并利用切換按鈕的指示燈顯示進(jìn)料次數(shù),進(jìn)料次數(shù)切換信號(hào)輸入PLC ,然后由PLC 輸出進(jìn)料次數(shù)顯示。
2 　自控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)
　　硬件系統(tǒng)完成以后,還必須有軟件系統(tǒng)來(lái)輔助完成整個(gè)控制過(guò)程。此系統(tǒng)的軟件部分主要完成以下幾項(xiàng)任務(wù):
（1） 實(shí)現(xiàn)進(jìn)料次數(shù)的任意切換和進(jìn)料次數(shù)的輸出顯示;
（2） 設(shè)定洗網(wǎng)、進(jìn)料、脫水、洗料、干燥和卸料每一個(gè)過(guò)程的運(yùn)行時(shí)間,并對(duì)每一個(gè)過(guò)程進(jìn)行輸出顯示;
（3） 小洗網(wǎng)15 次以后進(jìn)行1 次大洗網(wǎng);
（4） 隨時(shí)實(shí)現(xiàn)手動(dòng)/ 自動(dòng)切換,自動(dòng)運(yùn)行整個(gè)控制程序,保證離心機(jī)的連續(xù)工作。
　　雖然離心機(jī)的工作過(guò)程比較簡(jiǎn)單,但用PLC 的基本邏輯指令卻難以實(shí)現(xiàn)比較和跳轉(zhuǎn)功能,為此我們選用了FXON系列PLC 的步進(jìn)順控圖指令和功能指令（類匯編指令） 。步進(jìn)順控圖簡(jiǎn)稱SFC 圖,它可以和以往的繼電器階梯圖程序自由組合,也可以將SFC 圖變換成繼電器階梯圖的式樣（稱為步進(jìn)階梯圖） 。步進(jìn)階梯圖包含STL 、RET 兩種功能指令,STL 表示步進(jìn)階梯圖開(kāi)始,RET 表示步進(jìn)階梯圖結(jié)束。當(dāng)狀態(tài)寄存器S 被STL 指令驅(qū)動(dòng)時(shí),作為傳送源的狀態(tài)自動(dòng)復(fù)位。基本功能指令類似于匯編語(yǔ)言,可實(shí)現(xiàn)比較、傳送、累加、循環(huán)、移位等多種功能。在控制程序中,我們將步進(jìn)順控圖指令和功能指令進(jìn)行合并,成功地實(shí)現(xiàn)了工藝要求的各種功能。軟件流程圖見(jiàn)圖2 。

3 　結(jié)語(yǔ)
　　此次離心機(jī)自控系統(tǒng)的改造,合理地利用了以前的舊硬件,減少了很多不必要的投資。投運(yùn)后的系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠,進(jìn)料次數(shù)切換和程序修改都很方便。1 年來(lái)未出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象,有效地控制了鹽堿比的指標(biāo),提高了生產(chǎn)效率,減少了人為因素對(duì)生產(chǎn)的影響,也使硬件損壞率大幅度降低,總體看來(lái)效果十分明顯。