基于PLC控制的壓濾機自動控制系統研究

蘇方華

摘要：壓濾機是一種固液分離的設備，PLC這種可編程邏輯控制器的引用是對壓濾機控制系統的完善。本文對壓濾機的工作流程及其控制要求進行相應的分析，進行了基于PLC控制的壓濾機自控控制系統設計，旨在解決壓濾機系統線路復雜、故障率高等問題。

關鍵詞：PLC控制；壓濾機；自動控制系統

中圖分類號： Q944 文獻標識碼： A 文章編號：

按照板框驅動方式的不同，壓濾機可以劃分為機械式和液壓式兩類。在工藝流程方面，機械式與液壓式壓濾機并沒有本質的區別，但是由于機械式壓濾機在生產過程中出現過濾效果較低、閉合裝置容易卡死、設備維護成本高等問題，機械式壓濾機逐漸被液壓式壓濾機所代替。所以，液壓式壓濾機也就成為當前壓濾機的主流，不斷改進和完善液壓式壓濾機成為一種必然現象。當然，由于PLC可以通過內部存儲運行各種運算操作的指令，并能通過數字式的輸入輸出，控制各種類型的機械設備，使得PLC應用到液壓式壓濾機中成為理所當然，而PLC的高性能，高抗干擾能力、編程簡單易學、高可靠性、體積小、質量輕、靈活性好以及價格便宜等優點，使得基于PLC控制的壓濾機控制系統相得益彰。

一、壓濾機的工作流程及其控制要求

1.壓濾機的工作流程

壓濾機的最終目的是實現固液分離，而實現途徑則是通過壓力固液的重力以及外加氣壓或水壓的作用，在濾布兩側產生壓強差。在實際生產過程中，根據生產需要可以將壓濾機的工作流程分為兩種模式：初次擠壓模式和再次擠壓模式。其中，初次擠壓模式共有4個步驟，具體步驟依次為閉合濾板、進料、加壓濾板、干燥和拉板卸料，如圖1所示；再次擠壓模式共有6個步驟，依次為閉合濾板、進料、初次擠壓、濾餅洗滌、再次加壓濾板、干燥和拉板卸料。

圖1 初次擠壓模式

2.壓濾機的控制要求

壓濾機的自動控制系統除了要滿足穩定的基礎性能外，還必須具有其他方面的功能。首先，全面可靠的數據、狀態監測功能以及顯示功能，包括液壓系統以及元件、工作閥門的狀態和電氣系統的參數也包括在內；其次，包括急停按鈕、邏輯及故障限制條件的安全控制功能；再次，參數的設定功能，通過授權的操作員可以根據生產需要對工藝參數進行的調整，但設備參數的調整只能通過壓濾機生產制造商進行；最后，故障報警和故障診斷功能，壓濾機的故障按危害程度可以劃分為三種類型，潛在故障、顯性非危險性故障與顯性危險性故障，對于潛在故障只做記錄但不報警，設備正常運行。對于顯性非危險性故障，設備停止在故障狀態但不停機，記錄并報警，而顯性危險性故障則是因故障而停機，記錄且停機。針對以上故障，要求壓濾機在操作運行中，當出現故障時針對故障類型做出相應的報警信號，以防止壓濾機的附屬設備受到損壞，同時，在顯示屏上顯示出具體的故障點。

二、基于PLC控制的壓濾機的自動控制系統設計

主要從三個方面進行壓濾機的控制系統設計，具體包括壓濾機的自動控制系統的硬件設計，自動控制系統的軟件設計以及顯示系統的設計。

1.自動控制系統硬件設計

壓濾機的自動控制系統硬件主要由PLC控制器、觸摸屏、外圍電路和HNC四部分構成。PLC控制器和觸摸屏均采用羅克韋爾公司的產品，PLC采用Micro Log ix 系列，觸摸屏則采用Panel View Standard系列的人機界面產品。壓濾機控制系統的輸入信號包括5 3個開關量信號，輸出信號則包括2 8個開關量信號。根據系統I/O數量和類型，并考慮到系列產品備件的通用性及擴展需要，系統，所選擇的系統硬件如表1。

表1 系統硬件表

外圍電路共包括3種電路：控制電路、檢測電路和安全保護電路?？刂齐娐肥莻鬏斂刂浦噶畹耐ǖ?，其構成部件為：接觸器、中繼器、控制線圈；檢測電路的作用主要是用于檢測壓濾機的工作狀態，并提供檢測信息便于控制操作，其組成部件為：接觸器、開關、斷路器的輔助觸點、溫度和壓力傳感器等元器件；安全保護電路是壓濾機的第一層安全控制，其構成部件為：接觸器、斷路器、急停按鈕構成。HNC則是指處于液壓4缸的同步控制系統，接收PLC發出的指令但較獨立于PLC，主要是用于控制板框組水平的開閉，便于定位與封閉。

2.自動控制系統的軟件設計

針對液壓式壓濾機在運行中所遇到的限制條件多，控制邏輯復雜的情況，本系統根據壓濾機工作時序及控制要求，在編程環境下采用模塊化的方式，進行控制程序的設計，彌補壓濾機這方面的不足?？刂瞥绦蛑饕?個模塊組成，主控程序、信號采集、工藝流程、手動流程、輸出控制等5個模塊構成。

2.1主程序設計

對控制功能相同的設備進行模塊化編程，壓濾機控制是一個三態控制系統，通過控制柜面上帶燈的開關按鈕的選擇，可以在手動、自動和測試3種運行模式中進行自由切換，控制柜面上所設置的按鈕是用來選中程序模式工作流程并指示其運行狀態，觸摸屏的按鈕可以自由切換初次和再次擠壓程序，這一功能可以大大的壓縮再次擠壓模式的工序，主程序梯形圖如圖2。

圖2 主程序梯形圖

2.2帶指示燈的按鈕

壓濾機的控制系統均采用指示燈、柜面按鈕、選擇開關和觸摸屏畫面雙控制的模式。在進行柜面控制時，可以采用對應的帶燈按鈕來完成壓濾機的工作流程模式選擇及指示，并且，可用同一指示燈4種不同狀態來標識對應的工作流程，例如：指示燈熄滅時表示壓濾機在此工作區的運營停止，指示燈緩慢閃動時表示此工作區處于手動模式下，指示燈快速閃動時表示壓濾機在此工作區間運行過程中出現故障，指示燈常亮時代表壓濾機在此工作區正常運行。

2.3復位按鈕

在控制面板上設置3種復位功能的按鈕，即初始狀態復位、報警復位以及區間復位，并通過按鈕持續時間區分復位指令。按下復位按鈕持續時間為1s，會輸出復位報警，所有的報警狀態復位；按下復位按鈕持續時間為3s，同時輸出報警復位和區間復位，此時，報警狀態和區間選中狀態同時被復位；按下復位按鈕持續時間為5s，報警復位、區間復位和初始狀態復位三種狀態同時開啟，此時系統回到初始狀態。

參考文獻

[1]何軍.BLZG38型全自動立式壓濾機的開發設計[J]．過濾與分離，2007，(02)

[2]王艷楨，甘立恒，寇克剛.閉環同步控制在立式壓濾機中的應用[J].金川科技，2008,1.

注：文章內所有公式及圖表請以PDF形式查看。