PLC控制的液压打包机在铝加工行业的应用探析

摘 要：PLC采用一类可编程的存储器，专为在工业环境应用而设计，与算数操作等面向用户的指令，用于执行逻辑运算，定时，计数，内部存储程序和顺序控制，具有较强的抗干扰性特点，通过模拟输出/输入或数字对各种类型的生产活成或机械进行控制。针对铝加工行业金属液压打包机故障较为频繁，并且难以处理和诊断，对基于PLC控制的液压打包机，进行局部改造，有效提高生产效率，通过实际运行明显降低故障率，取得较为明显的效果。

关键词：打包机 PLC控制 铝加工 继电器控制

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-093-02

金属液压打包机在再生资源回收企业中得到了广泛应用，尤其是市场上的一些中小型液压打包机更极为受欢迎。金属液压打包机在铝加工行业中应用广泛，用处明显，针对铝加工的工艺流程，结合实际现场的生产要素，为了进一步提高打包的效率，优化生产线，对电气控制方面进行了改造。

1 液压打包的现状及前景

液压剪切机和液压打包机我国在20世纪80年代中期就开始起步研制应用。当时国家已经将废钢回收加工列入了节能项目当中，这主要是为了从宏观政策上鼓励发展。国家物资总局和商业部，为了废钢回收价能项目能够正常实施，特别从捷克、美国、日本、西德等国家分别组织引进了一部分打包机以及废钢剪切机。首先对京、津等大中型城市进行了武装，我国非金属加工设备的生产体系，通过随后不断的技术合作和引进先进技术等多种形式逐渐形成。坚持以市场调节为辅，计划经济为主，是我国在80年代所坚持的发展国策，机械工业部责无旁贷地根据当时的国情，承担了引进、研制开发、吸收、转化等生产任务，为液压系列等非金属加工设备的推广和应用，做出了不可磨灭的巨大贡献。90年代后，随着我国市场经济的不断完善和快速发展，研制和生产废钢加工设备的企业，开始向长江流域和华东地区逐步转移，为了响应国家的号召，在90年代初，很多公司开始扩大生产规模，引进先进技术，有不少厂家生产了一定数量的非金属加工设备。

2 液压打包机的基本原理

2.1 设备的组成

打包机主要由凝棉器、主要压缩装置、吸风风机、自动包皮装置、输送风管、穿条装置、推进装置、过滤器、电控装置、液压装置等十个部分组成。

2.2 液压打包机的原理

首先要先打开凝棉器，只有打开凝棉器，废料才能够进出，凝棉器的作用就像是进入打包机躯体的门，通过风机的风力作用废料会被吸进打包机的主舱，不断在主舱内积累，同时，打包机的主压头已经压紧一次，同时等待下压，提升至最上端。

废料不断在进装置前方舱内积累，废料达到所需要的重量时推进装置上方的门会关闭，在门的上方会不断有废料落下。与此同时，纤维将会被推进装置推入主舱，这时可以随时准备打包工作，因为主舱已经堆满了废料。

废料的打包要求因为已经得到满足，所以主缸会实施下压动作，在压力达到设定值时推进装置会回到原来的位置，并且将上方和前方的门关闭，这时，舱内又开始有废料落入。

打包的过程因为已经完成，所以会打开主舱的侧门，打包完成的成品会被推出主舱，这时完成了整个打包过程。废料同时不断在推进装置的前方舱内积累，推进装置上方的门，当达到纤维堆积的指标高度后关闭，推进装置传感器会向其发出指令，推进器然后进行预压、动作，推进器在完成预压后，会回到原位，打开上面的门，在舱内会不断有纤维落入。同时，主压头返回原位，打包工作完成，等待下一块废料的打包。

3 改造的目的

整个液压打包工艺流程，采用PLC作为控制软件控制系统，主要有以下几个方面的影响：

（1）传统的继电器控制方式，给查找问题带来了很大的不便，有的控制全部都是通过电气元件来完成，接线较为麻烦，继电器接线比较繁琐，浪费电气元件，很难查找设备的问题所在，而在这一方面如果利用PLC可编程控制器，则就显得非常直接简单了。

（2）作为新一代可编程控制器的PLC，生产过程的模拟量自动控制和顺序逻辑控制可根据控制要求和工艺流程来实现，PLC具有可靠性高、使用方便、功能强、体积小、编程简单等优点。所以，在工业控制现场中PLC不仅被广泛应用，同时也取得了较好的控制效果。

（3）在改造设备方面，PLC可编程控制器更加优越可行，其只需要在程序里加些联锁和保护就可以实现，而传统的继电器接线方式，基本上需要改动所有的控制接线和元器件。

4 系统工作原理

4.1 手动控制

一般在自动控制失灵、系统调试以及检修时应用，采用手动控制，打包机可以不分顺序的动作。

4.2 自动控制

整个自动控制的过程可以大致分为以下几个阶段：

（1）在打包体内堆入废料后，点击盒盖按钮，盒盖液压缸然后开始动作，当盒盖限位与盖子相碰时液压缸停止动作，完成第一个阶段。

（2）向压料方向侧缸开始工作，走到停止限位，压力达到15MP时停止动作。

（3）为让铝屑成为块状，主缸前进对铝屑进行挤压，当压力达到15MP完成限位时，此阶段完成。

（4）铝块在打包成型后，被送出通道侧门。

（5）主缸再次前进，将铝块推出打包机体为止。

（6）侧门关闭至初始位，侧缸和主缸回程到初始位，为下一块废料做好准备。

5 液压打包机控制和通讯实现

5.1 人机界面

在系统中HMI服务器创建信息资料，主要完成对组态进行协调，监视功能以及采集信息。PLC与网络HMI系统通过现场过程总线进行直接连接。

HMI服务器上的资料信息通过组态网络HMI客户机获取，并对系统的运行状况通过组态画面来监视。对HMI服务器上的过程资料和组态资料所有的HMI客户机都能够直接访问。客户在硬盘有所损坏的情况下，可以选择使用普通的硬盘对系统软件和数据等进行恢复和安装工作。对输入的任何信息计算机系统进行处理筛选和检查，以避免超越限幅。输入的信息如果超过限定值，那么将被拒绝，同时为了便于操作人员及时修改所输入的资料，会发出警报。

5.2 通讯实现

为了能够更好的维护和管理设备，随着现场总线的快速发展，现场总线技术各个企业也在不断的进行运用，打包机属于小型设备，程序量相对较少，主要把液压打包机当作是用来实现本系统的通讯实现，所以，在对其进行控制时可以当作子站，具体如下：

首先要将打包机作为支站编号，将其标号为BC5，这是非常重要的，我们将其作为子站的序号，通讯模块本身有序号可以提供编辑，而子站的建立是通过通讯模块的IM1533-1来完成的，硬件的组态设计如果已经完成，那么为了顺利通讯，通讯模块的拨码器也必须要与之相对应，将打包机控制站设置为BC，在硬件方面一般采用红绿颜色两芯线的通讯线，通过专门的压头和通讯电缆进行通讯模块的连接，打包机的CPU模块需要将其修改为通讯模块IM153-1进行通讯，另外，接线的方法一定要正确。同时将B4添加到通讯模块IM153-1，硬件与外部的正确连接BC和B4通讯模块连接成功也就完成了，最后子站的终端电阻需要置位，通讯模块使用终端电阻需要多加注意。

在软件方面需要添加一个新的FCloo数据块，在锯铣机组的程序中将打包机的所用功能块的软件程序，在锯铣机组的控制器中置入，此外主程序的OBI需要改动，直接在OBI中调用FC100就可以实现通讯，如图1。

6 总结

自本系统投入运行以来，改造后操作方便、系统运行可靠，提高了经济效益，节省了大量的人力、物力和不必要的成本投入。

参考文献：

[1] 吴锡棋.多级分布式控制与集散系统[M].北京：中国计量出版社，2000.

[2] 柴瑞娟，陈海霞.西门子PLC编程技术及工程应用[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3] 王永华.现代电气控制及PLC应用技术（第2版）[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008.