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   高玉坤（1975-）

    男，吉林省吉林市人，1998年畢業(yè)于吉林化工學(xué)院工業(yè)自動(dòng)化專業(yè)，現(xiàn)工作于中國(guó)石油吉林石化分公司乙烯廠儀表車間，工程師，從事化工裝置控制系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)管理工作。

    摘要：文中以吉林石化公司高密度聚乙烯裝置60噸/小時(shí)擠出造粒機(jī)組為例，詳細(xì)介紹了西門子S7-400H/F PLC在大型機(jī)組控制中的應(yīng)用實(shí)例，充分展現(xiàn)了PLC系統(tǒng)對(duì)成套機(jī)組控制的優(yōu)越性。

    關(guān)鍵詞：PLC；擠出造粒機(jī)組；控制；邏輯

    Abstract: The extruder ,which output is sixty tons in an hour and serves High Density Polyethylene Plant of Jilin Petrochemical Company,is taken an example in the paper.According to the example，we will be familiar with Siemens S7-400H/F PLC in controlling the large–scale rotary equipments, and at the same time the superority of the PLC application to extruder is fully shown.
    Key words: Programmable logic controller; extruder; control; logic

    吉林石化公司30萬(wàn)噸/年高密度聚乙烯裝置擠出造粒機(jī)組于2005年7月成套從德國(guó)WP公司引進(jìn)，機(jī)組型號(hào)為WP350，最大生產(chǎn)能力為60噸/小時(shí)，自投產(chǎn)后一直穩(wěn)定運(yùn)行。機(jī)組采用了西門子S7-400H/F的PLC作為主控制器，以基于WINDOWS2000系統(tǒng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)的WINCC程序作為人機(jī)界面；采用了工業(yè)以太網(wǎng)作為通訊方式，使各種控制方案得以有效實(shí)現(xiàn)，從而保證了機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

    1 機(jī)組構(gòu)成簡(jiǎn)介

    整個(gè)機(jī)組由四部分構(gòu)成：混煉機(jī)、熔融泵、切粒機(jī)和輔助系統(tǒng)。

    1.1 混煉機(jī)

    混煉機(jī)的功能是對(duì)聚乙烯樹(shù)脂及少量輔助添加劑進(jìn)行熔融混煉。主要由主驅(qū)動(dòng)電機(jī)、離合器、減速箱、筒體等四部分組成。主電機(jī)額定輸出為 10975kW，3100V變頻電機(jī)，為筒體內(nèi)的雙螺桿的旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力。離合器又叫氣動(dòng)離合器，它的作用是連接主電機(jī)和減速箱，使主電機(jī)的動(dòng)力通過(guò)減速箱變速，速度降低為原來(lái)的七分之一，然后再傳輸?shù)诫p螺桿混合器。離合器的另一個(gè)作用是保護(hù)筒體內(nèi)的雙螺桿混合器，防止其過(guò)載，當(dāng)雙螺桿混合器過(guò)載時(shí)，位于離合器上的壓力開(kāi)關(guān)會(huì)動(dòng)作，使離合器脫開(kāi)，此時(shí)主電機(jī)的動(dòng)力不再經(jīng)減速箱向雙螺桿混合器傳遞，防止了螺桿的損壞，從而實(shí)現(xiàn)了保護(hù)的目的。樹(shù)脂在筒體內(nèi)熔融完成混煉的全過(guò)程。

    1.2 熔融泵

    熔融泵的主要作用是對(duì)熔融后的物料進(jìn)行升壓，包括截流閥、開(kāi)車閥、換網(wǎng)器組等附件。通過(guò)控制截流閥的開(kāi)度可以調(diào)節(jié)單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)熔融泵入口物料的流量，使熔融泵的入口壓力得到調(diào)節(jié)。開(kāi)車閥有“直通”和“旁通”兩種作用。直通時(shí)物料通過(guò)熔融泵到達(dá)模板后擠出造粒，旁通時(shí)物料直排地面，一般在開(kāi)工車時(shí)使用旁通。泵體的作用主要是升壓，物料通過(guò)升壓后，壓力達(dá)到原來(lái)的四到五倍。升壓后的物料經(jīng)過(guò)換網(wǎng)器過(guò)濾（濾掉物料中的雜質(zhì)）后到達(dá)模板，并通過(guò)模板擠出后到達(dá)水下切粒機(jī)。

    1.3 切粒機(jī)

    切粒機(jī)的作用是把經(jīng)過(guò)模板擠壓后的樹(shù)脂切成需要形狀的粒子，由顆粒水系統(tǒng)輸送到干燥系統(tǒng)。切粒機(jī)主要由帶動(dòng)切刀旋轉(zhuǎn)的電機(jī)、控制造粒小車移動(dòng)的液壓?jiǎn)卧涂刂魄械逗湍０逯g距離液壓?jiǎn)卧热糠纸M成。通過(guò)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以控制粒子的形狀，達(dá)到指標(biāo)的要求。

    1.4 輔助系統(tǒng)

    輔助系統(tǒng)由水系統(tǒng)和油系統(tǒng)兩部分組成。

    1.4.1 水系統(tǒng)

    水系統(tǒng)包括冷卻水系統(tǒng)和顆粒水系統(tǒng)。冷卻水系統(tǒng)的作用是冷卻筒體內(nèi)物料的溫度，使其保持恒定值，冷卻方式是通過(guò)循環(huán)冷卻水帶走熔融物料產(chǎn)生的熱量，從而控制了筒體內(nèi)熔融物料的溫度；顆粒水系統(tǒng)的作用是對(duì)高溫粒子迅速降溫使粒子定形，并將產(chǎn)生的粒子輸送到干燥器。在干燥器中粒子在離心力的作用下和水進(jìn)行分離，分離后的粒子由氣體輸送系統(tǒng)送到料倉(cāng)。分離后的水進(jìn)行回收后進(jìn)入顆粒水箱后循環(huán)再利用。

    1.4.2 油系統(tǒng)

    油系統(tǒng)按功能可分為三部分：一是潤(rùn)滑油系統(tǒng)，包括熔融泵軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)、主電機(jī)軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)、主電機(jī)減速箱潤(rùn)滑油系統(tǒng)和熔融泵減速箱潤(rùn)滑油系統(tǒng)等；二是熱油系統(tǒng)，其作用是對(duì)設(shè)備進(jìn)行溫度控制，包括熔融泵軸、軸承熱油系統(tǒng)和模板熱油系統(tǒng)；三是液壓油系統(tǒng)，為液壓設(shè)備提供動(dòng)力，如：開(kāi)車閥、換網(wǎng)器和合車系統(tǒng)等。

    2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)描述

    由于高密度聚乙烯裝置連續(xù)性生產(chǎn)，負(fù)荷不能進(jìn)行頻繁的調(diào)整，裝置的中間物料存儲(chǔ)能力相對(duì)較小，造粒機(jī)組的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行是非常重要的。西門子S7 414-4H系列控制器采用冗余的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能最大程度的避免由于控制系統(tǒng)故障而引起的機(jī)組停機(jī)，從而減少了裝置的生產(chǎn)波動(dòng)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

    2.1 控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

    兩個(gè)冗余的414-4H控制器通過(guò)CP443-1通訊處理器連接到以太網(wǎng)交換機(jī)上，作為以太網(wǎng)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)。和上位機(jī)通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)交換。以太網(wǎng)采用光纖作為傳輸介質(zhì)，傳輸速率為100Mbit/s。同時(shí)PLC通過(guò)通訊卡（CP341-1）實(shí)現(xiàn)和DCS系統(tǒng)（YOKOGAWA CS3000）之間的數(shù)據(jù)交換（見(jiàn)圖1），通訊協(xié)議采用RS485串行數(shù)據(jù)通訊協(xié)議。

               

                         圖1 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

    2.2 控制器的構(gòu)成

    414-4H控制器單元主要由以下幾部分構(gòu)成：CPU、電源、通訊卡、底板、I/O模塊等。CPU作為整個(gè)控制器的核心，其作用相當(dāng)于人的大腦，起到發(fā)送和接收指令的作用。處理器上有兩個(gè)通訊接口， MPI接口和PROFIBUS的DP接口。MPI接口支持MPI協(xié)議，用來(lái)和上位機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)編程、組態(tài)功能。PROFIBUS的DP接口支持PROFIBUS DP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)CPU和I/O模件進(jìn)行通訊，這兩個(gè)接口的通訊速率最大均可達(dá)到12M bit/s。電源采用PS407 10A電源模塊，對(duì)主機(jī)架進(jìn)行供電。按照I/O模塊應(yīng)用的不同，常規(guī)控制采用通用形I/O卡件，對(duì)于重要的安全回路采用故障安全型卡件，可以自動(dòng)識(shí)別回路中出現(xiàn)的短路、接地等情況，并會(huì)做出相應(yīng)的動(dòng)作保護(hù)卡件、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及人身的安全。

    3 典型控制功能介紹

    高密擠出造粒機(jī)組的控制比較復(fù)雜，包括PID調(diào)節(jié)控制、邏輯控制和順序控制等，這些條件的判斷和執(zhí)行均通過(guò)自動(dòng)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)控制器的要求較高，414-4H控制器能夠有效的實(shí)現(xiàn)這些控制功能，下面對(duì)控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)的一些控制功能進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹。

    3.1 主電機(jī)控制方案

    3.1.1 主電機(jī)轉(zhuǎn)速控制

    主電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制主要由MCC的變頻調(diào)速器來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)在啟動(dòng)命令下達(dá)后,操作員在人機(jī)界面上對(duì)目標(biāo)速度進(jìn)行設(shè)定（速度的設(shè)定范圍在0-1803/rpjm之間），通過(guò)人為干預(yù)來(lái)確定造粒機(jī)組的負(fù)荷。設(shè)定值經(jīng)過(guò)處理后輸出4-20mA電流信號(hào)到變頻調(diào)速器控制柜，變頻器根據(jù)速度的設(shè)定值和電機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的偏差進(jìn)行調(diào)節(jié)，整個(gè)過(guò)程是一個(gè)開(kāi)環(huán)的控制模式。變頻器會(huì)根據(jù)電流值計(jì)算出主電機(jī)的扭矩 “TORQUE MAIN DRIVE”，代表電機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷。扭矩的范圍在0-83737Nm，經(jīng)過(guò)計(jì)算后顯示在人機(jī)界面上供操作人員進(jìn)行負(fù)荷調(diào)整的參考。 

    3.1.2 主電機(jī)啟停邏輯控制

    將參與主電機(jī)運(yùn)行的聯(lián)鎖按照來(lái)源分為四類，如圖2所示。

                  

                         圖2 主電機(jī)聯(lián)鎖運(yùn)行邏輯功能圖

    來(lái)自于熔融泵系統(tǒng)的條件，這些條件能夠判斷熔融泵的運(yùn)行狀態(tài)是否正常。油泵要保證正常運(yùn)轉(zhuǎn)、潤(rùn)滑油壓力不能過(guò)低、要保證一定的溫度值，不能過(guò)高或過(guò)低，這些條件是保證熔融泵安全運(yùn)行的前提條件。而主電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的前提條件是要保證熔融泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。任何一個(gè)條件不滿足，都會(huì)導(dǎo)致主電機(jī)立即停運(yùn)。

    來(lái)自于主電機(jī)本體的聯(lián)鎖條件，這些聯(lián)鎖條件用來(lái)判斷主電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。主電機(jī)離合器正常關(guān)閉信號(hào)，這個(gè)信號(hào)由單獨(dú)的離合器控制器（S7-200PLC）發(fā)出，參與主電機(jī)聯(lián)鎖運(yùn)行邏輯。主電機(jī)軸承潤(rùn)滑油系統(tǒng)的正常，潤(rùn)滑油A泵或者B泵要有一個(gè)在運(yùn)轉(zhuǎn)，且潤(rùn)滑油的流量不能過(guò)低，保證軸承的良好潤(rùn)滑。主電機(jī)的扭矩正常信號(hào)包括兩種情況，一種是主電機(jī)運(yùn)行5秒鐘后扭矩不能大于105%，另外一種情況是主電機(jī)所在的儀表回路正常，沒(méi)有出現(xiàn)斷路、卡件通道損壞等情況。為了保證主電機(jī)的安全運(yùn)行，在主電機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置了兩臺(tái)換熱風(fēng)扇，用來(lái)控制電機(jī)室內(nèi)的環(huán)境溫度。當(dāng)風(fēng)扇的啟動(dòng)信號(hào)發(fā)出后程序中計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)完畢后如果還沒(méi)有收到風(fēng)扇的運(yùn)行反饋信號(hào)則認(rèn)為風(fēng)扇出現(xiàn)運(yùn)行反饋故障，且不能出現(xiàn)電氣故障反饋信號(hào)。只有這些條件都滿足才能保證主電機(jī)的安全運(yùn)行。

    來(lái)自于過(guò)程工藝的聯(lián)鎖條件，這些條件用來(lái)判斷機(jī)組內(nèi)物料的經(jīng)過(guò)路徑是否暢通，正常開(kāi)車時(shí)，有任何地方出現(xiàn)阻塞，都就會(huì)導(dǎo)致該處壓力超限，機(jī)組會(huì)通過(guò)聯(lián)鎖立即停車。開(kāi)車閥的入口壓力高限聯(lián)鎖設(shè)定值為30MPa；熔融泵入口壓力，熔融泵出口壓力，物料到達(dá)模板后的壓力進(jìn)行檢測(cè)的，其高限聯(lián)鎖設(shè)定值分別為7MPa、26.5MPa、20MPa，當(dāng)熔融泵運(yùn)行2分鐘后，如果還存在壓力低于5公斤的情況，但只要持續(xù)的時(shí)間不大于5秒鐘則熔融泵能正常運(yùn)行，反之聯(lián)鎖被觸發(fā)，主電機(jī)停止運(yùn)行。

    開(kāi)車閥、換網(wǎng)器、顆粒水閥擋板必須保證位置正確，這是保證物料暢通的前提條件。判斷開(kāi)車閥故障要如下兩種情況：當(dāng)開(kāi)車閥的動(dòng)作命令發(fā)出8秒種后，兩個(gè)位置回訊都為“OFF”，或都為“ON”，這說(shuō)明開(kāi)車閥既沒(méi)指向模板方向，也沒(méi)有不指向?qū)Φ胤较颍f(shuō)明了開(kāi)車閥所處的位置是錯(cuò)誤的。同理如果程序發(fā)出命令使換網(wǎng)器動(dòng)作后，5秒內(nèi)驅(qū)動(dòng)換網(wǎng)器動(dòng)作的氣缸沒(méi)有動(dòng)作到位，則邏輯認(rèn)為換網(wǎng)器動(dòng)作故障。當(dāng)機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)，切粒機(jī)在水下切粒，并通過(guò)顆粒水進(jìn)行輸送，顆粒水閥擋板必須保證動(dòng)作位置正常，才能保證物料不外泄，這些條件都是保證主電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的前提條件。為了保證機(jī)組在異常狀況下的安全，在機(jī)組的5個(gè)不同的危險(xiǎn)部位均設(shè)置了緊急停車按鈕，如果有一個(gè)按鈕被按下，主機(jī)都會(huì)立即停止運(yùn)行。

    3.2 熔融泵啟停控制方案

    3.2.1 熔融泵聯(lián)鎖運(yùn)行控制方案

    如圖3所示，條件1~條件5分別代表了熔融泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)和試車時(shí)兩種工作狀態(tài)，保證相關(guān)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，設(shè)備的良好連接，輸送介質(zhì)的工藝參數(shù)正常。熔融泵的驅(qū)動(dòng)側(cè)、非驅(qū)動(dòng)側(cè)均需要良好的潤(rùn)滑，才能保證軸承不被磨損，判斷軸承是否磨損的條件是預(yù)先埋入軸承中的熱電阻進(jìn)行測(cè)量，軸承最低溫度是200℃，高于330℃就認(rèn)為軸承出現(xiàn)磨損情況，熔融泵會(huì)立即停止運(yùn)行。條件14為熔融泵離合器使能信號(hào)，只有其滿足才能維持熔融泵正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由三個(gè)部分構(gòu)成，第一部分是對(duì)熔融泵電機(jī)扭矩的檢測(cè)，如果扭矩高高則使能信號(hào)不滿足，熔融泵聯(lián)鎖停止運(yùn)行。第二部分是對(duì)熔融泵減速箱潤(rùn)滑油壓力進(jìn)行檢測(cè)，如果兩個(gè)壓力變送器中的任何一個(gè)低于70KPa，則使能信號(hào)不滿 足，熔融泵聯(lián)鎖停止運(yùn)行。第三部分是對(duì)由離合器控制器（單獨(dú)的小型PLCS7-200系統(tǒng)，檢測(cè)離合器的兩側(cè)是否存在轉(zhuǎn)速差，如果存在的差值超過(guò)5rpm，則認(rèn)為離合器存在故障）發(fā)出的無(wú)故障信號(hào)到達(dá)S7-400控制器進(jìn)行檢測(cè)，如果檢測(cè)到有故障存在則使能信號(hào)不滿足，熔融泵聯(lián)鎖停止運(yùn)行。當(dāng)熔融泵運(yùn)行兩分鐘后，如果入口壓力還低于0.5MPa，五秒鐘后，熔融泵會(huì)停止運(yùn)行。熔融泵電機(jī)的線圈溫度和軸承溫度聯(lián)鎖的設(shè)置都是從保護(hù)電機(jī)的角度出發(fā)的。人機(jī)界面上的軟旁路開(kāi)關(guān)，起到旁路熔融泵的作用。 

    3.2.2 熔融泵入口壓力控制方案

               

                  圖3 熔融泵聯(lián)鎖運(yùn)行邏輯功能圖

    熔融泵的入口壓力是擠出機(jī)控制過(guò)程中的一個(gè)重要的參數(shù)，它和產(chǎn)品的質(zhì)量密切相關(guān)，壓力的大小和熔融泵的轉(zhuǎn)速構(gòu)成閉環(huán)調(diào)節(jié)回路。入口壓力的控制分為自動(dòng)和手動(dòng)兩種模式。在熔融泵開(kāi)始運(yùn)行的前10秒鐘內(nèi)必須進(jìn)行手動(dòng)控制，由操作人員在人機(jī)界面上進(jìn)行設(shè)定。并輸出到MCC變頻調(diào)速器控制熔融泵電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制熔融泵入口壓力。當(dāng)熔融泵入口壓力進(jìn)入自動(dòng)控制時(shí)，通過(guò)PLC計(jì)算后的入口的實(shí)際壓力值和設(shè)定值的偏差信號(hào)會(huì)輸出到MCC，達(dá)到調(diào)節(jié)熔融泵電機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。不同牌號(hào)的樹(shù)脂產(chǎn)品對(duì)熔融泵入口壓力的要求也是不同的。

    3.3 切粒機(jī)順控方案

    3.3.1 合車控制

    根據(jù)邏輯說(shuō)明所示，轉(zhuǎn)動(dòng)鑰匙使能開(kāi)關(guān)，并按下合車按鈕后，程序開(kāi)始執(zhí)行，整個(gè)程序共分八個(gè)步驟進(jìn)行：

    第一步：蜂鳴器響。按下合車按鈕后，蜂鳴器響，蜂鳴器響后5秒鐘第一步結(jié)束。

    第二步：排水閥關(guān)閉，檢測(cè)到關(guān)回訊到位后第二步程序結(jié)束。

    第三步：?jiǎn)?dòng)液壓油泵，檢測(cè)到泵的運(yùn)行反饋信號(hào)后第三步程序結(jié)束。

    第四步：小車前進(jìn)。程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)先對(duì)三個(gè)基本條件進(jìn)行檢測(cè)，第一個(gè)條件是檢測(cè)安全使能狀態(tài)是否為ON；第二個(gè)條件是檢測(cè)安全程序發(fā)出的使能移動(dòng)信號(hào)是否為ON；第三個(gè)條件是檢測(cè)切粒小車上四個(gè)氣缸閥是否都處于打開(kāi)狀態(tài)，且開(kāi)回訊到位。檢測(cè)到三個(gè)條件都滿足2秒鐘后小車開(kāi)始進(jìn)入快速移動(dòng)狀態(tài)，在小車移動(dòng)過(guò)程中當(dāng)檢測(cè)到減速位置回訊后，小車開(kāi)始進(jìn)入慢速移動(dòng)狀態(tài)，和模板對(duì)接并檢測(cè)到小車到位回訊后2秒鐘邏輯對(duì)小車的移動(dòng)命令（使能命令、快速移動(dòng)命令、慢速移動(dòng)命令）進(jìn)行復(fù)位，移動(dòng)過(guò)程結(jié)束。

    第五步：關(guān)閉蜂鳴器。在程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)同樣要對(duì)安全使能狀態(tài)是否為ON進(jìn)行檢測(cè)，如果條件滿足則2秒鐘后關(guān)閉蜂鳴器，本步程序結(jié)束。

    第六步：氣缸鎖緊。在程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)要對(duì)安全使能狀態(tài)及小車到位回訊進(jìn)行檢測(cè)，如果條件滿足則5秒后氣缸鎖緊電磁閥帶電，氣缸被鎖定，鎖定完畢且氣缸上的回訊狀態(tài)正常后電磁閥失電，鎖定過(guò)程結(jié)束。

    第七步：關(guān)閉液壓驅(qū)動(dòng)。如果安全使能狀態(tài)正常則2秒后關(guān)閉驅(qū)動(dòng)液壓油泵，泵運(yùn)行反饋信號(hào)消失后關(guān)閉程序結(jié)束。

    第八步：切刀液壓?jiǎn)卧獑?dòng)。如果安全使能狀態(tài)正常則2秒后啟動(dòng)切刀液壓油泵，接收到泵的運(yùn)行反饋信號(hào)后啟動(dòng)泵運(yùn)行程序結(jié)束。

    3.3.2 分車控制

    整個(gè)分車邏輯也分為八個(gè)步驟進(jìn)行。

    第一步：蜂鳴器響。按下合車按鈕后，蜂鳴器響，蜂鳴器響后5秒鐘第一步結(jié)束。

    第二步：排水閥關(guān)閉。閥關(guān)閉并檢測(cè)到關(guān)回訊到位后第二步程序結(jié)束。

    第三步：?jiǎn)?dòng)液壓油泵。液壓油泵啟動(dòng)，當(dāng)檢測(cè)到泵的運(yùn)行反饋信號(hào)后第三步程序結(jié)束。

    第四步：小車前進(jìn)。程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)先對(duì)三個(gè)基本條件進(jìn)行檢測(cè)，第一個(gè)條件是檢測(cè)安全使能狀態(tài)是否為1（具體要看操作畫(huà)面上的黃色條紋狀圖案是否還存在）；第二個(gè)條件是檢測(cè)安全程序發(fā)出的使能移動(dòng)信號(hào)是否為1；第三個(gè)條件是檢測(cè)造粒小車上四個(gè)氣缸閥是否都處于打開(kāi)狀態(tài)，且開(kāi)回訊都到位。檢測(cè)到三個(gè)條件都滿足，則2秒鐘后小車開(kāi)始進(jìn)入快速移動(dòng)狀態(tài)，在小車移動(dòng)過(guò)程中當(dāng)檢測(cè)到減速位置回訊后小車開(kāi)始進(jìn)入慢速移動(dòng)狀態(tài)，和模板對(duì)接并檢測(cè)到小車到位回訊后2秒鐘邏輯對(duì)小車的移動(dòng)命令（使能命令、快速移動(dòng)命令、慢速移動(dòng)命令）進(jìn)行復(fù)位，移動(dòng)過(guò)程結(jié)束。

    第五步：關(guān)閉蜂鳴器。在程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)同樣要對(duì)安全使能狀態(tài)是否為1進(jìn)行檢測(cè)，如果條件滿足則2秒鐘后關(guān)閉蜂鳴器，本步程序結(jié)束。

    第六步：氣缸鎖緊。在程序開(kāi)始執(zhí)行時(shí)要對(duì)安全使能狀態(tài)及小車到位回訊進(jìn)行檢測(cè)，如果條件滿足則5秒后氣缸鎖緊電磁閥帶電，氣缸被鎖定，鎖定完畢并且氣缸上的回訊狀態(tài)正常后電磁閥失電，鎖定過(guò)程結(jié)束。

    第七步：關(guān)閉液壓驅(qū)動(dòng)。如果安全使能狀態(tài)正常則2秒后關(guān)閉驅(qū)動(dòng)液壓油泵，泵運(yùn)行反饋信號(hào)消失后關(guān)閉程序結(jié)束。

    第八步：切刀液壓?jiǎn)卧獑?dòng)。如果安全使能狀態(tài)正常則2秒后啟動(dòng)切刀液壓油泵，接收到泵的運(yùn)行反饋信號(hào)后啟動(dòng)泵運(yùn)行程序結(jié)束。

    在第四步程序中，如果在30秒鐘內(nèi)不能完成上述過(guò)程，則邏輯認(rèn)為程序執(zhí)行失敗，小車合車程序被自動(dòng)終止。

    3.4 輔助系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制方案

    在輔助的油系統(tǒng)和水系統(tǒng)中，典型的控制當(dāng)屬熔融泵軸承熱油系統(tǒng)了。熔融泵軸承熱油系統(tǒng)控制可分為兩部分，第一部分是熱油流量控制，第二部分為熱油溫度控制，下面分別簡(jiǎn)述這兩部分的控制過(guò)程。

    3.4.1 熔融泵軸承熱油流量控制

               

                    圖4 熔融泵軸承熱油流量控制原理方框圖

    讓熔融泵軸承熱油主要對(duì)熔融泵的軸承溫度進(jìn)行控制。正常生產(chǎn)時(shí)控制軸承的溫度不能過(guò)高，否則會(huì)對(duì)設(shè)備造成損壞。熔融泵軸承由驅(qū)動(dòng)側(cè)和非驅(qū)動(dòng)側(cè)兩部分組成。每一側(cè)又分為上下兩片軸承瓦，每個(gè)軸承瓦都有各自的測(cè)溫點(diǎn)（TET50585A/B，TET50586A/B）。控制方案圖如圖4所示，采用流量控制器和溫度控制器實(shí)現(xiàn)串級(jí)PID調(diào)節(jié)，通過(guò)對(duì)熔融泵軸承四部分溫度的高選比較得出最大值送到TIC50647作為PV（過(guò)程）值， TIC50647的SP（設(shè)定）值由操作人員以流量（流量的量程在0-4.5m3/h）百分?jǐn)?shù)的形式給出，經(jīng)過(guò)主調(diào)節(jié)器的內(nèi)部計(jì)算后MV（調(diào)節(jié)器輸出）值作為兩個(gè)副調(diào)節(jié)器FIC50642A/B的SP（設(shè)定）值，F(xiàn)IC50642A/B將設(shè)定值和各自的PV值FT50642A/B相比較，做內(nèi)部計(jì)算后分別輸出控制調(diào)節(jié)閥FV50642A/B，使軸承熱油流量得到控制，最終間接達(dá)到控制軸承溫度的目的。

    3.4.2 熔融泵軸承熱油溫度控制

    熔融泵軸承熱油溫度控制是通過(guò)對(duì)油加熱器和調(diào)溫水三通閥門的分程控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)油溫較低時(shí)（尤其機(jī)組在處于長(zhǎng)時(shí)間停工后），需要對(duì)熱油進(jìn)行加熱，增加油加熱器的輸出功率；當(dāng)油溫度較高時(shí)，通過(guò)增加三通閥門直通開(kāi)度，增加油冷器的換熱量，達(dá)到降溫的目的。如圖5所示，采用兩級(jí)溫度調(diào)節(jié)器實(shí)現(xiàn)串級(jí)PID調(diào)節(jié)。其中主調(diào)節(jié)器TIC50648的PV值來(lái)自溫度高選器，作為副調(diào)節(jié)器TIC50642的SP值，TIC50642計(jì)算后輸出控制三通閥TV50642和電加熱器ISL50642，從而通過(guò)控制熱油溫度達(dá)到控制軸承溫度的目的。

                    

                               圖5 熔融泵軸承熱油溫度控制方框圖

    4 結(jié)束語(yǔ)

    通過(guò)以上造粒機(jī)組一些典型控制應(yīng)用實(shí)例的介紹，可以體會(huì)到西門子S7-400H/F系列PLC能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜控制功能，控制精確，提高了機(jī)組的整體性能；通過(guò)關(guān)鍵部位故障安全型I/O模塊的選用和聯(lián)鎖功能的實(shí)現(xiàn)，能夠更安全的保證設(shè)備的安全。真正體現(xiàn)了西門子S7-400H/F系列PLC對(duì)于大型造粒機(jī)組控制的強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。 


                                     源自《自動(dòng)化博覽》