基于PLC的茶葉勻堆機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　摘要：為解決茶葉勻堆機(jī)繼電器-接觸器控制系統(tǒng)故障率高、生產(chǎn)效率低的問(wèn)題，根據(jù)茶葉勻堆機(jī)工作過(guò)程中的工藝要求，以可編程控制器（PLC）作為控制器，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制。結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅滿足生產(chǎn)工藝要求，而且使茶葉勻堆效果更加高效。
　　關(guān)鍵詞：茶葉勻堆機(jī)；可編程控制器（PLC）；梯形圖；設(shè)計(jì)
　　中圖分類號(hào)：TP273+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）04-0933-04
　　Design of the Control System of Tea Evenly Pushing Machine Based on PLC
　　GUO He-wei
　�。∕echanical and Engineering Department， Hubei Polytechnic Institute， Xiaogan 432000， Hubei， China）
　　Abstract： In order to solve the problem which causes high failure rate and low production efficient in the relay-contactor control system of tea evenly pushing machine， PLC was used as controller to automatically control hydraulic equipment. The results showed that the control circuit not only satisfied the technological requirement， but also lead to high efficiency of tea evenly pushing.
　　Key words： tea evenly pushing machine； PLC； ladder diagram； design
　　可編程控制器（PLC）是一種以微處理器為核心的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，具有可靠性高、編程靈活、開(kāi)發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，特別適合對(duì)繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的改造。大悟縣悟峰茶廠行車式茶葉勻堆機(jī)控制電路采用傳統(tǒng)中間繼電器、接觸器控制，接觸觸點(diǎn)較多，由于使用日久，加上灰塵較大，經(jīng)常使觸點(diǎn)接觸不良，另外時(shí)間繼電器經(jīng)常出故障，使整個(gè)控制系統(tǒng)運(yùn)行不靈。由于故障多，設(shè)備維修人員的維修任務(wù)較重，生產(chǎn)效率較低。所以針對(duì)這種情況，經(jīng)與該公司協(xié)商決定利用PLC對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能，即用“存儲(chǔ)邏輯”（軟件程序）來(lái)取代繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的“接線邏輯”（硬件接線），改造后使整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高[1-3]。
　　1 行車式茶葉勻堆機(jī)工藝程序
　　茶葉行車式勻堆機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由起進(jìn)茶斗、輸送裝置、行車、勻堆池等部分組成。其中勻堆池有初勻堆池和復(fù)勻堆池兩部分，每個(gè)勻堆池均由若干個(gè)拼合斗組成。拼茶斗又分左右兩組，每組各有多個(gè)拼茶箱。行車式茶葉勻堆機(jī)工藝流程如下：待拼各篩號(hào)茶葉→進(jìn)茶斗→打開(kāi)進(jìn)茶斗底部閥門(mén)→茶葉混合→斜輸送帶→初步勻和→橫輸送帶正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）→右（左）組拼茶斗撒料行車→輸送帶→勻堆茶葉到拼茶斗→打開(kāi)底部閥門(mén)→右（左）拼和輸送帶正轉(zhuǎn)→茶葉完成一次勻堆→若未到達(dá)勻堆→右（左）拼和輸送帶反轉(zhuǎn)→右（左）振動(dòng)槽→進(jìn)茶斗→二次勻堆→右（左）拼和輸進(jìn)帶正轉(zhuǎn)→出茶輸送帶→出茶門(mén)打開(kāi)出茶→裝箱工序→完成茶葉的勻堆作業(yè)[4]。
　　勻堆機(jī)工作時(shí)，第一次勻堆在右組拼茶斗進(jìn)行，第二次勻堆在左組拼茶斗進(jìn)行。左組拼茶斗與右組拼茶斗對(duì)稱，結(jié)構(gòu)與工藝過(guò)程同右組完全一樣。經(jīng)右、左兩組拼茶斗勻堆后的茶葉，一般能符合要求，如果仍未達(dá)到要求，還可再行勻堆。
　　2 主電路
　　茶葉行車式勻堆機(jī)由9臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，分別為右行車電機(jī)M1、左行車電機(jī)M2、橫輸送帶電機(jī)M3、右拼和輸送帶電機(jī)M5、左拼和輸送帶電機(jī)M6、斜輸送帶電機(jī)M4、出茶輸送帶電機(jī)M7、右振動(dòng)槽電機(jī)M8以及左振動(dòng)槽電機(jī)M9，前5臺(tái)電機(jī)能進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制，后4臺(tái)電機(jī)只進(jìn)行單向控制，所有電機(jī)都有短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)控制。自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)QF和熔斷器FU對(duì)所有電機(jī)進(jìn)行總斷路保護(hù)和短路保護(hù)。另外，在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，主電路保持接線不變。主電路如圖1所示。
　　3 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
　　3.1 PLC控制系統(tǒng)的輸入/輸出點(diǎn)分配
　　控制系統(tǒng)有各種起動(dòng)和停止按鈕共14個(gè)，極限行程控制開(kāi)關(guān)共4個(gè)，右行車、左行車往復(fù)控制干簧管4個(gè)，光繼電器2個(gè)，手動(dòng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)5個(gè)，它們各占PLC輸入點(diǎn)1個(gè)，所以整個(gè)PLC控制系統(tǒng)需要29個(gè)輸入點(diǎn)；輸出設(shè)備占用PLC的19個(gè)輸出點(diǎn)，這19個(gè)輸出點(diǎn)分別控制14個(gè)控制電機(jī)的交流接觸器、2個(gè)光電繼電器和3個(gè)電磁閥。為了節(jié)約PLC的輸入/輸出點(diǎn)，沒(méi)有將所有電機(jī)的過(guò)載保護(hù)用熱繼電器，3組電磁閥門(mén)大中小開(kāi)門(mén)選擇開(kāi)關(guān)作為PLC輸入點(diǎn)，節(jié)約18個(gè)輸入點(diǎn)，3組電磁閥門(mén)大中小選擇控制沒(méi)有選擇3種輸出控制，只計(jì)1種控制作為輸出點(diǎn)，節(jié)約6個(gè)輸出點(diǎn)。由此選用三菱公司的FX1N-60MR的PLC，其有36點(diǎn)輸入，24點(diǎn)輸出，完全可以滿足電氣控制要求。控制系統(tǒng)I/O地址分配表如表1。
　　3.2 硬件電路的設(shè)計(jì)
　　在進(jìn)行PLC硬件接線時(shí)，按鈕、開(kāi)關(guān)、限位開(kāi)關(guān)及相應(yīng)光繼電器觸點(diǎn)都采用動(dòng)合觸點(diǎn)連接。各電機(jī)的過(guò)載保護(hù)用熱繼電器常閉觸點(diǎn)與相應(yīng)電機(jī)控制接觸器線圈串聯(lián)，達(dá)到過(guò)載保護(hù)的目的。有正反轉(zhuǎn)要求的電機(jī)在其控制接觸器線圈中串接相應(yīng)聯(lián)鎖常閉觸點(diǎn)，防止相間短路事故的發(fā)生。各出茶門(mén)電磁閥分小、中、大3檔，由相應(yīng)選擇開(kāi)關(guān)根據(jù)需要選擇出茶門(mén)的大小。PLC的外部接線圖如圖2所示。
　　4 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

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