用PLC对塑胶半成品热模机传统.docx
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用PLC对塑胶半成品热模机传统
用PLC对塑胶半成品热模机传统
继电控制回路的改造
摘要：
本文的目的是将传统的各种继电器分立元件控制的热模机继电控制回路改为PLC控制。
充分发挥PLC的运行可靠，动作灵敏，功能强大的优势，以确保塑胶半成品热模机能够发泡、定型及时，实现稳定生产，并使热模机运行时更加可靠。
减少了热模机发生故障时（如加热时间、冷却时间过长或不足）所造成的产品合格率低，增加了原材料消耗，加大了产品成本等不利因素。
同时继电控制箱采用了防爆、防水技术提高了安全性。
改用PLC控制后，热模机的继电控制部分的故障率极大的降低了，生产线的稳定性增强，保证生产正常的连续运行，取得了较好的经济效益。
关键词：
PLC热模机防爆防水可行性分析应用效益
一热模机工作过程简介
热模机主要是将塑胶原材料经过加热发泡，冷却定型，制成同一规格的塑胶高泡板。
加热过程是通过电磁阀1打开加入高温蒸汽，冷却过程是通过电磁阀3打开通入低温冷凝水进行冷却。
其主要结构组成：
1个工作平台，6个电磁阀，一个疏水器。
其结构简图见图
（一）。
工作过程如下：
先打开电磁阀5预加热和电磁阀6排气，预热结束就完成了预生产过程；然后由人工往工作平台里加料，加料结束后打开电磁阀1通入高温蒸汽加热，加热工艺结束打开电磁阀2排气，排气结束打开电磁阀3通入低温冷凝水冷却，冷却结束后电磁阀4打开排水，排水结束后蜂鸣器响，关掉蜂鸣器后人工卸料，这样完成1个工作循环。
二问题的提出
1、要有较高的可靠性——由于塑胶半成品热模机是一个连续生产的过程，又是生产成品的第一道工序，对塑胶成品的合格率起着至关重要的作用。
对半成品的供给要求较高，若半成品瑕疵多，就会造成塑胶成品的质量低，次品率高，打破连续性生产的平衡，扰乱生产工艺，影响企业的合同约定的货物交付时间，从而造成较大的经济损失。
因此，对塑胶半成品热模机的控制电路工作的可靠性要求较高：
它既要能够准确可靠的动作又要能够无故障的长时间运行，确保生产平稳，连续，安全的运行。
2、由于塑胶半成品热模机的工作环境比较特殊——在其工作范围内有高温蒸汽，有低温冷凝水以及配套使用的油泵，且工作平台湿度大，油污多，继电控制回路中各个金属部件氧化锈蚀相当严重，主要表现在一下几个方面：
（1）、接触器，继电器线圈易受到潮气的侵袭而使线圈绝缘性能降低，短路故障时有发生。
（2）、继电器、接触器的静触头与导线连接用的螺丝锈蚀厉害，导致导线与静触头压接不牢，接触电阻增大，造成接触不良，过热动作不可靠等缺点。
（3）接触器、继电器中的各种弹簧、衔铁氧化、锈蚀速度较之其他部件更为严重。
造成弹簧弹性减弱，常闭触头压不紧，分断时的分断速度不够，时间继电器的动作时间不正确衔铁卡滞，工作时由于衔铁的吸合面氧化不平整，工作时还会产生巨大的噪音。
3、防爆、防水性差——该塑胶半成品热模机控制箱密封性差，没有较高的防水、防爆性。
众所周知，塑胶属于易燃产品，稍有不慎极易引起重大火灾事故，而热模机控制回路发生故障时易产生电火花，给安全生产带来很大的隐患，因此在改造过程中应选用防爆型控制箱。
注释：
该单位共有6台塑胶半成品热模机，均可生产不同规格的半成品，由于订单紧，连续生产时间长，部分产品需出口，对时限要求高，所以对热模机的运行可靠性提出了较高的要求。
三PLC可编程控制器的简介
1、PLC的原理及发展过程的简述
可编程控制器简称PLC或PC。
是采用计算机技术的新型工业装置。
自1966年第一台PC机问世以来，迄今为止获得了巨大的发展。
PLC可编程控制器是一种数字运算的操作系统，专为工业环境下应用而设计，它采用了可编程序的存储器，用来在其内部执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制各种类型的生产过程。
只要通过改变用户程序，便可适用于各种工业控制系统。
2、PLC的优点与功能
（1）、编程简单
虽然采用计算机技术，但它的编程并不象计算机那么困难，目前绝大部分的PLC都采用类似于继电控制电路那样的“梯形图”编程方式。
这种编程方式容易被对于懂得继电控制的技术人员和工人很快掌握和接受。
（2）、高可靠性
工业控制它要求具有较高的可靠性。
.PLC采用一系列技术措施，使它具有较强的抗干扰性。
如，电源中有1kv/us的脉冲干扰，PLC不会出现误动作。
能在环境温度0～55摄氏度，相对湿度85％以下工作；它具有较强的抗震动，抗冲击能力、平均无故障时间15万小时以上。
（3）、结构紧凑维修方便
PLC的体积小巧安装方便，一台PLC机中的逻辑控制功能相当于传统继电控制中上百个继电器，几十个定时器和计数器。
因此PC机是实现机电一体化的理想控制装置。
PC机的触点理论来讲它是无限多的解决了继电控制中的触点不够用的问题。
而且其外部硬件连线少，维修十分方便。
（4）、使用灵活适应性强
PLC的逻辑控制由程序来完成的，可以在现场边调试边修改，适应生产的需要。
PLC有停电记忆功能，在电源发生故障时，能将程序和现场的状态保存在存储器中。
PLC和其外部设备配合时功能还将扩展。
随着计算机工业的飞速发展，现在新型PLC还能够进行数字运算，系统监控，联网等功能。
相信，随着科技水平的飞速发展，未来的PLC必定更加智能化，功能也会更加强大，它的应用范围和前景会更加广阔。
3、综上所述，电气控制设备的优劣对生产过程的影响是非常重要的，所以，改用PLC控制是一种比较稳妥、有效的方法。
四设备的改造
1、塑胶半成品热模机工艺流程图如下（图三）
2、塑胶半成品热摸机原控制原理图见（图二），
此控制电路共有按钮3只，转换开关5只，中间继电器6只，时间继电器5只，电磁阀6只等，由于此电路是传统的继电控制方式，前文对其优缺点已进行了深刻的分析。
结合工业生产的实际情况和塑胶半成品热摸机工艺流程图，试用PLC可编程控制器对其控制过程进行编程。
3、对原电路分析可知，包括按钮、转换开关共有8个输入部分，
以及电磁阀、蜂鸣器、指示灯共12个输出部分，因此选用了三菱FX1S-30MR系列，该机共有16个输入点，14个输出点，足以满足控制的需要。
输入、输出单元是PLC与现场外各种设备连接的枢纽，它将外部的开关、按钮的触点以及各种传感器的输入信号通过输入单元的光耦和器件，将其读入存储器中，并根据读入的输入信号状态，将其输送给微处理器进行处理，按用户的要求得出正确的输出信号。
并通过输出部件，输送给现场的受控元件，来执行相应的工作。
其输入、输出分配表如下表所示：
表一
序号
输入（I）
序号
输出（O）
1
启动（自动）SB2……X000
1
电磁阀Y1……Y000
2
停止SB1……X001
2
电磁阀Y2……Y001
3
手动加热S1……X002
3
电磁阀Y3……Y002
4
手动排气S2……X003
4
电磁阀Y4……Y003
5
手动冷却S3……X004
5
蜂鸣器B……Y004
6
手动排水S4……X005
6
电磁阀Y5……Y005
7
预生产启动SB3……X006
7
电磁阀Y6……Y006
8
自动/手动S5……X010
8
自动指示HL1……Y007
9
加热指示HL2……Y010
10
排气指示HL3……Y011
11
冷却指示HL4……Y012
12
排水指示HL5……Y013
4、I/O接线图如下：
5、改造后的梯形图如下：
PLC的梯形图是PC机的通用编程方法。
梯形图通常由左
右母线，内部继电器的触点组合和输出线圈三部分组成。
形成一条条平行的逻辑行，每个逻辑行里必需有一个线圈。
它的结构与画法跟继电控制电路相似，但梯形图的线圈必需在最右边与右母线直接相连。
由于梯形图直观易懂，所以是一种形象化的编程方法。
6、工作原理简介：
（1）预生产状态
按下SB3按钮，X006通，辅助继电器M2接通并自锁，时间继电器T4、T5得电计时，Y005、Y006输出，预热电磁阀、排气2电磁阀打开工作，5分钟后Y005关闭，5.5分钟后Y006关闭，Y004输出报警，按下SB1按钮，X001打开接触报警，完成了预生产过程。
（2）自动生产过程
预生产结束后，人工加原材料，加料结束，拨动S5使X010接通，转换到自动生产过程，按SB2按钮X000接通，辅助继电器M1得电自锁，时间继电器T0开始计时，输出继电器Y000开始加热，Y010显示加热状态，10分钟后Y000、Y010停止输出，T1开始计时，输出继电器Y001排气，Y011显示排气状态，1分钟后，Y001、Y011停止输出，T2开始计时，输出继电器Y002进行冷却，Y012显示冷却状态，10分钟后Y002、Y012停止输出；T3开始计时，输出继电器Y003排水，Y013显示排水状态，1.5分钟后Y003、Y013停止输出，Y004接通报警，按SB1按钮X001接通并消除报警，然后人工卸料，这样就完成1个自动工作循环。
（3）手动生产过程，通过转换开关S1、S2、S3、S4来实现。
7、程序清单见（表二）
PLC指令表
步序
指令
元件号
步序
指令
元件号
0
LD
X010
42
OUT
Y012
1
OUT
M0
43
LD
T2
2
LD
X000
44
OUT
T3
3
OR
M1
45
K
900
4
AND
M0
46
LD
T2
5
ANI
X001
47
ANI
T3
6
OUT
M1
48
OR
X005
7
LD
M1
49
ANI
Y000
8
OUT
T0
50
ANI
Y001
9
K
6000
51
ANI
Y002
10
LD
M1
52
ANI
X001
11
ANI
T0
53
OUT
Y003
12
OR
X002
54
OUT
Y013
13
ANI
Y001
55
LD
T3
14
ANI
Y002
56
OR
T5
15
ANI
Y003
57
ANI
X001
16
ANI
X001
58
OUT
Y004
17
OUT
Y000
59
LD
X006
18
OUT
Y010
60
OR
M2
19
LD
T0
61
ANI
M1
20
OUT
T1
62
ANI
X002
21
K
600
63
ANI
X003
22
LD
T0
64
ANI
X004
23
ANI
T1
65
ANI
X005
24
OR
X003
66
ANI
X001
25
ANI
Y000
67
OUT
M2
26
ANI
Y002
68
LD
M2
27
ANI
Y003
69
OUT
T4
28
ANI
X001
70
K
3000
29
OUT
Y001
71
LD
M2
30
OUT
Y011
72
OUT
T5
31
LD
T1
73
K
3300
32
OUT
T2
74
LD
M2
33
K
6000
75
ANI
T4
34
LD
T1
76
OUT
Y005
35
ANI
T2
77
LD
M2
36
OR
X004
78
ANI
T5
37
ANI
Y000
79
OUT
Y006
38
ANI
Y001
80
LD
X010
39
ANI
Y003
81
OUT
Y007
40
ANI
X001
82
END
41
OUT
Y002
五结论
在生产过程中，电器部分工作可靠性程度对企业而言是至关重要的。
传统的继电控制受工作环境，气候因素影响较大，故障率高，可靠性低，控制线路复杂、故障点难查，已不能很好地满足现代企业生产地需要。
PLC可编程控制器，由于它可靠性高，抗干扰性好、体积小巧，安装方便、操作容易，得到了十分广泛地应用。
塑胶半成品热模机继电控制部分地改造成功，就是一个很好地例证。
经过一年多的运行，几乎没有出现故障使我真正体会道PLC的优异性能。
现在，我正在着手做以下几项工作：
1、将余下的五台热模机继电控制部分改为PLC控制方式
2、进一步学习研究PLC技术，以及故障诊断及排除方法
参考文献：
1《PLC控制技术》
2《热模机控制说明书》
3《维修电工技师培训教材》主编姜平
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