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近年來,在玻璃全電熔技術(shù)中,人工加料方式逐漸被自動加料系統(tǒng)取代。自動加料系統(tǒng)具有操作簡單、加料均勻、自動化程度高等優(yōu)點(diǎn),因此,一些有實(shí)力采用全電熔的玻璃生產(chǎn)廠家已經(jīng)開始使用自動加料設(shè)備。我公司自主研發(fā)了一整套專供方形電熔爐的自動加料設(shè)備,這套自動加料機(jī)采用的是PLC程序控制系統(tǒng)。
1 工藝要求

自動加料機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)共設(shè)計了3臺電機(jī),分別實(shí)現(xiàn)橫向運(yùn)動、翻轉(zhuǎn)運(yùn)動和縱向運(yùn)動。橫向運(yùn)動實(shí)現(xiàn)向爐內(nèi)加料,翻轉(zhuǎn)運(yùn)動實(shí)現(xiàn)倒料,縱向運(yùn)動實(shí)現(xiàn)工位的移動。此系統(tǒng)共設(shè)了10個工位,其運(yùn)行的全過程是:在初始點(diǎn),系統(tǒng)首先檢測料倉內(nèi)料的多少,同時檢測爐內(nèi)料液面的高低,當(dāng)料倉內(nèi)料夠而料液面低時,加料機(jī)開始啟動,橫向運(yùn)動開始,同時加料電機(jī)開始振料,電機(jī)至橫向運(yùn)動終點(diǎn),翻轉(zhuǎn)電機(jī)開始翻轉(zhuǎn)(1周),回原位后,橫向回退電機(jī)回退至原位,檢測爐內(nèi)料液面的高低,若高,則系統(tǒng)回歸至原點(diǎn),若低,縱向電機(jī)向前移動1個工位,再循環(huán)一次橫向向爐內(nèi)送料的運(yùn)動,也就是說,縱向電機(jī)每向前移動1個工位,都要重復(fù)一次向爐中送料的運(yùn)動,直至重復(fù)完最后一個工位的送料運(yùn)動后,縱向電機(jī)直接回到起始位置,檢測料倉內(nèi)料夠否,檢測料液面的高低,然后再重復(fù)下一個加料周期。根據(jù)加料系統(tǒng)的工藝要求,繪制工藝流程見圖1。

2 I/O端口的確定

2.1 I/O端口的分配

整個運(yùn)動過程可分解為兩個方向的運(yùn)動:橫向運(yùn)動和縱向運(yùn)動,橫向運(yùn)動中包括翻轉(zhuǎn)運(yùn)動。在縱向運(yùn)動過程中,每到達(dá)一個工位,就要重復(fù)一次橫向運(yùn)動,直至最后一個工位,橫向回退至原點(diǎn)后,一次加料的過程就結(jié)束了。更詳細(xì)的情況請參考輸入、輸出點(diǎn)分配表(表1)和運(yùn)動過程示意圖(圖2)。

2.2 控制過程

2.2.1 橫向運(yùn)動。橫向給進(jìn)電機(jī)Y0自原點(diǎn)即左限X0出發(fā),與此同時加料機(jī)開始給料斗加料,至右限X1處停止,此時加料機(jī)也停止給料斗加料,停頓3s,翻轉(zhuǎn)電機(jī)Y2開始翻轉(zhuǎn),自上限X2翻轉(zhuǎn)180b至下限X3處,停頓3s后,按原方向再翻轉(zhuǎn)180b回歸原位即上限X2處,翻轉(zhuǎn)動作結(jié)束,橫向電機(jī)自右限即X1點(diǎn)回退至左限X0點(diǎn),此時一個環(huán)節(jié)的橫向運(yùn)動結(jié)束。

2.2.2 縱向運(yùn)動?？v向運(yùn)動共設(shè)計了10個工位,縱向運(yùn)動的過程是:橫向運(yùn)動結(jié)束后,縱橫向進(jìn)給電機(jī)一個信號,縱向運(yùn)動開始自上限X10處向下一個工位運(yùn)動,即X11處,當(dāng)?shù)竭_(dá)X11點(diǎn)后,縱向運(yùn)動暫停,開始一個橫向運(yùn)動的循環(huán),橫向運(yùn)動過程如上所述。當(dāng)橫向運(yùn)動的一個循環(huán)結(jié)束后,縱向進(jìn)給至第3個工位,即X12處,再重復(fù)縱向運(yùn)動,再縱向進(jìn)給,直至第10個工位X23處,當(dāng)再一次的橫向循環(huán)結(jié)束后,縱向回退至上限X10處。此時,一個縱向循環(huán)就結(jié)束了。

2.2.3 爐內(nèi)料液面檢測系統(tǒng)。啟動加料系統(tǒng)最基本的一個條件就是爐內(nèi)料液面降低了。為了把爐內(nèi)料液面的高低和加料系統(tǒng)聯(lián)系起來,我們在爐內(nèi)的上升道處加裝了一個液面檢測儀,把液面檢測儀輸出的電信號送到PLC中。當(dāng)系統(tǒng)在每個工位[包括初始位置0(X0,X10)]時,液面檢測儀把它檢測到的4~20mA模擬信號送入PLC主機(jī)A2Ñ+、A2Ñ-點(diǎn),PLC經(jīng)過判斷后,指令系統(tǒng)的運(yùn)動狀態(tài)。

2.2.4 自動稱量系統(tǒng)。程序中設(shè)計自動稱量環(huán)節(jié)。自動稱量系統(tǒng)由料倉、振料機(jī)、測重傳感器、信號放大器等組成,信號放大器輸出一個0~20mA模擬信號給PLC主機(jī)A1Ñ+、A1Ñ-,并通過程序編寫實(shí)現(xiàn)自動稱量功能。

(1)料倉料位檢測:當(dāng)系統(tǒng)在起始點(diǎn)0即(X0,X10)點(diǎn)時,程序都要檢測料倉內(nèi)料的多少,當(dāng)倉內(nèi)料位正常而爐內(nèi)料液面偏低時,系統(tǒng)開始或繼續(xù)運(yùn)行,當(dāng)倉內(nèi)料位低于下限時,系統(tǒng)報警且在此點(diǎn)等待加料,當(dāng)工作人員及時給料倉加滿料后,系統(tǒng)開始運(yùn)行,周而復(fù)始。

(2)下料檢測:料倉下口裝有振料機(jī),當(dāng)橫向給進(jìn)電機(jī)Y0自原點(diǎn)即左限X0出發(fā),與此同時振料機(jī)開始振料,具體要下多少料,程序內(nèi)有設(shè)定,程序通過稱量和計算來決定振料機(jī)何時停止振料,下料檢測環(huán)節(jié)就完成了。

3 程序結(jié)構(gòu)及功能

3.1 程序結(jié)構(gòu)及軟件支持

以縱向運(yùn)動為主,橫向運(yùn)動為輔,即以縱向運(yùn)動來編制主程序,而把橫向運(yùn)動編制成為子程序,當(dāng)縱向運(yùn)動每到達(dá)一個工位,呼叫一次橫向運(yùn)動子程序。

考慮到實(shí)際應(yīng)用中系統(tǒng)的可靠性和維護(hù)的便利性以及成本的要求,控制部分采用臺達(dá)DVP-ES/EX/SS系列的PLC構(gòu)建控制平臺。根據(jù)此系統(tǒng)的輸入輸出點(diǎn)的多少,選擇DVP20EX00R2主機(jī)(8點(diǎn)數(shù)字輸入,6點(diǎn)數(shù)字輸出,4點(diǎn)模擬輸入,2點(diǎn)模擬輸出)1臺,DVP24XO11R擴(kuò)展模塊(16點(diǎn)數(shù)字輸入,8點(diǎn)數(shù)字輸出)1臺。編程軟件采用北京理不凡科技有限公司提供的DVP-PLC視窗版程序編程軟件5WPLSOFT-2.086。

3.2 功能和保護(hù)

該自動加料機(jī)控制系統(tǒng)具有以下功能:

(1)可實(shí)現(xiàn)手動、自動操作功能。

(2)原點(diǎn)復(fù)歸功能。

(3)停電保持功能。

(4)虧料報警功能。

(5)爐內(nèi)料液面檢測功能。

為保證控制系統(tǒng)自動正常工作,系統(tǒng)還配備了如下保護(hù)裝置:

(1)外圍行程開關(guān),防止邊界接近開關(guān)損壞時設(shè)備越位。

(2)料鏟限位行程開關(guān),防止自動振料機(jī)振料時會超時,導(dǎo)致部分配合料被加到料鏟的外面。

(3)料倉料位報警,防止料倉虧料時無人知道。

(4)電機(jī)速度的改變可通過變頻器來實(shí)現(xiàn),每個電機(jī)各配一個變頻器。

(5)料倉料位通過測重傳感器來檢測。

綜上所述,要實(shí)現(xiàn)加料機(jī)的自動控制要求,單靠PLC程序控制是不夠的,還需要一些必要的外圍電路做輔助來共同完成,因此,在一定程度上,優(yōu)化設(shè)計或做一些合理的調(diào)整是必要的。

 

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