简单控制系统设计

13.3.2　PLC简单控制系统设计

以PLC在压滤机控制系统中的应用为例，讲解其系统设计方法思路步骤。

1．压滤机概述

压滤机是食品、酿造、制糖等自动化生产线中进行固液分离的关键设备，是一种间歇性的过滤装置。传统压滤机通常采用继电器——接触器式的控制系统，这种控制系统存在结构复杂，触点数量多，故障率高等缺点。PLC（PLC）作为新一代的工业控制装置，具有丰富的功能指令，完善的抗干扰措施和高可靠性等优点，用它来控制压滤机，不仅可大大提高系统的自动化程度，同时也减轻了工人的劳动强度，提高了生产效率。

2．压滤机系统的工作原理

压滤机的工作过程分“保压”、“回程”、“拉板”三个阶段，工作时，油泵电机先启动，主接触器和压紧电磁阀得电，将板框压紧，同时进料泵将固液混合物输入各个板框内进行过滤，滤渣留在滤室内，滤液经滤布排出，此时系统压力开始上升。当液压系统达到上限压力25MPa时，油泵电机自动停机，压滤机进入自动保压状态。保压期间，当下限压力低于21MPa时，油泵电机自动启动，压紧电磁阀动作，压力回升，达到25MPa时，油泵电机又停止，如此循环。

进料过滤后，按下“回程”按钮，油泵电机重新启动，回程电磁阀动作，活塞回程，滤板松开，当活塞碰到回程限位开关后，回程电磁阀断电。固液混合物过滤后，须将固体滤渣卸下，此时系统进入拉板阶段。先将工作方式开关拨到“拉板”位置，按下按钮，启动油泵电机，同时前进电磁阀得电，液压系统驱动拉板架前进，定时时间到后（一般为5s，期间卸下滤渣），后退电磁阀自动得电，驱动拉板架后退，同时启动第二个定时器。第二个定时器定时时间到后，拉板机构再自动返回拉第二块滤板，如此循环往返，直到拉完全部滤板，碰到前端限位开关后，后退电磁阀动作，拉板架后退，碰到末端限位开关自动停机。

3．控制系统设计

根据上述工作原理，PLC的输入点数为15个，控制元件主要为接触器线圈、电磁阀等，PLC的输出点数为5个，根据控制系统的工作电流较大、动作频率不是很高的特点，同时适当留一定裕量，可选用三菱FX2N—32MR型PLC。其I/O地址分配如表13-13、表13-14所示。

表13-13　I/O输出地址分配表

表13-14　I/O输入地址分配表

根据系统工作原理，可以设计出压滤机的PLC梯形图如图13-28所示。图中，辅助继电器M100为操作保压时启动，Y0控制油泵电机的主接触器KM的断合。T0设定定时时间为5S，前进定时。T1定时时间同样为5S，为后退定时。M101用来控制现场操作拉板。M102控制拉板限位，为了提高操作可靠性，如图13-27所示设置了“软件保护”，即只有当SA转换到“操作”位置，X0为“1”状态，按下压紧和回程按钮才有效，同时为了避免油泵电机频繁启动，便于工人连续操作，程序设计中，当SL3（X13）得电时，回程电磁阀YV2（Y2）断电，但油泵电机不停止，直到卸下滤渣后，电机才停下来。

图13-27　压滤机程序梯形图

4．抗干扰措施

本系统中，由于PLC的驱动元件主要是电磁阀和交流接触器线圈，外界环境对这些元件的干扰较大，直接影响系统正常的工作，为此在PLC输出端与驱动元件之间增加光电隔离的电路。