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    啤酒硅藻土过滤机液压装置 PLC 控制系统设计
    上传作者:08:35:15 system

    云达不莱梅pk沙尔克04 www.wf-gl.com 啤酒硅藻土过滤机液压装置 PLC 控制系统设计 
    作者:蔡振宇  
    摘要:论文介绍了应用 PLC 技术对改造硅藻土过滤机液压控制系统进行改造的
    设计方法和实现过程。通过实际改造示例表明,采用PLC控制,提高了硅藻土过
    滤机液压控制的可靠性,提高了企业的经济效益。 
    关键词:  PLC、 电磁阀、液压装置、活塞。 
    Beer diatom the soil filter the machine liquid to press 
    the device Programmable Controller the control the system 
    design 
    Author:  Cai Zhengyu  
    (Tongbo measurement & control Co.Ltd.,Dandong,Liaoning) 
    Summary:The thesis introduced the applied Programmable 
    Controller  technique  to  design  reform  diatom  soil  filter  machine 
    liquid press control system proceed reform the methodeds with 
    realizes process.Pass to physically reform the example 
    enunciation,  adoption  PLC  the  control,  and  increase  the  diatom 
    the soil to filter the machine liquid to press the dependable 
    that control, and increase the business enterprise's economic 
    performance. 
    Key  phrase:  Programmable Controller,  electromagnetism  the  valve, 
    liquid press to equip, piston. 
     
    在啤酒、饮料行业中,硅藻土过滤机由于具有性能优良,液体介质过滤效果
    好等优点,已成为行业生产过程中常用的机器设备,地位非常重要。 
    对于硅藻土过滤机中液压装置的控制,是整个硅藻土过滤机最重要的部分。
    目前硅藻土过滤机液压装置的控制大多采用继电器加分立电子元件的控制方式。
    这种控制方式电子线路复杂、继电器使用数量多,造成电气控制部分可靠性差、
    故障率高,日常维护量大。 
    随着可编程控制器(PLC)技术的发展,把 PLC 控制技术应用于硅藻土过滤
    机中液压装置的控制中, 取代原有的液压装置控制线路。 取得了很好的使用效果。  
    一、 硅藻土过滤机主要技术参数及功能 
    1、过滤机工作时,装置顶紧工作压力为:11.5~24Mpa 
    2、过滤机杀菌时,装置工作压力为:3.5Mpa 
    3、油缸活塞杆全行程:1400mm 
    4、油缸输出力:6×105
    N~11,7×105

    5、油缸处锁保压:当系统压力为15Mpa保压5 小时,压力降不大于3.5Mpa 
    6、程序操作功能:(1)压紧杀菌(2)过滤(3)降压杀菌(4)松开板框(5)
    手动操作 
    7、活塞杆行程控制功能: 用板框过滤压差增大而引起活塞后退行程达2+0.5
    mm
    时,该装置能对活塞杆行程自动补偿。 二、     结构原理 
    1、  组成系统 
    硅藻土过滤机液压装置由液压系统和电控系统组成,系统框图见(图一)液
    压系统由双联油泵、精密油滤、卸荷阀、电磁换向阀(MV1、MV2) 、球座阀(MV3) 、
    油箱、油缸等组成。电控系统由电气控制箱和操作面板组成。电气控制箱主要为
    PLC 及自动?;た睾涂刂频缙?。程序操作的指令开关(5 档波段开关)和信号
    指示灯均集中在操作面板上。 
     
     
       
     
     
    图一:控制系统框图 
    2、  液压系统工作原理 
    液压系统工作原理见液压装置原理图(图二) 。高低压泵输出液压油汇合于
    卸荷阀(4) 。当系统压力高于卸荷阀(4)调定压力时(2.5Mpa)低压自动卸荷。
    液压泵启动时,双联泵同时向系统供油,当系统压力高于 2.5Mpa 时,低压泵卸
    荷,高压泵以小流量向系统供油。此时高压泵继续输出高压使系统升压,无操作
    指令时,液压油经精密油滤(高压油滤  3)至三位四通阀电磁换向阀(12)而回油
    箱。当(MV1)通电高压油液经液控单向阀(9)进入油缸无杆腔, (MV2)通电液
    压油进入油缸(11)有杆腔,同时(MV3)通电无杆腔压力油经球座阀(5)打开
    液控单向阀(9)而使无杆腔得以回油,实现活塞后退,单独对(MV3)通电则使
    无杆腔压力下降,压力继电器(8)有二个(P2)为控制杀菌压力3.5Mpa, (P1)
    控制过滤工作压力 12 Mpa,可实现保压补压和其它程序操作功能,溢流阀用来
    限制油缸自锁最高压力。 
    3、  硅藻土过滤机操作程序 
    3、1接通电源开关(1)K0,电源指示灯(2)亮。 
    3、2清洗、杀菌  
    程序选择开关(3)置1档。 
    清洗:按动按钮(6)活塞后退,当退至极限位置时,进行除土及清洗工作;  
    杀菌: 按动按钮 (4) 活塞前进,压紧板框后开始升压,压力表压力升至3.5Mpa
    时,液压电机?;?,此时消毒指示灯(5)亮,压力机保压,即可进行杀菌
    工作。在保压中,压力降至 2.5Mpa 时,液压泵电机自动启动,实现补压功
    能。 
    3、3过滤 
    杀菌工作结束后,选择开关(3)置 2 档,液压泵电机自动对板框加压,压
    力表压力升至 11.5Mpa 时?;?,此时过滤指示灯(7)亮,即可进行硅藻土
    预涂及过滤啤酒工作,在过滤过程中,压力降至10.5Mpa时,液压泵电机自
    动启动,实现补压功能。 
     
     
    控制箱 
    操作面板 
     
    液压装置 
     
    PLC 
    控制 元
    件 
    电源 
    机械传动
    部分 3、4降压杀菌 
    滤酒工作结束后,将选择开关(3)置于 3 档,油缸压力自动降到 3.5Mpa,
    消毒指示灯(5)亮,为松开板框作好准备。 
    3、5松开板框 
    进行除土及清洗工作时,将选择开关(3)置于4档,按动前进按钮(4)和
    后退按钮(6) ,活塞均可后退,退至极限位置时,进行除土或清洗工作。 
    3、6 手动操作 
    当需进行手动操作时,将选择开关(3)置于5档,按动前进按钮(4)时活
    塞前进或加压,按动后退按钮(6)时活塞后退或降压。 
     
    图二:液压装置原理图 
     
    二、 液压装置控制系统设计原理 
    硅藻土过滤机的液压装置控制系统设计采用“自动操作”和“手动操作”两种控
    制方式。 
    1、系统硬件设计 
    1、1系统I/O点、内存容量和选型依据 
      系统输入信号包括;一个5档波段开关、2 个按扭开关、一个行程开关、2
    个压力检测开关,共10点输入。 
    系统输出信号包括;2个工作状态指示灯、3个电磁阀(MV1、MV2、MV3) 、
    一个液压泵电机,共6点输出。 
    因此, 采用日本ORMON公司 的 12点输入和 8 点输出的自代DC24V电压输出的CPM1A  20P箱体式PLC做为系统的控制器。该PLC体积小、工作速度快,
    具有良好的性能价格比。按照 5 个档位的自动控制程序步数计算,PLC 梯形
    图程序大约在300步以内,ORMON  CPM1A  20P的程序容量为2048字,可以满
    足使用要求。 
    1、2负载拖动方式 
    PLC 输出直接控制直流 DC24V 继电器线圈,通过 DC24V 继电器线圈控制 3
    个电磁阀和液压泵电机的交流接触器线圈,启动电磁阀和 AC380V 液压泵电
    机。输入元件的供电电压为 DC24V,由 PLC 本身输出的 DC24V 电源提供。4
    个负载启动时直流电流>PLC 本身输出 DC24V 电源负载,因此,在控制系统
    加装一个直流DC24V开关电源??刂葡低吃硗技ㄍ既?) 。 
      
    图三:控制系统原理图 
        1、3 负载动作说明 
        压力开关P1设定压力为11.5Mpa, P2设定压力为3.5Mpa。 
    电磁阀MV2和MV3同时通电,液压电机动作,活塞后退。 
    电磁阀MV1通电,液压电机动作,活塞前进或加压。 
    电磁阀MV3通电,降压 
    1、4 控制面板设计 
     控制面板示意图见(图四)  
     
                             图四:控制面板示意图 
    2、系统软件设计 
    PLC程序的编写和调试,采用ORMON的视窗编程软件CX- Programmer3.1。 
    2、1开关量输入定义 
    序号             名称                      端子 
         0             波段开关 1档               0000 
         1             波段开关 2档               0001 
         2             波段开关 3档               0002 
         3             波段开关 4档               0003 
         4             波段开关 5档               0004 
         5             前进按钮SB1                0005 
         6             后退按钮SB2                0006 
         7             压力开关P1                 0007 
         8             压力开关P2                 0008 
         9             行程开关JD                 0009 
    2、2 控制输出定义 
    序号             名称                      端子 
         0             消毒指示灯                 1000 
         1             过滤指示灯                 1001 
         2             MV1电磁阀J4              1002 
         3             MV2电磁阀J3              1003 
         4             MV3电磁阀J2              1004 
    6            液压泵电机交流接触器J1     1005 
    2、3  PLC程序设计说明 
    PLC 根据波段开关所处的不同位置,根据工艺要求,控制输出??刂屏鞒?/span>
    图见图(五) 。 图五:控制流程图 
     
    选择开关(3)置于 1 档,输入点 0000 由 OFF 变成 ON,压力表压力在
    3.5Mpa 以下时(压力开关 P2 没动作) ,按动前进按钮(0005) ,继电器输出
    线圈1003、1004、1006得电,活塞能前进。按动后退按钮(0006) ,继电器
    输出线圈1002、1006得电,活塞能后退。当压力表压力达到3.5Mpa时(P2
    动作,状态变为ON) ,继电器输出线圈1003、1004、1006失电,系统?;?/span>
    压, 消毒指示灯继电器输出线圈1000得电, 指示灯亮。 再按动前进按钮 (0005)
    和后退按钮(0006)硅藻土过滤机无动作。压力表压力低于2.4Mpa(压力开
    关P2再由ON变为OFF状态时)时,消毒指示灯继电器输出线圈1000失电,
    指示灯灭。中间继电器线圈 1.11 得电,继电器输出线圈 1003、1004、1006
    重新得电,活塞前进补压。当补压压力达到 3.5Mpa 时,系统?;?、消毒指
    示灯亮。 
    1档梯形图程序见图(六) 。  
    图六:1档梯形图 
     
    选择开关(3)置于2档,输入点0001 由OFF 变成ON,继电器输出线圈
    1002、1006 得电,系统升压。当压力上升到 11.5Mpa 时(P1 动作,状态变
    为ON) ,继电器输出线圈1002、1006失电,系统?;Q?。过滤指示灯继电
    器输出线圈 1003 得电,指示灯亮。压力表压力低于 10.5Mpa(压力开关 P1
    再由ON变为OFF状态时)时,过滤指示灯继电器输出线圈1003失电,指示
    灯灭。继电器输出线圈 1002、1006 重新得电,系统自动补压。当补压压力
    达到11.5Mpa时,系统?;Q?、过滤指示灯亮。在保压过程中,如果对板
    框加水,将活塞挺将退后,当活塞退至行程开关 JD 的安装位置时,行程开
    关(0009)动作(状态变为 ON ) ,过滤指示灯灭,继电器输出线圈 1002、
    1006重新得电, 系统自动补压, 直到行程开关 (0009) 动作(状态变为OFF ) ,
    补压结束,系统再次?;Q?,过滤指示灯亮。2档梯形图程序见图(七) 。  
     
     
    图七:2档梯形图 
    选择开关(3)置于 3 档,输入点 0002 由 OFF 变成 ON,016#计时器响应,延
    时 30 秒,目的是消除 3 档对手动操作的影响。TIM016 在 30 秒后,状态由 OFF
    变成 ON,继电器输出线圈 1004 得电,无杆腔压力下降,系统降压至 3.5Mpa 时
    (P2 动作,状态由 ON 变为 OFF) ,继电器输出线圈 1004 失电,系统?;?,消毒
    指示灯继电器输出线圈1000得电,指示灯亮。3档梯形图程序见图(八) 。 
        
    图八:3档梯形图 
     
    选择开关(3)置于4档,输入点0003由OFF变成ON,按动前进按钮(0005)
    或后退按钮(0006) ,继电器输出线圈1003、1004、1006得电,活塞均能后退。
    4档梯形图程序见图(九) 。 
     
    图九:4档梯形图 
     
    选择开关 (3) 置于5档, 输入点0004由OFF变成ON, 按动前进按钮 (0005) ,
    继电器输出线圈1002、1006得电,活塞能前进。按动后退按钮(0006) ,继电器
    输出线圈1003、1004、1006得电,活塞能后退。5档梯形图程序见图(十) 。 
     
    图十:5档梯形图 
     
    四、  应用效果 
    丹东华澳鸭绿江啤酒有限公司的硅藻土过滤机液压装置控制系统经 PLC 改造后,经过在线运行证明达到设计要求,控制效果大大优于原系统控制效果。系
    统运行至今没有出现故障,控制可靠性大大提高。提高了硅藻土过滤机设备使用
    的可靠性,提高了企业的经济效益。   
    该设计方案在机器设备的液压装置控制系统改造中,具有广阔的应用前景。 

     

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