基于PLC控制的氧化剂自动过筛和称量系统.pdf

第 3期 总第 1 6 6期 2 0 1 1年 6月 机 械工 程与自 动 化 M ECH ANI CAL ENGI NEERI NG ＆ AUT0M AT1 0N N 3 J u n ． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 1 0 3 一 O 1 3 6 0 3 基于 P L C控制的氧化剂 自动过筛和称量系统 曾庆林 ，邹庆勇 航天科技集 团四院 4 2所，湖北 襄樊4 4 1 0 0 3 摘要 阐述 了一套 基于 P L C和现场总线技术 的氧化剂 自动过 筛和称量 系统，该 系统基 于西 门子 P L C和工业 控制计算机，采用现场 总线技术 ，实现 了氧化剂过筛和称量 的远程 隔离操作，提高 了工作效率 ，保障 了操作 人员的身体健康和 生命 安全。 关键词 氧化 荆，P L C；过筛 ；称 量 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 A O 引言 氧化剂是现代国防工业的重要原材料 ，常用于火 化 工产 品和 固体推进 剂产 品 的配方 中 ，具有易 燃 、易 爆 等特点 。在 配方装 药前 ，氧化 剂原材 料的过筛 和称 量是 一个必 不 可少 的工序 ，此工序 目前在 国 内大部分 装 药 厂仍然 采用人 工 、面对 面工作 方式 ，存 在事 故隐 患 。本 文 阐述 了一 套 基 于 P L C和 现场 总 线 技 术 的 氧 化 剂 自动过筛 和称 量系统 ，实 现 了氧化剂过 筛和称 量 的远程 隔离操 作 。 1 系统组 成和 结构原 理 氧化剂 自动过筛 和称量系统 由送料转 台、提升 机 、台车 、导料装 置 、旋 刷筛 、三通 分料 器 、接料 转 台和接 料料 斗等部 分组成 。 操作 人员 将 l 0桶 氧 化剂 原 材 料包 装 桶 打开 包装 后 ，分别 放置 在送 料 转 台 的 1 0个 工 位上 ，选 择 接 料 对象，然后返回控制室内启动控制系统。系统将自动 循环完成提升 、接料、行进 、翻转 、导料 、过筛、接 料 、称量 、返 回等 动作 ，直 到 1 O桶 氧化 剂 全部 过 筛 完毕。图 1为氧化剂 自动过筛和称量系统的平面图。 1 ． 1 送 料转 台 送 料转 台的 主要功能 是将 物料桶 进行定位 ，以便 于提升机 的转 送 。送 料 转 台上 共 有 1 0个 工 位 ，可 以 放 置 l 0桶 氧化 剂原材 料包装 桶 。 1 ． 2提 升 机 提升机 用 于将装满 氧化 剂的原 材料桶 从地面 提升 到二层 平 台 上 ，提 升 机 由油 缸 、液 压 站 、框 架、底 座、动架和防护系统等部分构成。其中动架包含有指 爪、水平移动气缸和水平移动架 ，指爪平时隐藏在移 动架 里 面 ，当放有原 材料桶 时 ，指爪 竖起 ，起 到稳定 原材料 桶 的作 用 。水平 移动 架在接送 原材料桶 时可以 伸 出和缩 回。 1 ． 3 台车 台车从提升机上接收原材料桶 ，运输到旋刷筛跟 前 ，与旋刷筛上方导料装置进行对接，然后翻转，将 原材料倒人旋刷筛上方的料斗内。台车由翻转架、底 盘 、大支架 、支腿 、盖 盖机构 、阀板 、回转夹紧机构 和一系列 气缸 、油缸 等组 成 。底 盘装有轮 子 ，由双 导 杆 磁性无 活塞杆 气缸推 动在导轨上 移动 。当原材料桶 由提升机 提升到位 时 ，回转夹紧机 构将原材料 桶往 翻 转架上回抱，盖盖机构将原材料桶桶口密封 ，气缸推 动底盘 沿 导轨运动 到后 位 ，油缸驱 动实现原材料 桶翻 转 ，然后打开阀板，将原材料通过导料装置倾倒在旋 刷筛上方的料斗内。图2为台车结构示意图。 1 ． 4导料 装置 导料装置起到衔接台车与旋刷筛料斗的作用 ，当 台车与导料 装置对 接时 ，导料装 置 的阀板 打开 ，物料 从 台车上 的物 料桶进 入到旋 刷筛 的料 斗 内。当台车离 开后 ，阀板关 闭 ，可 以避免物 料飞扬 。 1 ． 5 旋 刷 筛 旋 刷筛用 于氧 化剂 的 筛分 ，旋 刷筛 由防爆 电机 、 收稿 日期 2 0 1 0 1 1 1 7 ；修回 日期2 0 1 1 ． 0 2 ． 1 5 作者简介 曾庆林 1 9 7 8 ， 男 ， 湖北宜城人 ， 工程师 ， 硕士， 主要从事非标设备的 自动控制系统设计 。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 1 年 第 3期 曾庆林 ， 等 基 于 P L C控 黼的氧化弃 l 自动过筛和称量 系统 1 3 7． 传动 轴 、刷 子 、腔体 、筛 网以及接 料 E l 等 组成 。 防爆 旋 刷 筛上 方有 料斗 和导 料装 置 ，衔接 台车 与旋刷 电机 为旋刷 筛 提供动 力源 ，其 转速 可 以用 变频 器进 行 筛 。 远程 调节 。 ． ； } 腿 ／ jf II 妞 l、 ／ } l ／ 十 ／ 一， ／1 ￡ ‘ f l 4 j I ＼ f 9 ＼ L。 。 。 旌 8 ＼ 众 囊 ＼ ＼ ／ 审 鲤 } 、 ’ l I． 扫 垃 同 { 4 J IU l i } I l 2 ’ 0 l ＼ } ＼ t 1一料斗 6 0 0 L ； 2一地秤 ； 3一风机 ； 4 ， 5 ， 6一摄像机 ； 7一护栏 ； 8一楼梯 图 1 氧化剂 自动过筛和称量 系统 平面 图 图 2 台 车 结 构 示 意 图 1 ． 6三 通分料 器 三 通分料 器 的主要 功能就 是选 择过 筛后 物料 的输 导方 向。 当选 择用 接料 斗接料 时 ，阀板 倒 向左边 ；当 选择 用接料 转 台接 料 时 ，阀板倒 向右边 。 1 ． 7 接 料转 台 接 料转 台 的主要功 能是将 过筛 后 的物料 定量 地 分 装 在接 料桶 中 。接 料 转 台与 送 料 转 台结 构 上 大 体 相 同 ，不 同之处 在于物 料 桶的托 盘结 构不 同 ，而且 接料 转台 的托盘下 面还装 有顶 升称 量机 构 。 1 ． 8 接料 斗 接 料斗 采用混 合工 序 自动加料 系统 的投 料斗 。 接 料 斗下方 安装 梅特 勒 一托利 多公 司防爆 地秤 ，用 于物 料称 量 ，物料重 量 在控 制室 远程显 示 ，当接 料斗 内氧 化剂 重量 到达设 定值 时 自动 发 出提示信 号 。 2控 制 系统 2 ． 1 控 制 系统工作 原理 氧化 剂 自动过筛 和 称量 系统 的控 制系统 以西 门子 P L C为控制 核 心 C P U选 用 C P U 3 1 3 C一2 D P ，其 主 要作 用是 负 责检测 氧 化剂 自动过 筛 和称量 系统各 设 备气 缸和 油缸 的状态 ，并 控 制和 协调各 气缸 和油缸 的 动作 。控 制 系统 配置 高 性 能 的上 位 计 算 机 与下 位 机 P L C通讯 ，用于显示工艺状态和动作模拟 ，同时对系 统发 出操 作指 令 。图 3为控 制系统 工作 原理 图 。 2 ． 2下位 机 系统设 计 氧化 剂 自动过筛 和 称量 系统 的控制 系统 设现 场柜 和远 程操 作柜共 两个 控 制柜 。 现场 柜放 置在 动力 间 ， 内装有 E T 2 0 0 M 接 口模 块 1 5 31和 P L C输 入／ 输 出模 块 。主 要 连 接 液 压 站 电 机 、电磁 换 向阀 、气缸 磁性 开关 、防爆 筛 网电机 、防 爆振 动 电机等 元件 ，现 场柜 还安装 有气 电转 换器 和 电 控气 阀 ，就近 连接 各个气 缸 和现 场操作 的推 拉式换 向 阀。 远 程 操 作 柜 放 置 在 控 制 间 。 内 装 有 西 门 子 C P U 3 1 3 C一2 D P ，它作 为 P r o fi b u s D P现 场 总 线 的主 站 ，通过 P r o f i b u s D P协议 与现 场柜 交换 数据 ，这 样 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 3 8 机 械 工 程 与 自 动 化 2 0 1 1 年 第 3期 现场信号和远程信号的交换只需通过一根 P r o fi b u s D P现场 总线 即可 实现 ，大 大 减少 了 电缆 的数 量 ，缩 ⋯ ⋯ ⋯ ⋯ 一 ⋯ 一 一 一 l 研 l半 上 任 饥 1 l 短 了安装 和维护 时间 。 一 一～ 一 一一 一 一 一 一一 ’r一 一 ～ 一一 一 一 一一 一 一一 一 一 一一 ～一 一 现场电信号输入 气缸磁性开关 } 现 场 气 信 号 输 入 经 气 、 电 转 换 器 ， ● 控制室 动力同 纺爆现场 图 3控制系统工作原理图 氧化剂 自动过筛和称量系统的控制 系统启 动后 ， P L C自动协调各气缸和油缸 的动作 ，完成提升、接 料 、行 进 、翻转 、过 筛 、导 料 、返 回、称 量 等 2 6步 联动 程序 。 2 ． 3上 位 机 系统 设 计 上位机采用研华工业控制计算机 ，安装 西门子 C P 5 6 1 1 板 卡 和 组态 王 软件 ，采 用西 门子 MP I 协 议与 下位机 P L C通讯 ，用 于显示工艺状 态和 动作 模拟， 同时对 系统 发 出操 作指令 。 图 4为上 位机组 态 画面主 页 。 3结论 基 于 P L C和 现 场 总线 技 术 的氧 化 剂 自动 过 筛 和 称量 系统 ， 自动化程 度 高 ，远程 可控 ，实现 了人机 隔 离操作 ，最大程度地减小了安全隐患 ，同时大大提高 了工 作效 率 。 图 4上 位 机 组 态 画面 主 页 参考文献 [ 1 ] 阳宪惠 ． 现场总线技术及其应用[ M] ． 北京 清华大学出 版社 ， 1 9 9 9 ． [ 2 ] 邹 益仁 ， 马增 良， 蒲维 ．现场总线 控制系统设 计和开发 [ M] ． 北京 国防工业 出版社 ， 2 0 0 3 ． Ox i d a n t P o wd e r Au t o ma t i c a l l y S i f t i n g a n d W e i g h i n g S y s t e m Ba s e d o n P LC Co n t r o l ZENG Qi n g - l i n，ZOU Qi n g - y o n g T h e 4 2 n d I n s t i t u t e o f t h e 4 t b A c a d e m y o f C A S C ，X i a n g f a n 4 4 1 0 0 3 ，C h i n a Abs t r a c t The a r t i c l e d e s c r i be s a n o x i da nt po wd e r a u t o ma t i c a l l y s i fti n g a nd we i g hi n g s y s t e m ba s e d O n PLC c o n t r o 1 ．T he s y s t e m i s b a s e d O i l S I EMENS P LC a nd i nd u s t r i a l c o nt r o l c o mp ut e r ，a n d u s i n g Fi e l d- bu s t e c h no l o g y．I n t he s y s t e m，t h e o x i d a n t p o wd e r i s s i f t e d a nd we i g h e d by l o n g di s t a n c e c o n t r o 1 ．I t i mp r o v e s t h e wo r k e f f i c i e n c y，p r ot e c t s t he o p e r a t o r’ S he a l t h a n d s a f e t y ． Ke y wor dso x i da nt ；PL C；s i fti n g；we i g h i n g 动 气 制 向 控停方 号、 路 锚 籼 出 电 控 输 爆 阀 阀 防 向 救 砌 献 电 制 电 经控经 一 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m