我公司隔膜碱车间蒸发系统离心机为立式转鼓式离心机,工艺流程分为洗网、进料、脱水、洗料、干燥和卸料,每个过程需延续几秒到几十秒,属于断续式生产方式,从洗网到卸料为1 个周期。原自控系统是自行开发的8031 单片机系统,通过几年的使用,发现原系统存在以下问题:
(1) 自投入运行以来抗干扰能力一直不太理想,经常出现死机而中断生产,致使操作人员用手动控制生产;
(2) 由于自控系统经常不能正常工作,手动操作受人为因素的影响,回收的盐水中盐碱比时常严重超标,在盐水工序不得不用大量的盐酸来中和碱,使产品的原料消耗增加,成本提高,给生产造成损失;
(3) 由于自控系统时常不能自动运行,导致离心机工作效率下降,使成品碱产量降低,直接影响到全车间的生产效率;
(4) 原单片机系统程序参数修改很不方便,需采用专门设备擦除和写入,有时要重复几次才能完成;
(5) 在手动操作中,由于按键开关操作频繁,致使按键开关损坏严重,需经常更换。
鉴于以上原因,我们认为原单片机系统已不适应生产的需要,必须进行改造。根据生产要求,通过对几种系统性能和投资费用的比较,我们选用了日本三菱公司的fxon系列可编程控制器( plc) 作为控制的核心部件。然后合理地利用和改进原有的外围设备,进行重新配置和布线。在软件中利用plc提供的各种功能指令,完全满足了工艺专业提出的所有要求。系统投入1 年来,运行十分稳定,效果显著。
1 自控系统的硬件设计
控制系统硬件的接线原理图如图1 所示。
为了减少投资,提高工作效率,除控制的核心部件、直流电源和按键开关外,大部分外围设备在原有基础上进行改进。具体介绍如下:
(1) 选用日本三菱的微型可编程控制器fxon -60 mr 作为核心控制单元,其输入36 点,输出24点,220 v 直流电供电;
(2) 使用原操作台,保留生产流程模拟盘,在模拟盘上设置手动/ 自动切换开关、过程控制用手动按键开关、进料次数切换开关、过程指示灯和现场电磁阀状态指示灯。过程指示灯信号来自可编程控制器(plc) ,电磁阀状态指示灯信号来自输出继电器;
(3) 柜内放置可编程控制器、12 v 直流电源和12 v 直流电输出继电器,由4 个输出继电器通过接线实现6 个工作过程的控制,4 个手动按键开关分别对应4 个输出继电器;
(4) 按键开关和切换开关更换并重新配线,两种开关均选用omron 的分体式开关,以便于维修更换;
(5) 在原有单片机键盘板的位置设置进料次数切换按钮,并利用切换按钮的指示灯显示进料次数,进料次数切换信号输入plc ,然后由plc 输出进料次数显示。
2 自控系统的软件设计
硬件系统完成以后,还必须有软件系统来辅助完成整个控制过程。此系统的软件部分主要完成以下几项任务:
(1) 实现进料次数的任意切换和进料次数的输出显示;
(2) 设定洗网、进料、脱水、洗料、干燥和卸料每一个过程的运行时间,并对每一个过程进行输出显示;
(3) 小洗网15 次以后进行1 次大洗网;
(4) 随时实现手动/ 自动切换,自动运行整个控制程序,保证离心机的连续工作。
虽然离心机的工作过程比较简单,但用plc 的基本逻辑指令却难以实现比较和跳转功能,为此我们选用了fxon系列plc 的步进顺控图指令和功能指令(类汇编指令) 。步进顺控图简称sfc 图,它可以和以往的继电器阶梯图程序自由组合,也可以将sfc 图变换成继电器阶梯图的式样(称为步进阶梯图) 。步进阶梯图包含stl 、ret 两种功能指令,stl 表示步进阶梯图开始,ret 表示步进阶梯图结束。当状态寄存器s 被stl 指令驱动时,作为传送源的状态自动复位。基本功能指令类似于汇编语言,可实现比较、传送、累加、循环、移位等多种功能。在控制程序中,我们将步进顺控图指令和功能指令进行合并,成功地实现了工艺要求的各种功能。软件流程图见图2 。
3 结语
此次离心机自控系统的改造,合理地利用了以前的旧硬件,减少了很多不必要的投资。投运后的系统运行稳定可靠,进料次数切换和程序修改都很方便。1 年来未出现死机现象,有效地控制了盐碱比的指标,提高了生产效率,减少了人为因素对生产的影响,也使硬件损坏率大幅度降低,总体看来效果十分明显。
