PLC和触摸屏在活性炭混捏成型控制系统中的应用.pdf

务I 造 匐 化 P L C 和触摸屏在活性炭混捏成型控制系统中的应用 Ap p l i c a t i o n o f P L C an d t o u c h s c r e e n i n t h e c o n t r o l s y s t em o f act i v at e d car b on kneadi ng and com p act i n g 王志刚，虎恩典，王宁 W ANG Zh i g an g ，HU En ． d i a n ．W ANG Ni n g 宁夏大学 机械工程学院，银川 7 5 0 0 2 1 摘 要 针对某活性炭厂煤质活性炭混捏成型过程进行研究 ，根据被控对象特点，选用三菱F X 2 N 系列 PL C 为核心控制器，以三菱触摸屏和组态王软件作为人机界面 ，设计了电气控制原理图以及系 统软件 ，搭建了基于PL C 的硬件控制平台。利用组态王开发的监控画面进行实时监控，画面形 象、直观，准确地反映了生产现场的真实情况， 三菱触摸屏使用维护方便，适用于现场控制。 实际运行表明该控制系统实现了对混捏成型工段的监控，运行稳定 ，具有实际应用价值。 关键词混捏成型；PL C；组态王；触摸屏；监控 中图分类号T P2 9 文献标识码B 文章编号1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 3 1 2 下 一 0 0 1 2 - 0 4 Do i 1 0． 3 9 6 9 ／ J ． i s s n． 1 O 0 9 -0 1 3 4． 2 0 1 3 ． 1 2 下 ． 0 4 0 引言 煤 质活 性 炭是 以煤 为 主 要原 料制 成 的活性 炭 ，它具有较大的 比表面积 和发达的孔隙结构 ， 是 一种 性能 优 良的吸 附材 料 ，被广 泛应 用于 环 保 、化工 、食品 、医药和国防等各个领域 ，主要 用于脱色 、空气净化、烟气脱硫和水净化等，其 前景非常广阔Ⅲ。在煤质柱状活性炭生产过程中， 将原料煤磨粉到一定细度，加入一定量的焦油和 水 ，经混捏 、成型 、晾干 、预炭化 、炭化和活化 后再经过一些后处理 ，最后筛分、包装制成成品 活性 炭。在活性炭 的整个生产过程 中，混捏成型 对 后续 的炭化 、活化时的孔隙生成和强度形成都 有较大影响，从而会影响活性炭的品质 。 本文针 对活性炭混捏 成型生产过程生产效率 低、可靠性差和生产成本高等问题，设计 了以三 菱F X2 N系 U P L C为核心控制器 ，以三菱触摸屏和 组 态王 为上位机 的监控 系统，实现 了混捏成型过 程 的自动控制 。 1 混捏成型控制系统总体设计方案 根据混捏成型生产过程的工艺特点 ，设计的 控制 系统主要 由三个部分组 成现场检测以及执 行系统 、现场P L C 控制系统和上位机监控系统。混 捏成型控制系统结构 图如图1 所示 。 混捏成型过程控制系统主要以P L C 为核心控制 器 ，向上位机传递 各设备的实时状态，接受并执 璺 挛 硒 ．J l 兰 竺 兰 1 t 按钮I I电子地磅 I I 限位开关 萋 鹾 中间继电器 瓣 图 1控 制 系统 结构 行上位机下达的控制命令 ，并通过控制继电器及 接触器 等实现对现场设备 的控制 检测部分主要 是 实现对现场信号的检测输入 ；执行部分则主要 驱动被控设备 ；触摸屏和组 态王软件作为上位监 控 系统进行在线实时记录 、监控及显示数据 ，并 对现场生产过程进行模拟仿真 ，真实显示现场各 设备运行状况。 2 控制系统设计 2 ． 1控制系统硬件配置 收稿日期2 0 1 3 -0 9 2 3 作者简介王志刚 1 9 8 7一，男，硕士研究生 ，研究方 向为机 电系统智能控制。 [ 1 2 1 第3 5 卷第1 2 期2 0 1 3 1 2 下 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 务l 匐 化 硬件 系统是混捏成型控制 系统 的设计 平台， 本 系统采用研华工控计算机 实现对系统 的监控 ， 作 为用 户界 面 。通 过 对被 控对 象 和控 制任 务 的 整体 规 划和 统计 分析 ，以及 厂家 的相 关 要求 ， 本项 目最终选择 了三菱F X2 N系 IJ P L C F X2 N一 6 4 MR 。 考虑到活性炭厂恶劣 的生产环境 ，除 了选 用 组 态王 作为 监控 界面 还 以三菱 触摸 屏G T 一 1 5 7 5 VB N 作为人机界面 。使用这样的操作终端 ，工人可以 观察并修改被监控的参数 ，可靠性高、操 作简单 及维 护方 便 ，适 于现 场控 制 。 2 ． 2 系统 电气控制线路设计 系统所需 电气设备主要 有搅拌 电机一 台、送 料 电机一台、出料电机 一台、送煤粉 电机 一台和 液压泵电机 一台 。说明搅 拌电机 和液压泵 电机 均需采取 星角降压 启动 ；送料 电机在安装初期需 要进行手动调 速 ，以使得 螺旋推进器 、推料缸和 四柱液压机能协调工作 ，因此，此处采取三菱变 频器F R A7 4 0 1 1 K - C HT 对螺旋 推料 的速度进行调 节 。主电气控制 回路 ，如图2 所示。 1． 1 K W 图2 主电气控制 回路 2 ． 3 P L C 模块及接线 三菱可编程控制器基本单 元由电源、CP U、 输 入输 出以及程 序 存储 器组 成 ，根 据需 要选 取 F X2 N一 6 4 MR 作为该P L C控制 系统的主机 。本机集 成3 2 点输入和3 2 点输 出，内部装有电源，对扩展 模块供给DC2 4 V电源 ，对特殊模块供给DC 5 V电 源 。可外接多个扩展单元及特殊模 块，可 完全适 应于一些复杂的中小型控制系统。P L C 数字量输入 输出硬件接线图如图3 所示。 出 推 压 料 料 料 ／ ／ H { {4 4 { 十 s I s 2 } 1 l Ⅱ 2 } 『 x “ 2 I - j 【 【 ’ 1 2 I {硼 D I N l c 2 4 l x D l x l I I 2 x 3 I x 4 I x 5 l M l X 7 l x l D I x l l j x l 2 l x 1 5 q 5 X 16 『 x 1，n 0 l x 2 _ l1 ] 2 l I ] 3 l ＼ F X 2 N 一 6 4 M R ／ ／ 1 c 1 l v D Y t Y 2 “ l c Y 4 Y 5 “ l “ l c 3 【 1 0 Y I i 『 y I 2 y 1 3 4 【 I 4 r I 5 Y 1 6 { y l 7l c 5 Y 2 o j Y 2 l I Y 2 2 l T 2 l l l I 【 lI _T lllL I 下 下 辞 f { 搅搅出进 拌拌料煤 电电电阀 机机机开 进进出出 油水煤油 阁阀阀阀 开开开开 蒂 嚣嚣耄詈 嚣嚣宝笠 望薯 Y銎 望磐 例 3 P L C接 线 对于三 台电子地磅的称重信息 ，采用三菱的4 通道模拟量输入模块F X2 N一 4 AD。F X2 N一 4 AD中的 三个通道分别输入煤粉、焦油、水三台电子地磅输 出的电流信号 ，由于使用电流输入 ，因此将V 和 I 端短接，模拟输入通过双绞屏蔽电缆来接收【制 。 F X2 N一 4 A D的接线 图如 图4 所 示 。 图4 模拟量输入模块接线图 2 ．4 P L C 控制系统软件设计 该系统采用三菱GX De v e l o p e r 为编程软件对 P L C 程序进行编写，该软件提供多种编程方式，编 程简单易懂 。由工艺过程及控制要求写 出混捏成 型过程程序流程图，如图5 所示 。 3 上位机监控系统设计 目前 ，很多控制 系统都是 由上位工控 机和下 位P L C 控制装置所组成。P L C 进行现场数据和状态 的采集 ，并进行运算处理 ，然后将所需存储和显 示的信息，通过 串行 口传送给上位机。同时，上 位机的控制信号也可以通过串口传给下位机P L C， 通过P L C 对设备的运转进行控制 。本控制系统选 用组态王和GT D e s i g n e r 3 开发的画面用来监控现场 生 产 。 第3 5 卷第1 2 期2 O 1 3 1 2 下 【 1 3 】 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 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m