摘要：為解決茶葉勻堆機(jī)繼電器-接觸器控制系統(tǒng)故障率高、生產(chǎn)效率低的問(wèn)題，根據(jù)茶葉勻堆機(jī)工作過(guò)程中的工藝要求，以可編程控制器（PLC）作為控制器，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化控制。結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅滿足生產(chǎn)工藝要求，而且使茶葉勻堆效果更加高效。

關(guān)鍵詞：茶葉勻堆機(jī)；可編程控制器（PLC）；梯形圖；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP273+.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2013）04-0933-04

Design of the Control System of Tea Evenly Pushing Machine Based on PLC

GUO He-wei

（Mechanical and Engineering Department， Hubei Polytechnic Institute， Xiaogan 432000， Hubei， China）

Abstract： In order to solve the problem which causes high failure rate and low production efficient in the relay-contactor control system of tea evenly pushing machine， PLC was used as controller to automatically control hydraulic equipment. The results showed that the control circuit not only satisfied the technological requirement， but also lead to high efficiency of tea evenly pushing.

Key words： tea evenly pushing machine； PLC； ladder diagram； design

可編程控制器（PLC）是一種以微處理器為核心的工業(yè)自動(dòng)控制裝置，具有可靠性高、編程靈活、開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)，特別適合對(duì)繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的改造。大悟縣悟峰茶廠行車式茶葉勻堆機(jī)控制電路采用傳統(tǒng)中間繼電器、接觸器控制，接觸觸點(diǎn)較多，由于使用日久，加上灰塵較大，經(jīng)常使觸點(diǎn)接觸不良，另外時(shí)間繼電器經(jīng)常出故障，使整個(gè)控制系統(tǒng)運(yùn)行不靈。由于故障多，設(shè)備維修人員的維修任務(wù)較重，生產(chǎn)效率較低。所以針對(duì)這種情況，經(jīng)與該公司協(xié)商決定利用PLC對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，用程序來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯控制功能，即用“存儲(chǔ)邏輯”（軟件程序）來(lái)取代繼電器-接觸器控制系統(tǒng)的“接線邏輯”（硬件接線），改造后使整個(gè)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性大大提高[1-3]。

1 行車式茶葉勻堆機(jī)工藝程序

茶葉行車式勻堆機(jī)的結(jié)構(gòu)主要由起進(jìn)茶斗、輸送裝置、行車、勻堆池等部分組成。其中勻堆池有初勻堆池和復(fù)勻堆池兩部分，每個(gè)勻堆池均由若干個(gè)拼合斗組成。拼茶斗又分左右兩組，每組各有多個(gè)拼茶箱。行車式茶葉勻堆機(jī)工藝流程如下：待拼各篩號(hào)茶葉→進(jìn)茶斗→打開進(jìn)茶斗底部閥門→茶葉混合→斜輸送帶→初步勻和→橫輸送帶正轉(zhuǎn)（反轉(zhuǎn)）→右（左）組拼茶斗撒料行車→輸送帶→勻堆茶葉到拼茶斗→打開底部閥門→右（左）拼和輸送帶正轉(zhuǎn)→茶葉完成一次勻堆→若未到達(dá)勻堆→右（左）拼和輸送帶反轉(zhuǎn)→右（左）振動(dòng)槽→進(jìn)茶斗→二次勻堆→右（左）拼和輸進(jìn)帶正轉(zhuǎn)→出茶輸送帶→出茶門打開出茶→裝箱工序→完成茶葉的勻堆作業(yè)[4]。

勻堆機(jī)工作時(shí)，第一次勻堆在右組拼茶斗進(jìn)行，第二次勻堆在左組拼茶斗進(jìn)行。左組拼茶斗與右組拼茶斗對(duì)稱，結(jié)構(gòu)與工藝過(guò)程同右組完全一樣。經(jīng)右、左兩組拼茶斗勻堆后的茶葉，一般能符合要求，如果仍未達(dá)到要求，還可再行勻堆。

2 主電路

茶葉行車式勻堆機(jī)由9臺(tái)電機(jī)拖動(dòng)，分別為右行車電機(jī)M1、左行車電機(jī)M2、橫輸送帶電機(jī)M3、右拼和輸送帶電機(jī)M5、左拼和輸送帶電機(jī)M6、斜輸送帶電機(jī)M4、出茶輸送帶電機(jī)M7、右振動(dòng)槽電機(jī)M8以及左振動(dòng)槽電機(jī)M9，前5臺(tái)電機(jī)能進(jìn)行正反轉(zhuǎn)控制，后4臺(tái)電機(jī)只進(jìn)行單向控制，所有電機(jī)都有短路保護(hù)和過(guò)載保護(hù)控制。自動(dòng)空氣開關(guān)QF和熔斷器FU對(duì)所有電機(jī)進(jìn)行總斷路保護(hù)和短路保護(hù)。另外，在進(jìn)行PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，主電路保持接線不變。主電路如圖1所示。

3 PLC控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

3.1 PLC控制系統(tǒng)的輸入/輸出點(diǎn)分配

控制系統(tǒng)有各種起動(dòng)和停止按鈕共14個(gè)，極限行程控制開關(guān)共4個(gè)，右行車、左行車往復(fù)控制干簧管4個(gè)，光繼電器2個(gè)，手動(dòng)開關(guān)觸點(diǎn)5個(gè)，它們各占PLC輸入點(diǎn)1個(gè)，所以整個(gè)PLC控制系統(tǒng)需要29個(gè)輸入點(diǎn)；輸出設(shè)備占用PLC的19個(gè)輸出點(diǎn)，這19個(gè)輸出點(diǎn)分別控制14個(gè)控制電機(jī)的交流接觸器、2個(gè)光電繼電器和3個(gè)電磁閥。為了節(jié)約PLC的輸入/輸出點(diǎn)，沒(méi)有將所有電機(jī)的過(guò)載保護(hù)用熱繼電器，3組電磁閥門大中小開門選擇開關(guān)作為PLC輸入點(diǎn)，節(jié)約18個(gè)輸入點(diǎn)，3組電磁閥門大中小選擇控制沒(méi)有選擇3種輸出控制，只計(jì)1種控制作為輸出點(diǎn)，節(jié)約6個(gè)輸出點(diǎn)。由此選用三菱公司的FX1N-60MR的PLC，其有36點(diǎn)輸入，24點(diǎn)輸出，完全可以滿足電氣控制要求。控制系統(tǒng)I/O地址分配表如表1。

3.2 硬件電路的設(shè)計(jì)

在進(jìn)行PLC硬件接線時(shí)，按鈕、開關(guān)、限位開關(guān)及相應(yīng)光繼電器觸點(diǎn)都采用動(dòng)合觸點(diǎn)連接。各電機(jī)的過(guò)載保護(hù)用熱繼電器常閉觸點(diǎn)與相應(yīng)電機(jī)控制接觸器線圈串聯(lián)，達(dá)到過(guò)載保護(hù)的目的。有正反轉(zhuǎn)要求的電機(jī)在其控制接觸器線圈中串接相應(yīng)聯(lián)鎖常閉觸點(diǎn)，防止相間短路事故的發(fā)生。各出茶門電磁閥分小、中、大3檔，由相應(yīng)選擇開關(guān)根據(jù)需要選擇出茶門的大小。PLC的外部接線圖如圖2所示。

4 PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

茶葉勻堆機(jī)控制系統(tǒng)PLC軟件設(shè)計(jì)主要根據(jù)電氣控制系統(tǒng)控制原理來(lái)進(jìn)行，采用傳統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)方法，將繼電器-接觸器控制線路轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的PLC梯形圖來(lái)完成程序設(shè)計(jì)任務(wù)。為了設(shè)計(jì)方便，PLC內(nèi)定時(shí)器的名稱號(hào)與原時(shí)間繼電器對(duì)應(yīng)，例如PLC的時(shí)間T1代表時(shí)間繼電器KT1，T9代表時(shí)間繼電器KT9。

4.1 右行車、左行車控制梯形圖的設(shè)計(jì)

右行車電機(jī)和左行車電機(jī)都有正反轉(zhuǎn)控制要求，并都能帶動(dòng)行車進(jìn)行往復(fù)控制以及極限位控制，根據(jù)它們的控制規(guī)律設(shè)計(jì)的梯形圖如圖3所示。在進(jìn)茶斗的出茶門關(guān)閉后，先使斜輸送帶延時(shí)22 s后停止工作，再過(guò)4 s，橫輸送帶停止工作，再過(guò)23 s，右行車或左行車停止工作，所以梯形圖中還設(shè)計(jì)有延時(shí)23 s自動(dòng)控制功能。

4.2 橫輸送帶、斜輸送帶控制梯形圖的設(shè)計(jì)

橫輸送帶為正反轉(zhuǎn)控制，斜輸送帶在橫輸送帶工作后才能工作，二者之間具有先后順序控制關(guān)系，另外涉及如上所述的延時(shí)停車要求，所以設(shè)計(jì)的梯形圖如圖4所示。

4.3 進(jìn)茶斗出茶門及出茶輸送帶控制梯形圖設(shè)計(jì)

進(jìn)茶斗出茶門及出茶輸送帶控制規(guī)律較簡(jiǎn)單，設(shè)計(jì)的梯形圖如圖5所示。

4.4 右振動(dòng)槽、左振動(dòng)槽、右拼和輸送帶、左拼和輸送帶控制梯形圖的設(shè)計(jì)

右振動(dòng)槽與左振動(dòng)槽、右拼和輸送帶與左拼和輸送帶控制要求相似，它們的梯形圖設(shè)計(jì)如圖6所示。

4.5 右組拼茶斗出茶門電磁閥、左組拼茶斗出茶門電磁閥控制梯形圖的設(shè)計(jì)

右組拼茶斗出茶門電磁閥、左組拼茶斗出茶門電磁閥控制相似，都要求有通電延時(shí)控制功能，所設(shè)計(jì)的梯形圖如圖7所示。

5 結(jié)論

采用可編程控制器（PLC）對(duì)行車式勻堆機(jī)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，將原有勻堆機(jī)有觸點(diǎn)控制系統(tǒng)改造成為PLC控制系統(tǒng)，在提高整個(gè)電氣控制系統(tǒng)的工作性能，減少維護(hù)、維修工作量的同時(shí)，克服了繼電接觸器控制系統(tǒng)的不足之處，實(shí)現(xiàn)了工作過(guò)程的自動(dòng)控制[5]。系統(tǒng)操作靈活、方便，為茶葉勻堆機(jī)電氣控制線路設(shè)計(jì)改造提供了良好的借鑒。

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