PLC在全自動(dòng)離心機(jī)中的應(yīng)用

1 引言
無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)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(dòng)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(chǎng)。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(dòng)離心機(jī)為最典型的代表。這種全自動(dòng)離心機(jī)通過(guò)PLC程序控制，可實(shí)現(xiàn)對(duì)離心機(jī)過(guò)程:進(jìn)料、分離、洗滌、卸料的全自動(dòng)操作，極大地提高了生產(chǎn)能力和生產(chǎn)效率。
2 問(wèn)題的提出
不管多先進(jìn)的設(shè)備在實(shí)際使用中總會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，有些故障是必須通過(guò)修理硬件設(shè)施才能解決的;但是有些故障我們只要通過(guò)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(guò)優(yōu)化離心機(jī)PLC的程序成功解決離心機(jī)故障的幾個(gè)比較典型事例，它們主要從軟件上對(duì)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(guò)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(guò)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(gè)機(jī)蓋吊下，拆下油缸重新加工，整個(gè)過(guò)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(lái)了安全隱患，因?yàn)橐坏┌l(fā)生該故障，就會(huì)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(gè)故障是在卸料過(guò)程中，由于受到物料的阻力，離心機(jī)的甩籃速度會(huì)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(lái)比較簡(jiǎn)單，但是如果頻繁發(fā)生，也會(huì)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(dòng)作程序也需要及時(shí)跟隨改變。
3 問(wèn)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(shí)，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(huì)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(shí)，犁刀會(huì)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(shí)，犁刀就會(huì)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(shí)，再繼續(xù)進(jìn)行卸料，完成整個(gè)卸料過(guò)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(shí)往往就不能順利地完成這個(gè)過(guò)程，特別是對(duì)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(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不可避免地存在著或多或少的泄露，這會(huì)使離心機(jī)在低速時(shí)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(shí)，不能迅速地使速度上升，情況嚴(yán)重時(shí)就會(huì)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(huì)發(fā)生這種情況)，這種狀態(tài)如果超過(guò)一定的時(shí)間，機(jī)器就會(huì)跳閘(這時(shí)機(jī)器的保護(hù)功能動(dòng)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(guò)程中，當(dāng)甩籃轉(zhuǎn)速下降至40rpm時(shí)，用中速閥或高速閥強(qiáng)制“推”一下甩籃，待轉(zhuǎn)速升至60rpm時(shí)，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(duì)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(dòng)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(tái)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(guò)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(guò)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(guò)程中，當(dāng)犁刀垂直到底后，油缸仍在供油，也就是說(shuō)，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(gè)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(chǔ)油將犁刀保持在原位，在退刀時(shí)，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(chǔ)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(méi)有作用力;也就是說(shuō)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(shí)，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(guò)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(gè)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(guò)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(shí)，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(guò)程的順利完成。在實(shí)際實(shí)施時(shí)，本人在不影響機(jī)器其他功能的前提下，通過(guò)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(kāi)關(guān)(0035)實(shí)現(xiàn)了這一功能。即:在卸料過(guò)程中，當(dāng)犁刀垂直到底后，利用犁刀垂直到底接近開(kāi)關(guān)作為信號(hào)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(kāi)，再將“反失速閥”重新開(kāi)啟，恢復(fù)油路供油使犁刀退回，從而完成整個(gè)卸料過(guò)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(lái)的程序中有兩次洗晶過(guò)程，我們?cè)瓉?lái)的處理方法只是簡(jiǎn)單地將兩次洗晶時(shí)間設(shè)為最短:0.1s，盡管時(shí)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(shí)間，降至中速進(jìn)行1次洗晶;然后再升至高速分離一段時(shí)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(shí)間，而且會(huì)對(duì)機(jī)器的氣動(dòng)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(lái)機(jī)器的進(jìn)料時(shí)間計(jì)算的是進(jìn)料閥的開(kāi)閥的時(shí)間，由PLC程序可以看出，如果測(cè)厚儀發(fā)生某些故障時(shí)，會(huì)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(tái)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(guò)修改后，機(jī)器的進(jìn)料時(shí)間計(jì)算的是整個(gè)中速進(jìn)料時(shí)間，也就是說(shuō)，不管機(jī)器料進(jìn)滿與否，只要進(jìn)料時(shí)間一到，機(jī)器就上高速，這樣在測(cè)厚儀發(fā)生故障時(shí)，就便于操作工發(fā)現(xiàn)。
4 結(jié)束語(yǔ)
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(jiǎn)練，而且使功能也比以前變得更加完善、可靠?，F(xiàn)在經(jīng)過(guò)修改和優(yōu)化后的程序有的已經(jīng)運(yùn)行了幾年的時(shí)間，從未發(fā)生過(guò)任何問(wèn)題，實(shí)踐證明此方案是安全的、可靠的，它對(duì)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。