基于PLC的茶叶匀堆机控制系统设计

　　摘要：为解决茶叶匀堆机继电器-接触器控制系统故障率高、生产效率低的问题，根据茶叶匀堆机工作过程中的工艺要求，以可编程控制器（PLC）作为控制器，实现生产过程的自动化控制。结果表明，该系统不仅满足生产工艺要求，而且使茶叶匀堆效果更加高效。
　　关键词：茶叶匀堆机；可编程控制器（PLC）；梯形图；设计
　　中图分类号：TP273+.1 文献标识码：A 文章编号：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
　　可编程控制器（PLC）是一种以微处理器为核心的工业自动控制装置，具有可靠性高、编程灵活、开发周期短等优点，特别适合对继电器-接触器控制系统的改造。大悟县悟峰茶厂行车式茶叶匀堆机控制电路采用传统中间继电器、接触器控制，接触触点较多，由于使用日久，加上灰尘较大，经常使触点接触不良，另外时间继电器经常出故障，使整个控制系统运行不灵。由于故障多，设备维修人员的维修任务较重，生产效率较低。所以针对这种情况，经与该公司协商决定利用PLC对控制系统进行改造，用程序来实现逻辑控制功能，即用“存储逻辑”（软件程序）来取代继电器-接触器控制系统的“接线逻辑”（硬件接线），改造后使整个控制系统的稳定性大大提高[1-3]。
　　1 行车式茶叶匀堆机工艺程序
　　茶叶行车式匀堆机的结构主要由起进茶斗、输送装置、行车、匀堆池等部分组成。其中匀堆池有初匀堆池和复匀堆池两部分，每个匀堆池均由若干个拼合斗组成。拼茶斗又分左右两组，每组各有多个拼茶箱。行车式茶叶匀堆机工艺流程如下：待拼各筛号茶叶→进茶斗→打开进茶斗底部阀门→茶叶混合→斜输送带→初步匀和→横输送带正转（反转）→右（左）组拼茶斗撒料行车→输送带→匀堆茶叶到拼茶斗→打开底部阀门→右（左）拼和输送带正转→茶叶完成一次匀堆→若未到达匀堆→右（左）拼和输送带反转→右（左）振动槽→进茶斗→二次匀堆→右（左）拼和输进带正转→出茶输送带→出茶门打开出茶→装箱工序→完成茶叶的匀堆作业[4]。
　　匀堆机工作时，第一次匀堆在右组拼茶斗进行，第二次匀堆在左组拼茶斗进行。左组拼茶斗与右组拼茶斗对称，结构与工艺过程同右组完全一样。经右、左两组拼茶斗匀堆后的茶叶，一般能符合要求，如果仍未达到要求，还可再行匀堆。
　　2 主电路
　　茶叶行车式匀堆机由9台电机拖动，分别为右行车电机M1、左行车电机M2、横输送带电机M3、右拼和输送带电机M5、左拼和输送带电机M6、斜输送带电机M4、出茶输送带电机M7、右振动槽电机M8以及左振动槽电机M9，前5台电机能进行正反转控制，后4台电机只进行单向控制，所有电机都有短路保护和过载保护控制。自动空气开关QF和熔断器FU对所有电机进行总断路保护和短路保护。另外，在进行PLC控制系统设计时，主电路保持接线不变。主电路如图1所示。
　　3 PLC控制系统的硬件设计
　　3.1 PLC控制系统的输入/输出点分配
　　控制系统有各种起动和停止按钮共14个，极限行程控制开关共4个，右行车、左行车往复控制干簧管4个，光继电器2个，手动开关触点5个，它们各占PLC输入点1个，所以整个PLC控制系统需要29个输入点；输出设备占用PLC的19个输出点，这19个输出点分别控制14个控制电机的交流接触器、2个光电继电器和3个电磁阀。为了节约PLC的输入/输出点，没有将所有电机的过载保护用热继电器，3组电磁阀门大中小开门选择开关作为PLC输入点，节约18个输入点，3组电磁阀门大中小选择控制没有选择3种输出控制，只计1种控制作为输出点，节约6个输出点。由此选用三菱公司的FX1N-60MR的PLC，其有36点输入，24点输出，完全可以满足电气控制要求。控制系统I/O地址分配表如表1。
　　3.2 硬件电路的设计
　　在进行PLC硬件接线时，按钮、开关、限位开关及相应光继电器触点都采用动合触点连接。各电机的过载保护用热继电器常闭触点与相应电机控制接触器线圈串联，达到过载保护的目的。有正反转要求的电机在其控制接触器线圈中串接相应联锁常闭触点，防止相间短路事故的发生。各出茶门电磁阀分小、中、大3档，由相应选择开关根据需要选择出茶门的大小。PLC的外部接线图如图2所示。
　　4 PLC控制系统的软件设计

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