1.項(xiàng)目背景分析

　　中海石油天野化工(集團(tuán))有限責(zé)任公司現(xiàn)有1套年產(chǎn)300kt合成氨、520kt尿素生產(chǎn)裝置，1套年產(chǎn)200kt甲醇生產(chǎn)裝置。其中，尿素裝置尿素溶液從造粒塔冷卻后形成的尿素顆粒經(jīng)皮帶系統(tǒng)輸送到散料庫，再經(jīng)皮帶系統(tǒng)輸送到包裝樓進(jìn)行包裝，通過輸送皮帶送往站臺(tái)裝車。

　　原有的皮帶控制系統(tǒng)電路都是相當(dāng)復(fù)雜的老式繼電回路，加上運(yùn)行時(shí)間已達(dá)十多年，故障發(fā)生率很高，一旦發(fā)生故障需用很長時(shí)間來查找和排除故障點(diǎn)，給檢修和維護(hù)帶來很大不便。

　　隨著PLC在工業(yè)控制中的應(yīng)用越來越廣泛，PLC技術(shù)也越來越成熟，現(xiàn)已將原有的控制電路改造成由PLC可編程控制的電路，來改變目前輸送系統(tǒng)存在的問題。

2.系統(tǒng)改造的目標(biāo)

　　通過技改，將PLC應(yīng)用于皮帶控制系統(tǒng)，取代那些原控制電路相當(dāng)復(fù)雜的老式繼電回路，并且使安裝和維修更為方便。只要把提供輸入信號(hào)的按鈕、限位開關(guān)和無觸點(diǎn)開關(guān)等元件與PLC的輸入接口相連，把功率輸出元件電磁鐵和接觸器等與PLC的輸出口相連，即安裝完畢。檢修也一目了然，只要觀察PLC的輸入、輸出口的指示燈就能正確判斷故障所在。

3.工藝過程概述

　　輸送皮帶控制一般用于散料到成品袋包裝系統(tǒng)，中海石油天野化工(集團(tuán))有限責(zé)任公司散料包裝皮帶系統(tǒng)見圖1。

　　散料經(jīng)輸送皮帶一路送往1#包裝樓料倉，另一路送往2#包裝樓料倉。篩分樓內(nèi)有分料器，控制散料流向。輸送皮帶二路設(shè)計(jì)，一開一備。1#、2#包裝樓共有6臺(tái)包裝機(jī)將散料包裝成袋，通過輸送皮帶送往站臺(tái)裝車。

　　1#包裝樓控制柜設(shè)計(jì)有PLC、上位工控機(jī)及操作臺(tái)，2#包裝樓控制柜設(shè)計(jì)有PLC及操作臺(tái)，3#散料庫控制柜設(shè)計(jì)有PLC。1#、2#包裝樓操作臺(tái)設(shè)計(jì)有選擇開關(guān)和按鈕，可以選擇皮帶輸送路線與啟停，3#散料庫控制柜設(shè)計(jì)無人操作崗位，由1#包裝樓控制柜上位工控機(jī)顯示及操作臺(tái)遠(yuǎn)程操作。

　　3#散料庫就地安裝有控制柜，內(nèi)裝三菱A1S(S1)PLC，通過A1SJ71UC24RS485通訊模塊與1#包裝樓上位工控機(jī)遠(yuǎn)程通訊。2#包裝樓操作間安裝有控制柜，可以啟停2#包裝庫的包裝機(jī)及皮帶機(jī)，內(nèi)裝三菱FX60MRPLC，通過FX485BD通訊模塊與1#包裝樓上位工控機(jī)遠(yuǎn)程通訊。1#包裝樓操作間安裝有控制柜及上位工控機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)1#包裝樓的皮帶機(jī)及計(jì)數(shù)器啟停及監(jiān)控，對(duì)2#包裝樓的皮帶機(jī)及計(jì)數(shù)器監(jiān)視，對(duì)3#散料庫的挖料機(jī)及皮帶機(jī)啟停及監(jiān)控。

4.散料輸送控制系統(tǒng)

　　4.1散料輸送控制系統(tǒng)簡介

　　3#散料庫散料皮帶輸送往1#、2#包裝樓皮帶系統(tǒng)流程見圖2。系統(tǒng)有1#、6#挖料機(jī)2臺(tái)；2#、3#、4#、5#、7#、8#輸送皮帶6條；9#、10#、11#、12#分料器4臺(tái)。工作時(shí)，3個(gè)選擇開關(guān)每次只選擇一條路徑，分料器自動(dòng)切換。8種路徑是：

　　0001#→2#→3#送往2#包裝樓料倉
　　0011#→2#→4#送往2#包裝樓料倉
　　0101#→2#→5#送往1#包裝樓料倉
　　0111#→2#→8#送往1#包裝樓料倉
　　1006#→7#→3#送往2#包裝樓料倉
　　1016#→7#→4#送往2#包裝樓料倉
　　1016#→7#→5#送往1#包裝樓料倉
　　1116#→7#→8#送往1#包裝樓料倉

　　一條輸送線一般在15min左右加滿2#包裝樓的所有料倉，一般在30min左右加滿1#包裝樓的所有料倉，可以滿足4h左右的包裝量。所以，散料輸送皮帶是間隙運(yùn)行的。

　　皮帶機(jī)、挖料機(jī)都由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，由MCC電器控制柜控制。

　　4.2散料輸送控制系統(tǒng)PLC硬件配置

　　PLC卡件配置見圖3，PLC外部硬接線見圖4。

　　虛線左側(cè)是安裝在1#包裝樓控制柜操作臺(tái)上的2個(gè)遠(yuǎn)程操作按鈕，3個(gè)選擇開關(guān)。可選擇8種輸送路經(jīng)，2個(gè)遠(yuǎn)程操作按鈕啟動(dòng)/停止選擇一條路經(jīng)。

　　虛線右側(cè)是安裝在3#散料庫控制柜的PLC外部硬接線圖。A1SX40為16點(diǎn)開關(guān)量輸入卡，A1S18Y為16點(diǎn)開關(guān)量輸出卡。J1、J2、J3、J4、J5為繼電器，受遠(yuǎn)程控制，為了增強(qiáng)可靠性，采用220VAC傳輸。

　　4.3PLC程序設(shè)計(jì)要求

　　1)任何時(shí)候只選擇一條輸送路經(jīng)，例如(見圖2)，選6#、7#、5#。所選設(shè)備由白色變綠色，分料器9#、12#自動(dòng)變紅色。由安裝在1#包裝樓控制柜操作臺(tái)上的遠(yuǎn)程操作開關(guān)選擇。

　　2)設(shè)備啟動(dòng)后，所選設(shè)備按啟動(dòng)順序由綠色變紅色，6#、7#、5#變紅色。分料器9#、12#自動(dòng)隨所選路徑切換。

　　3)選擇好一條輸送路經(jīng)，其前后皮帶及設(shè)備自動(dòng)搭成聯(lián)鎖關(guān)系，即：①按下啟動(dòng)按鈕，輸料末端皮帶及設(shè)備先啟動(dòng)，逐步啟動(dòng)至輸料始端皮帶及設(shè)備；②按下停止按鈕，延時(shí)后輸料始端皮帶及設(shè)備先停止，逐步延時(shí)后停止皮帶及設(shè)備，直至停止輸料末端皮帶及設(shè)備；③皮帶跑偏、拉繩、危急停止按鈕等開關(guān)安裝在現(xiàn)場機(jī)旁，信號(hào)進(jìn)MCC電器柜(有控制電機(jī)的接觸器、繼電器等)，任何一開關(guān)動(dòng)作，控制電機(jī)的接觸器跳閘，該設(shè)備停車，反映到PLC輸入端是該設(shè)備運(yùn)行信號(hào)動(dòng)作。這時(shí)，該設(shè)備及輸料始端皮帶立即全部停車，輸料末端皮帶及設(shè)備逐步延時(shí)后停車。這可以防止發(fā)生堆料事故。

　　4.4PLC梯形圖程序說明

　　梯形圖編輯軟件是三菱公司提供的GXDeveloperV7？8中文編輯軟件，散料皮帶控制梯形圖程序以圖5為例說明如下：

　　1)X0、X1、X2選擇開關(guān)狀態(tài)，選110。

　　2)按下啟動(dòng)按鈕X3(132行)，M2、M6、M5、M9閉合，M2自鎖。

　　3)(215行)X1、X2、M5閉合，經(jīng)T3、T21、T26、Y13輸出，5#皮帶啟動(dòng)。經(jīng)T3延時(shí)3s后，如5#皮帶運(yùn)行信號(hào)X0A閉合，則啟動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行，否則Y13輸出斷開，啟動(dòng)失敗。

　　4)如5#皮帶運(yùn)行信號(hào)X0A正常，則(215行)回路經(jīng)Y13，X0A自鎖，經(jīng)過T1310s延時(shí)后，M32和M82閉合，啟動(dòng)繼續(xù)進(jìn)行。

　　5)M32閉合使得M2(2#皮帶啟動(dòng))閉合，但是2#皮帶控制回路(172行)未選中，不起作用。M82閉合使得M8閉合，在267行，X0閉合，M8閉合，經(jīng)由T6、T25使Y16接通輸出，發(fā)出7#皮帶啟動(dòng)信號(hào)。

　　6)經(jīng)過T63s延時(shí)檢測，如果7#皮帶不能正常啟動(dòng)，X0D信號(hào)未返回，則Y16輸出回路不能自鎖，Y16輸出斷開，經(jīng)由T6觸點(diǎn)T16啟動(dòng)延時(shí)啟動(dòng)，10s后，經(jīng)由T16、X0D觸點(diǎn)使T267#皮帶停車延時(shí)接通，延時(shí)15s后，使(215行)Y135#皮帶輸出斷開停車，啟動(dòng)終止。

　　7)經(jīng)過T63s延時(shí)檢測，如果7#皮帶正常啟動(dòng)，X0D信號(hào)返回閉合，則Y16輸出回路自鎖，經(jīng)由T6觸點(diǎn)T16啟動(dòng)延時(shí)啟動(dòng)，10s后，經(jīng)由T16、X0D觸點(diǎn)使M7閉合，6#皮帶啟動(dòng)。

　　8)在(267行)，X0、M7閉合，經(jīng)由T5、T30觸點(diǎn)使Y17接通輸出，發(fā)出6#挖料機(jī)啟動(dòng)信號(hào)。經(jīng)過T53s延時(shí)檢測，如果6#挖料機(jī)不能正常啟動(dòng)，X0C信號(hào)未返回，則Y17輸出回路不能自鎖，Y17輸出斷開，經(jīng)由T5觸點(diǎn)T15啟動(dòng)延時(shí)啟動(dòng)，10s后，經(jīng)由T15、X0C觸點(diǎn)使T256#皮帶停車延時(shí)接通，延時(shí)15s后，使下一行的Y167#皮帶輸出斷開停車，7#皮帶再推動(dòng)5#皮帶停車，啟動(dòng)終止。

　　9)經(jīng)過T53s延時(shí)檢測，如果6#挖料機(jī)正常啟動(dòng)，X0C信號(hào)返回閉合，則Y17輸出回路自鎖，設(shè)備全部啟動(dòng)完成。

　　10)正常停車時(shí)，按下停車按鈕X4，M60斷開，經(jīng)由M60觸點(diǎn)T30延時(shí)接通，15s后，在(267行)，Y17輸出斷開，6#皮帶停車。X0C斷開，經(jīng)由T15、X0C觸點(diǎn)T25停車延時(shí)接通，15s后在下一行T25觸點(diǎn)斷開Y16，7#皮帶輸出斷開停車，7#皮帶再以同樣方式推動(dòng)5#皮帶停車，正常停車結(jié)束。

　　其他路徑的啟動(dòng)/停車與此原理一樣，在此不一一說明。0—102行是將選擇開關(guān)與各設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)存D寄存器(0—102行圖在此省略)，以便VB程序調(diào)用。

5.結(jié)語

　　采用PLC來控制3段皮帶輸送機(jī)后，使原控制電路的復(fù)雜連線和時(shí)間繼電器等元件在其內(nèi)部進(jìn)行軟連接，大大提高設(shè)備的可靠性，有效地減少故障率。該皮帶機(jī)技改后投用一年多來，只有主電路出現(xiàn)過問題，控制回路沒有出現(xiàn)任何問題，有效地減少了設(shè)備維修時(shí)間，使生產(chǎn)有序進(jìn)行，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。一年多的使用情況說明該項(xiàng)技改取得成功。 

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本文標(biāo)題：PLC在皮帶輸送控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

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