基于PLC的羽绒分离机控制系统设计.pdf

l 违 訇 似 基于P L C 的羽绒分离机控制系统设计 Desi gn o f cont r oI s ys t em f or do w n f ea t h er s epar a t or based on PL C 周克良，刘彬彬，聂磊 ZHOU Ke ． 1 i a n g，L I U B i n ． b i n， Nl E L e i 江西理工大学 电气工程与自动化学院，赣州 3 4 1 0 0 0 摘要 为了提高羽绒生产过程的自动化程度，本文设计了一种基于P L C 的自动化控制系统，系统采用 P L C 和组态王组态软件的控制方式， 将生产的整个过程由P L C 自动控制完成，在组态王软件中 对整个生产过程进行监控，同时可以对部分控制参数进行修改。整体系统可以稳定运行 ，提 高了羽绒生产的效率和羽绒分离纯度。 关键词羽绒分离；P L C；组态王；监控系统 中图分类号T P 3 1 1 文献标识码A 文章编号1 0 0 9 -0 1 3 4 2 0 1 4 0 3 下 一0 1 4 6 0 3 D o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 0 1 3 4 ． 2 0 1 4 ． 0 3 下 ． 3 9 0 引言 羽绒是优质的保暖材料 ，具有绿色无污染等 特点u j ，我国是羽绒 出口的大国，在2 0 1 3 年上半年 由于我 国遭受禽流感，大量禽类遭到扑杀掩埋， 造成羽毛原材料减少，货源紧缺使 国际羽绒价格 的大幅 度上 涨 。在 国内 由于 当前 人 民生 活的提 高 ，国 内羽绒需求量增大 。而国内羽绒加工业还 处于传统的手工作业状态 ，生产效率低，羽绒分 离机靠人工操作 ，人力使用量大，凭借着操作者 经验进行控制，从而造成 了羽绒分离慢 ，纯度不 高等问题 。 本文 中使用 了P L C技术对羽绒分 离机进行 改 造 ，采用 西 门子 S 7 3 0 0系列 P L C对羽绒生产过程进行智能控 制H 】 ，同时使用组态王Ki n g Vi e w 组态软件开发监控界面 ，对系 统进行生产监控 以及报警提醒等 功能。 自动控制 系统在羽绒分离 机上的使用使得生产效率大大提 高，羽绒分离纯度增高。整套系 统适合现今的羽绒加工企业进行 自动化生产，可 以解决生产 中的 各种问题 。 1 生产工艺流程 市场上羽绒加工原料主要为 鸭毛和鹅毛，由于鹅毛存在价格 高等因素，市场使用较少 ，本文 中羽绒分离主要针对鸭毛而展开 。在羽绒分离机 加工羽毛前 ，先对羽毛进行初加 工，分拣 出其 中 用于做 羽毛球制 品的长杆子毛，在初加工后 ，羽 绒分 离机将羽毛进行加工分 离出绒毛和片毛 。分 离机结构如图1 所示。 首先 ，将羽毛放置于羽毛进 口处 ，开启主电 机 以及主风机 ，主电机带动机体 内部的一级搅拌 杆和二级搅拌杆对 羽毛进行搅拌使羽毛蓬松，在 风机的作用在产生吸力，较轻的绒毛 由于在浮力 的作用下 ，被 主风机吸入绒箱中 。在此过程 中， 由于不同的羽毛 的含绒量不同，成熟鸭较仔 鸭含 绒量更高，需要 的分离时间更长 。而且成熟 鸭的 图1 羽绒分离机结构图 收稿日期2 0 1 3 -1 2 - 0 6 作者简介周克良 1 9 6 3一 ，男，江西赣州人，教授，硕士，主要从事过程控制等的研究。 I 1 4 6 ] 第3 6 卷第3 期2 0 1 4 - 0 3 下 包箱 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 参l 匐 化 绒毛较重 ，需要更大的浮力才能进行分离 ，此 时 需要调节 主风机 的风 门开度大小 。同时 ，羽毛 由 于季节 等因素影 响其 中的含水量不 同，较湿 的羽 毛不适 宜进行加 工 ，而较干的羽毛在加工 的过程 中，水分较 少，比较干燥 ，在主机搅拌过程 中容 易损耗 ，需要进行洒水处理。 在分 离完成后 ，绒箱 中的绒 毛需要进行除尘 处理 ，此时绒箱中的搅拌杆进行搅拌 ，开启除尘 机 ，除尘机对 绒箱进行抽气 ，绒箱 中装有滤 网， 将较小 的灰尘进 行抽 出进入灰袋中 ，而绒毛继续 留在绒箱中。 除尘完毕后，需要将绒毛以及毛片进行打包处 理。毛片 由于较重，一般停留在主机的底部，毛片 进行打包时，毛片在打包机B的强大吸力下被吸入 毛片箱袋 中。同理使用打包机A对绒毛进行打包 ， 操作员在包装袋装满后，将羽绒以及毛片取出。 2 P L C系统设计 P L C 控制系统主要对各个生产工艺中电机启停 进行顺序控制 ，同时 对各个流程 时间进行掌控 ， 并配合组态软件进行生产调整。 本文中P L C 选用西门子S 7 3 1 5 2 DP 为 系统控制 器。P L C 通过开关量输出模块S M3 2 2 对各个电机进 行控制 ，S M3 2 2 输 出的控制信号经过 中间继 电器 连接到 各个 电机 的三 相交流接触器上 ，同时通过 中间继 电器反馈 电机 运行状 态到开关量输入模块 S M3 2 1 。对于 各个 电机 配备单 独控制箱 ，控制箱 面板上有远程 、本地控制选择按键 、启动按钮 以 及停止按钮 ，可 以对 电机进 行本地 控制 以及远程 P L C 控制选择 。 洒水电磁阀直接 由2 4 V供电，可以使用S M3 2 2 输 出信号直接控制 。风 门开 度通过联动 装置连接 到行程传感器 中，将风 门开度信号转化 为位移信 号 。行程 传 感器 为 二 线制传 感 器 ，输 出信 号 为 4 - 2 0 mA电流信 号 ，传感器输 出信号输 入到模拟 量输 入模块S M3 2 1 。P L C对开度信号进行分析 ， 通过模拟 量输 出模 块S M3 3 1 对风 门调节 阀进 行控 制 。在毛片打包箱以及绒毛打包箱 内部安装称重 传感器 ，当毛片和绒毛达到装包质量时 ，进行报 警处理 ，报警器最大音量可达9 0 d b ，可 由S M3 2 2 直接驱动。调节 阀由2 2 0 V供电，输入调节信号为 4 - 2 0 mA。各个模拟量输入 以及输出模块与传感器 及其 控制器之 间需添加信号隔离模 块 ，以防其他 信号对P L C模块进行干扰。由于主机机体较高，且 开关量输入模块 S 犯 2 1 模拟量输入模块 S B31 开关量输 出模块 S B2 2 模拟量输 出模块 SM 3 3 2 图2 总体 控制系统 框图 为金 属外 壳 ，一般裸露在控制房外部 ，需考虑避 雷问题 ，在控制 系统 中加入 了防雷器 。整体控制 系统如图2 所示。 系统软件控制流程图如图3 所示 ，主程序按照 工艺流程进 行顺序控制 ，并使用定时器 对每个阶 段 的时 间进 行调节 。其 中行程传感器 以及称重 传 感器的信号需经过F C 1 0 5 模块进行转化 ，将输入值 转换为实际值 。 图3系统控制流程图 第3 6 卷第3 期2 0 1 4 0 a 下 [ 1 4 7 1 一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一～一～一～一～一～ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m