PLC在橡塑混炼设备控制系统中的应用

　　0　引言

　　橡塑设备在生产能力、自动化水平方面及多品种多规格方面都发展到了一个新的水平。今后橡塑设备将朝着高速、高效、精密化、高自动化方面发展[1]。

　　国内的橡塑设备从国外引进到消化吸收、自主开发,基本上实现了国产化。但是,国产设备的制造精度、电气元件稳定性、生产速度和自动化程度与进口设备相比存在着一定差距[2],尤其在自动化程度方面,刚刚开始从仪器、仪表检测控制向集中与分散控制转变[3-4]。在这种背景下,结合具体的项目,将PLC作为系统的控制中枢,并围绕它对整个控制系统进行了规划设计。PLC功能包括PLC控制与PLC通信两种[5],PLC控制只传送ON/OFF开关量,一次传送的数据量较少。这种功能的特点是尽管要传送的开关量远离PLC,但PLC对他们的操作,就像直接对自己的I/O区操作一样简捷、方便迅速;PLC通信又称高速数据公路,这类既可传送开关量又可传送数字量,一次传送的数据量较大。这种功能的工作过程类似于普通局域网,西门子的SINEC-H1网、MODICON的Modbus+网等都属于PLC通信。因此,采用了西门子的S7-200系列的PLC对橡塑混炼设备进行控制,并充分的利用了PLC两种功能的优点。

　　1　混炼设备工作原理

　　橡塑混炼设备主要构成及整体布局如图1所示。电动机在变频器的控制下为混炼系统提供动力,经过减速器变速后,由传动轴带动密炼室内的转子转动,同时,加热棒与水冷系统在PLC的控制下,将密炼室内的温度保持在设定的范围之内,上顶栓开启时可向密炼室中添加原料,经过密炼的特料在转子的作用下传送到卸料门,将卸料门开启后即可得到特料。系统中的力矩传感器将设备的工作参数回传给监控系统。

　　2　混炼设备控制系统的设计

　　如图2所示,控制系统以PLC为中枢,通过PLC的I/O模块、A/D模块以及温控模块对外围设备进行控制。按照PLC的功能模块不同,将其划分为不同的功能区域,并由这一划分确定出对控制系统的设计思想:数字量的输入/输出、模拟量的输入/输出属于PLC I/O控制部分,其输入/输出速度快、有较好的响应敏捷性,但其一次传输的信息量较少,并且目前无法实现在同一输入/输出点对多种信息进行并行传输;通讯口1/通讯口2属于PLC通讯部分,其传输信息量较大,能够实现多种信息并行传输,但其传输速度受通讯距离、通讯环境及通讯媒介的影响较大,这就导致其响应敏捷性不及PLC的I/O控制。基于这种思想,系统的扭矩传感器、温度传感器、继电器、报警灯、按钮开关、变频器的频率控制以及开关控制采用PLC I/O控制方式;变频器的工作频率/工作电流/工作电压、PC显示信息等采用PLC通讯方式。这样就充分利用了PLC I/O控制方式与PLC通讯两种方式的优点,更好地提高系统的控制效率。