李 俊

(臨汾職業(yè)技術學院，山西 臨汾 041000)

0 引言

冶金、煤炭、建材、電力等生產部門都廣泛使用送料裝車設備[1]，由于老式送料裝車設備多采用接觸器-繼電器的方式控制，這不但需要一定的人工配合而且還有一定的危險性，生產效率相對來說也比較低[2,3]，隨著工業(yè)自動化程度的提高，在很多生產實踐中都引入了PLC技術對原有的設備進行了改造，但從查閱了大量的文獻來看，絕大多數的裝車送料系統(tǒng)均是采用多級傳送帶配合料斗的電磁閥進行物料的裝載，并沒有對送料到站的環(huán)節(jié)進行設計和描述，本文就是在原有裝料進車的基礎上，對物料按提前設計好的量運送到多站中的指定位置進行分析設計，以完善工作需求，進一步提升生產作業(yè)的自動化水平。

1 任務描述

工作場景見圖1。生產線上有5個?？空竟┪锪舷路?，每個停靠站容納或需求物料的量不同。每一個停靠站均設有呼叫按鈕及呼叫成功的指示燈一盞，多站均呼叫時，先按下者優(yōu)先響應。每一站及料斗下方均設有限位開關一個，用于檢測小車是否已到達指定位置，運料小車由一臺三相異步電動機拖動，電動機正反轉控制著小車左右行駛。當小車到達料斗的正下方(SQ0=1)時，5個站就可以對物料小車進行呼叫，當某站呼叫成功時，該站指示燈亮；料斗閥門K1打開(閥門打開時間的長短決定了物料的量)進行物料的裝車，裝滿一定量后K1關閉，運料小車向右行駛到達該呼叫站點同時小車閥門K2打開進行物料下放，下放時間到后K2關閉，同時該站的呼叫指示燈滅，小車向左行駛，回到料斗下方，重新開始下一輪的裝車送料。整個系統(tǒng)設有啟?？刂啤?/p>

圖1 工作場景

2 硬件設計

2.1 硬件選擇

PLC是一個用于工業(yè)控制的數字運算操作裝置[4]，其生產廠家眾多，德國西門子研發(fā)的PLC除了功能豐富、使用方便外，硬件的高度集成化和強大的自檢功能及維修的透明度使其在市場上有較為廣泛的應用，考慮到本設計的需求及經濟性的考慮，在這里選用具有8入/6出的CPU222作為主機,外加具有8點DC輸入、8點DC輸出的EM223作為擴展模塊來滿足設計的需求，具體I/O地址編號見表1。

表1 I/O地址分配表

2.2 硬件接線圖

圖2 硬件接線圖

3 軟件實現

3.1 程序設計

通過對工作任務的分析，該系統(tǒng)是由若干個功能相對獨立但各部分又有相互連鎖關系的工序構成，若以基本指令完成控制功能，其連鎖部分編程較易出現錯誤且程序較長，為解決以上問題，可選擇使用西門子V4.0 STEP 7 MicroWIN SP9編程軟件中的順控指令進行程序的編寫。按照其工作流程把正常運行時的部分(包括一站、五站呼叫，二、三、四站因空間問題省略)順序功能圖整理如圖3。

圖3 部分順序功能圖

3.2 梯形圖的編寫

當該系統(tǒng)在運行的過程中尤其是在裝車或送料的過程中一旦出現斷電，系統(tǒng)里所有的動作均會停止，而此時小車中已有物料，為保障再次啟動時仍能實現定量送料，程序編寫時必須考慮掉電保持功能。實現的方法包括：1)料斗閥和小車閥門的開通時長要用具有記憶功能的通電延時型定時器TONR來實現，并且在滿足跳轉條件后自動復位該定時器。2)在系統(tǒng)塊的斷電數據保持中定義具有掉電數據保持功能的輔助繼電器的范圍。在進入各個站呼叫成功后的運行狀態(tài)塊(例如S1.0-1.2)時，同時置位一個具有掉電數據保持的輔助繼電器,在滿足跳轉條件后及時復位該輔助繼電器。3)在主程序中(狀態(tài)塊外)首次掃描時要用該輔助繼電器置位相應的狀態(tài)塊用于實現掉電保護。

圖4以一號站呼叫為例來說明任務實現的部分梯形圖。其中網絡1的功能為首次掃描時對前一時段程序運行時有無掉電的情況進行判斷，如果是在各站裝車送料的過程中有斷電的情況，則通過有掉電保持功能的輔助繼電器使程序直接跳轉到掉電時程序的運行狀態(tài)塊中繼續(xù)運行；如果沒有掉電的情況，則置位S0.0,復位S0.1開始的其它所有狀態(tài)塊。網絡2為停止功能。為保障系統(tǒng)的正常運行，只允許在各站呼叫成功并開始工作前進行停止操作，使程序回到狀態(tài)塊S0.0。網絡3至11為電動機左行到位及5個站臺呼叫的程序。網絡12到網絡20為1站臺呼叫成功后的動作執(zhí)行，其中定時器T6的延時時長決定著物料閥門打開的時長即下放物料量的多少，定時器T7的延時時長代表小車閥門的開啟時長，同樣和物料量相關。其它4站呼叫成功后的工作流程和站1呼叫成功后的工作流程是相同的，這里不再重復描述。但所選擇的定時器的延時時長要與所需物料量的多少相關聯。

圖4 部分梯形圖

4 結語

1) 物料的量通過料斗閥門K1的開通時間來控制，精確度不是很高，建議采用壓力傳感器來實現物料的定量控制。

2) 物料站不在一條直線上時，可以在小車上安裝傳感器采用尋跡的方式進行定位，或者采用多軌道的方式實現。

總之，PLC技術的引入使得裝車送料系統(tǒng)在人工參與、生產效率、人身安全及功能應用上均有很大程度的改善，多站不定量式的升級改造使得裝車送料系統(tǒng)功能更加完善，性能更人性化。