基于PLC的多臺(tái)虹吸式離心機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)
?本文介紹基于可編程控制器的多臺(tái)虹吸式離心機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。著重介紹系統(tǒng)的組成、各個(gè)部分的功能，以及控制流程等。隨著可編程控制器功能模塊的發(fā)展，擴(kuò)展了它在工業(yè)生產(chǎn)過程自動(dòng)化中的應(yīng)用。
虹吸式離心機(jī)是一種特殊結(jié)構(gòu)的離心機(jī)，它是在刮刀離心機(jī)的轉(zhuǎn)鼓上增加了轉(zhuǎn)動(dòng)虹吸裝置，從而具有普通刮刀離心機(jī)沒有的優(yōu)勢(shì)，即提高了過濾推動(dòng)力及過濾效率，增加了生產(chǎn)能力，延長了有效周期[1]。然而，虹吸式離心機(jī)優(yōu)勢(shì)的正常發(fā)揮是以準(zhǔn)確操作控制離心機(jī)為前提條件。虹吸式離心機(jī)是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、循環(huán)工作的，各工序間嚴(yán)格以時(shí)間或條件為控制依據(jù)，每個(gè)閥門的開、關(guān)控制及虹吸管的協(xié)調(diào)工作不能在一般的人工操作條件下達(dá)到要求。
可編程控制器（PLC）是常用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)算機(jī)控制裝備[2]，隨著其擴(kuò)展功能和通信能力的增強(qiáng)，越來越多的應(yīng)用于復(fù)雜的分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。本文利用可編程控制器的通信功能，來控制多臺(tái)虹吸式離心機(jī)的運(yùn)行，不僅能夠準(zhǔn)確分散地控制每一臺(tái)離心機(jī)正常、有效工作，而且能夠通過上位機(jī)集中采集、顯示、修改每一臺(tái)離心機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，起到控制及風(fēng)險(xiǎn)分散，顯示和操作集中的目的。
基于PLC的多臺(tái)虹吸式離心機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)配圖1
PLC作為控制系統(tǒng)的基本控制器。PLC向下采集信號(hào)以及控制工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的離心機(jī)。一臺(tái)PLC控制一臺(tái)虹吸式離心機(jī)。包括控制離心機(jī)的主電機(jī)的啟停、各個(gè)電磁閥的動(dòng)作、虹吸管的進(jìn)退、顯示和報(bào)警的控制等。PLC在每一個(gè)采樣周期采集模擬信號(hào)，包括主電機(jī)的電流信號(hào)、主機(jī)前后軸承的溫度、振動(dòng)信號(hào)。PLC向上通過數(shù)據(jù)通道傳輸現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)，并接收上位機(jī)來的信號(hào)。PLC作為整個(gè)控制系統(tǒng)的主體，它的性能及可靠性起著關(guān)鍵的作用。我們選擇光洋電子公司的S系列可編程控制器。它的模塊組成如表（1）所示。
表（1）可編程控制器模塊的組成
基于PLC的多臺(tái)虹吸式離心機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)配圖2
CPU選用SZ-4，可安裝128個(gè)輸入輸出點(diǎn)數(shù)，指令的平均處理速度為1-2.5μs，有2個(gè)通用的通訊端口。Z-4AD2是4通道電壓型模擬量輸入模塊，輸入DC0-5v分辨率為12位，主要采集電流、溫度及振動(dòng)4個(gè)模擬信號(hào)。Z-16ND2是16點(diǎn)DC24v輸入模塊，輸入啟停按鈕及限位開關(guān)等的開關(guān)量信號(hào)。2個(gè)輸出模塊選用Z-16TD2，為16點(diǎn)集電極開路輸出，輸出控制電機(jī)啟停的接觸器、離心機(jī)運(yùn)行所需各電磁閥、指示燈及報(bào)警的開關(guān)信號(hào)。Z-01DM是通訊模塊，便于與上位機(jī)進(jìn)行信號(hào)傳送。Z-05B是可裝5個(gè)輸入輸出模塊的電源框架，額定供給電源為AC100-200v50/60HZ，輸出電流為2.6A。通過計(jì)算框架上所有模塊功耗的合計(jì)值，沒有超過電源框架提供的電源容量，可安全使用[3]。
離心機(jī)主要由螺旋組件、門蓋組件、轉(zhuǎn)鼓組件、機(jī)座殼體組件、虹吸管組件、傳動(dòng)裝置、液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)等組成。離心機(jī)的工藝流程圖如圖（2）所示。
基于PLC的多臺(tái)虹吸式離心機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)配圖3
離心機(jī)的每個(gè)循環(huán)的各個(gè)操作都是在電氣-液壓系統(tǒng)控制下自動(dòng)完成的，在機(jī)器的調(diào)試階段可以使用手動(dòng)操作。
上位通訊是通過數(shù)據(jù)通訊模塊Z-01DM在CCM網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行。CCM協(xié)議使通訊主機(jī)保
持通訊的主動(dòng)權(quán)，從機(jī)只能響應(yīng)對(duì)其的呼叫。而通訊的局號(hào)、傳送方式、奇偶校驗(yàn)方式的設(shè)定由系統(tǒng)參數(shù)來定。連接時(shí)用變換器D-01CV轉(zhuǎn)換連接上位機(jī)的RS-232C電纜和連接PLC通訊模塊的RS-422電纜。
由上位機(jī)對(duì)基本控制器PLC傳達(dá)或收集離心機(jī)運(yùn)行信息，由上位機(jī)對(duì)PLC進(jìn)行維護(hù)和管理。上位計(jì)算機(jī)用工控機(jī)實(shí)現(xiàn)，用組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)圖形監(jiān)控和人機(jī)界面。
PLC的控制流程框圖如圖（3）所示。
PLC上電后首專業(yè)行系統(tǒng)自檢，包括對(duì)CPU模塊的檢查、運(yùn)行狀態(tài)的檢查、電池系統(tǒng)的檢查、I/O模塊的檢查、通訊功能的檢查等。系統(tǒng)正常進(jìn)行模擬信號(hào)的周期采樣，超過上限值輸出報(bào)警。系統(tǒng)可以進(jìn)行手動(dòng)或自動(dòng)操作，自動(dòng)運(yùn)行按照離心機(jī)工藝流程，按工序順序執(zhí)行，以時(shí)間或條件作為每一個(gè)工序的開始或結(jié)束。
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由于可編程控制器在模擬信號(hào)處理、操作指令、控制規(guī)律、通訊功能等方面的發(fā)展，拓寬了它在工業(yè)強(qiáng)電現(xiàn)場(chǎng)控制中的應(yīng)用領(lǐng)域。虹吸式離心機(jī)作為一種具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的分離設(shè)備，考慮它的工藝的特點(diǎn)及操作控制要求，可編程控制器非常適用于作為它的控制裝備，以充分發(fā)揮虹吸離心機(jī)的有效優(yōu)勢(shì)。