升降机PLC控制系统浅析
2022-06-09
【摘要】升降机是应用十分广泛的机械设备，是轮胎输送线中的关键设备。本文主要讲述了升降机的结构及升降机的PLC控制系统。
【关键词】升降机；变频器；PLC控制；轮胎输送线
引言
通常情况下，成型车间生产出来成型胚胎后，会通过各种传送带、翻转设备、对中设备以及升降机等设备传送至硫化车间，最终到达质检车间，完成整个轮胎输送线的运输过程。
1、升降机的结构
升降机主要由水平传送带、配重、曳引机（包括电机、制动器、联轴器等）、控制柜、传感器等组成。升降机控制系统按照功能划分主要有三个方面：水平皮带控制部分、上升下降控制部分、门控制部分。
2、升降机的PLC控制系统
本升降机PLC控制系统采用罗克韦尔的ControlLogix系统，ControlLogix系统是基于罗克韦尔三层网络体系建立起来的一种最先进控制平台，它将系统中所有单元模块化，并且可以根据应用程序的需要选择适当的内存，控制器的数量和网络类型，在实际应用中很是方便。
2.1 网络通讯。随着工业以太网技术日趋成熟，全以太网架构得到越来越多的应用。在本系统中，共有三层网络：第一层是现场设备层（Level0）；第二层是控制层（Level1）；第三层是信息处理层（Level2）。三层网络采用工业以太网来实现整个系统的控制。网络的最底层是现场设备以及远程I/O，通过以太网模块连接到各个分柜的交换机上，不同分柜的交换机再连接到主柜的交换机上。主柜的交换机通过EN2T通讯模块和CPU进行数据交换。Level2和CPU之间的通讯是通过以太网模块ENBT来实现的，如图1。
2.2 升降机PLC控制系统的基本功能介绍
升降机主要有两种运行模式：生产模式和维修模式。生产模式下主要是程序的自动运行，不需要人为操作控制。维修模式是在停产状态下或者设备出现故障需要维修时的状态。2.2.1生产模式。生产模式下轮胎在设备之间的传输需要设备之间进行信号交互，也需要产品信息的读取以确定轮胎的传输路径。轮胎在各传输带之间传输的同步性是建立在以下四个标准交互信号的基础之上来实现的：DTR：传送请求；ATR：传送允许；FTR：传送完成；TOK：传送正常（自动运行生产模式下设备无故障）。轮胎的产品信息包含了产品的目的地、产品的重量等，通过产品信息确定产品的目的地。而轮胎在每个设备上传输的过程中都有四种状态：Empty-空载状态表示设备上没有产品的一种初始状态。Loading-装载状态表示单一设备从上游设备装载轮胎的过程。定义T01为Level1，T20为Level2，T02为Level3，T21为Level4。当升降机处于空载、停止运行状态，升降机收到上游设备T01发送的传送请求DTR时，升降机移至Level1高度位置。随后升降机返回给T01一个ATR信号，升降机输送带电机M1运转。产品挡住中心光眼SQC3经过时间延时后完全传送至升降机皮带上。此时发送升降机发送给T01传送完成信号FTR，并将ATR置零。具体如图2所示。产品是从T20还是从T21处卸载，需要通过条件判断或者根据产品信息确定其具体卸载方向。通过条件判断或者产品信息判断好卸载方向后，比如从T20处卸载，升降机传送带停在Level3高度位置后向T20发送信号DTR，T20返回信号ATR，此时升降机传送带电机M1运转，直至收到T20发送的传输完成信号FTR，此时传送带电机停止运行。在整个卸载的过程中，T20发送给升降机的信号ATR需要一直保持，一旦传送允许信号ATR丢失，升降机皮带将停止运转。收到T20发送的传送完成信号FTR后，如果没有其他传输请求信号DTR，则升降机移至设置的初始状态层，一个产品传送完成，等待其他产品的传送。在生产过程中如果需要打开安全门锁，只需要按下操作盒上开门橙色按钮将升降机传送带停在生产停止位设置的高度位置。当升降机传送带到达预设高度后，门会自动打开。关上门后，操作人员需要按复位按钮和循环复位按钮恢复正常生产。2.2.2维修模式。在维修模式下，通过触摸屏控制可以实现手动操作升降机的上升、下降以及传送带的正传或者反转。此模式下安全门锁的操作需要按下锁定位置绿色指示灯按钮S1/H1，升降机传送带会升至安全手柄上方位置。升降机在升至安全手柄位置的过程中指示灯S1/H1闪烁，到达安全手柄位置后，指示灯稳定常亮。将2个安全手柄放下，此时按下开门按钮S2/H2，升降机会停靠在维修位置处，安全门锁释放，把门打开。安全门关闭后，操作人员需要按下复位按钮S3和锁定位置按钮S1/H1，升降机到达安全手柄位置处，将安全手柄竖起，按下循环复位按钮S4进入生产模式。
2.3 升降机PLC控制系统的梯形图功能分析。梯形图的结构按照功能主要由以下几个部分组成：1.程序的初始化，主要包括对光眼过滤时间的赋值等，使升降机运行故障大幅减少。2.输入点分配，主要将PLC实际输入点绑定至程序标签。3.交互信号的处理，包括升降机与上游设备和升降机与下游设备的交互信号处理、输入输出层的确定以及产品信息的处理。4.故障报警信息处理，升降机设备标准程序中列出了其所有的故障和报警信息，一旦有故障就会激活相应故障输出，同时故障信息会通过触摸屏显示出来。
3、结语
综上所述，升降机主要由水平传送带、配重、曳引机（包括电机、制动器、联轴器等）、控制柜、传感器等组成。本文详细阐述了升降机的结构和升降机的PLC控制系统。
参考文献
[1]王凤英，郜振华.PLC在生产物流实训系统中的应用[J].安徽大学学报，2013（24）.
[2]徐鹏.电气自动化控制方式的研究[J].清华大学学报，2014（01）.
【关键词】升降机；变频器；PLC控制；轮胎输送线
引言
通常情况下，成型车间生产出来成型胚胎后，会通过各种传送带、翻转设备、对中设备以及升降机等设备传送至硫化车间，最终到达质检车间，完成整个轮胎输送线的运输过程。
1、升降机的结构
升降机主要由水平传送带、配重、曳引机（包括电机、制动器、联轴器等）、控制柜、传感器等组成。升降机控制系统按照功能划分主要有三个方面：水平皮带控制部分、上升下降控制部分、门控制部分。
2、升降机的PLC控制系统
本升降机PLC控制系统采用罗克韦尔的ControlLogix系统，ControlLogix系统是基于罗克韦尔三层网络体系建立起来的一种最先进控制平台，它将系统中所有单元模块化，并且可以根据应用程序的需要选择适当的内存，控制器的数量和网络类型，在实际应用中很是方便。
2.1 网络通讯。随着工业以太网技术日趋成熟，全以太网架构得到越来越多的应用。在本系统中，共有三层网络：第一层是现场设备层（Level0）；第二层是控制层（Level1）；第三层是信息处理层（Level2）。三层网络采用工业以太网来实现整个系统的控制。网络的最底层是现场设备以及远程I/O，通过以太网模块连接到各个分柜的交换机上，不同分柜的交换机再连接到主柜的交换机上。主柜的交换机通过EN2T通讯模块和CPU进行数据交换。Level2和CPU之间的通讯是通过以太网模块ENBT来实现的，如图1。
2.2 升降机PLC控制系统的基本功能介绍
升降机主要有两种运行模式：生产模式和维修模式。生产模式下主要是程序的自动运行，不需要人为操作控制。维修模式是在停产状态下或者设备出现故障需要维修时的状态。2.2.1生产模式。生产模式下轮胎在设备之间的传输需要设备之间进行信号交互，也需要产品信息的读取以确定轮胎的传输路径。轮胎在各传输带之间传输的同步性是建立在以下四个标准交互信号的基础之上来实现的：DTR：传送请求；ATR：传送允许；FTR：传送完成；TOK：传送正常（自动运行生产模式下设备无故障）。轮胎的产品信息包含了产品的目的地、产品的重量等，通过产品信息确定产品的目的地。而轮胎在每个设备上传输的过程中都有四种状态：Empty-空载状态表示设备上没有产品的一种初始状态。Loading-装载状态表示单一设备从上游设备装载轮胎的过程。定义T01为Level1，T20为Level2，T02为Level3，T21为Level4。当升降机处于空载、停止运行状态，升降机收到上游设备T01发送的传送请求DTR时，升降机移至Level1高度位置。随后升降机返回给T01一个ATR信号，升降机输送带电机M1运转。产品挡住中心光眼SQC3经过时间延时后完全传送至升降机皮带上。此时发送升降机发送给T01传送完成信号FTR，并将ATR置零。具体如图2所示。产品是从T20还是从T21处卸载，需要通过条件判断或者根据产品信息确定其具体卸载方向。通过条件判断或者产品信息判断好卸载方向后，比如从T20处卸载，升降机传送带停在Level3高度位置后向T20发送信号DTR，T20返回信号ATR，此时升降机传送带电机M1运转，直至收到T20发送的传输完成信号FTR，此时传送带电机停止运行。在整个卸载的过程中，T20发送给升降机的信号ATR需要一直保持，一旦传送允许信号ATR丢失，升降机皮带将停止运转。收到T20发送的传送完成信号FTR后，如果没有其他传输请求信号DTR，则升降机移至设置的初始状态层，一个产品传送完成，等待其他产品的传送。在生产过程中如果需要打开安全门锁，只需要按下操作盒上开门橙色按钮将升降机传送带停在生产停止位设置的高度位置。当升降机传送带到达预设高度后，门会自动打开。关上门后，操作人员需要按复位按钮和循环复位按钮恢复正常生产。2.2.2维修模式。在维修模式下，通过触摸屏控制可以实现手动操作升降机的上升、下降以及传送带的正传或者反转。此模式下安全门锁的操作需要按下锁定位置绿色指示灯按钮S1/H1，升降机传送带会升至安全手柄上方位置。升降机在升至安全手柄位置的过程中指示灯S1/H1闪烁，到达安全手柄位置后，指示灯稳定常亮。将2个安全手柄放下，此时按下开门按钮S2/H2，升降机会停靠在维修位置处，安全门锁释放，把门打开。安全门关闭后，操作人员需要按下复位按钮S3和锁定位置按钮S1/H1，升降机到达安全手柄位置处，将安全手柄竖起，按下循环复位按钮S4进入生产模式。
2.3 升降机PLC控制系统的梯形图功能分析。梯形图的结构按照功能主要由以下几个部分组成：1.程序的初始化，主要包括对光眼过滤时间的赋值等，使升降机运行故障大幅减少。2.输入点分配，主要将PLC实际输入点绑定至程序标签。3.交互信号的处理，包括升降机与上游设备和升降机与下游设备的交互信号处理、输入输出层的确定以及产品信息的处理。4.故障报警信息处理，升降机设备标准程序中列出了其所有的故障和报警信息，一旦有故障就会激活相应故障输出，同时故障信息会通过触摸屏显示出来。
3、结语
综上所述，升降机主要由水平传送带、配重、曳引机（包括电机、制动器、联轴器等）、控制柜、传感器等组成。本文详细阐述了升降机的结构和升降机的PLC控制系统。
参考文献
[1]王凤英，郜振华.PLC在生产物流实训系统中的应用[J].安徽大学学报，2013（24）.
[2]徐鹏.电气自动化控制方式的研究[J].清华大学学报，2014（01）.