張俊立
[關(guān)鍵詞] 離心機;自控系統(tǒng);單片機;可編程控制器（PLC）
[摘　要] 介紹了離心機自控系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)改為可編程控制后,硬件和軟件系統(tǒng)的設(shè)計實施方案。投運后的系統(tǒng)運行穩(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)離心機為立式轉(zhuǎn)鼓式離心機,工藝流程分為洗網(wǎng)、進料、脫水、洗料、干燥和卸料,每個過程需延續(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 個周期。原自控系統(tǒng)是自行開發(fā)的8031 單片機系統(tǒng),通過幾年的使用,發(fā)現(xiàn)原系統(tǒng)存在以下問題:
（1） 自投入運行以來抗*力一直不太理想,經(jīng)常出現(xiàn)死機而中斷生產(chǎn),致使操作人員用手動控制生產(chǎn);
（2） 由于自控系統(tǒng)經(jīng)常不能正常工作,手動操作受人為因素的影響,回收的鹽水中鹽堿比時常嚴(yán)重超標(biāo),在鹽水工序不得不用大量的鹽酸來中和堿,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)時常不能自動運行,導(dǎo)致離心機工作效率下降,使成品堿產(chǎn)量降低,直接影響到全車間的生產(chǎn)效率;
（4） 原單片機系統(tǒng)程序參數(shù)修改很不方便,需采用專門設(shè)備擦除和寫入,有時要重復(fù)幾次才能完成;
（5） 在手動操作中,由于按鍵開關(guān)操作頻繁,致使按鍵開關(guān)損壞嚴(yán)重,需經(jīng)常更換。
　　鑒于以上原因,我們認(rèn)為原單片機系統(tǒng)已不適應(yīng)生產(chǎn)的需要,必須進行改造。根據(jù)生產(chǎn)要求,通過對幾種系統(tǒng)性能和投資費用的比較,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原有的外圍設(shè)備,進行重新配置和布線。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,運行十分穩(wěn)定,*。
1 　自控系統(tǒng)的硬件設(shè)計
　　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、直流電源和按鍵開關(guān)外,大部分外圍設(shè)備在原有基礎(chǔ)上進行改進。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,輸出24點,220 V 直流電供電;
（2） 使用原操作臺,保留生產(chǎn)流程模擬盤,在模擬盤上設(shè)置手動/ 自動切換開關(guān)、過程控制用手動按鍵開關(guān)、進料次數(shù)切換開關(guān)、過程指示燈和現(xiàn)場電磁閥狀態(tài)指示燈。過程指示燈信號來自可編程控制器（PLC） ,電磁閥狀態(tài)指示燈信號來自輸出繼電器;
（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 個輸出繼電器通過接線實現(xiàn)6 個工作過程的控制,4 個手動按鍵開關(guān)分別對應(yīng)4 個輸出繼電器;
（4） 按鍵開關(guān)和切換開關(guān)更換并重新配線,兩種開關(guān)均選用OMRON 的分體式開關(guān),以便于維修更換;
（5） 在原有單片機鍵盤板的位置設(shè)置進料次數(shù)切換按鈕,并利用切換按鈕的指示燈顯示進料次數(shù),進料次數(shù)切換信號輸入PLC ,然后由PLC 輸出進料次數(shù)顯示。
2 　自控系統(tǒng)的軟件設(shè)計
　　硬件系統(tǒng)完成以后,還必須有軟件系統(tǒng)來輔助完成整個控制過程。此系統(tǒng)的軟件部分主要完成以下幾項任務(wù):
（1） 實現(xiàn)進料次數(shù)的任意切換和進料次數(shù)的輸出顯示;
（2） 設(shè)定洗網(wǎng)、進料、脫水、洗料、干燥和卸料每一個過程的運行時間,并對每一個過程進行輸出顯示;
（3） 小洗網(wǎng)15 次以后進行1 次大洗網(wǎng);
（4） 隨時實現(xiàn)手動/ 自動切換,自動運行整個控制程序,保證離心機的連續(xù)工作。
　　雖然離心機的工作過程比較簡單,但用PLC 的基本邏輯指令卻難以實現(xiàn)比較和跳轉(zhuǎn)功能,為此我們選用了FXON系列PLC 的步進順控圖指令和功能指令（類匯編指令） 。步進順控圖簡稱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（稱為步進階梯圖） 。步進階梯圖包含STL 、RET 兩種功能指令,STL 表示步進階梯圖開始,RET 表示步進階梯圖結(jié)束。當(dāng)狀態(tài)寄存器S 被STL 指令驅(qū)動時,作為傳送源的狀態(tài)自動復(fù)位?；竟δ苤噶铑愃朴趨R編語言,可實現(xiàn)比較、傳送、累加、循環(huán)、移位等多種功能。在控制程序中,我們將步進順控圖指令和功能指令進行合并,成功地實現(xiàn)了工藝要求的各種功能。軟件流程圖見圖2 。

3 　結(jié)語
　　此次離心機自控系統(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。投運后的系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠,進料次數(shù)切換和程序修改都很方便。1 年來未出現(xiàn)死機現(xiàn)象,有效地控制了鹽堿比的指標(biāo),提高了生產(chǎn)效率,減少了人為因素對生產(chǎn)的影響,也使硬件損壞率大幅度降低,總體看來效果十分明顯。