基于歐姆龍PLC的旋臂采樣機自動控制系統設計（1）
1 引言
隨著國民經濟的發展，原煤耗用量持續增長。近兩年來，全國煤炭資源出現了供應緊張的局面，尤其是電力用煤全面告急，部分電廠陷入了停機待煤的尷尬境地；同時，由于電煤供應日趨市場化、多元化，造成煤質波動幅度增大，煤種雜、入爐煤質控制難度加大，使發電廠鍋爐燃煤偏離設計煤種，鍋爐穩定燃燒受到破壞，引發的設備缺陷明顯增多，嚴重影響了鍋爐安全經濟穩定運行。火力發電行業的主要原料——煤炭，逐步全面推向市場，價格也隨之開放，煤炭的費用在火力發電廠的成本已占70～80%的份額；焦化行業也面臨著同樣困境。因此，對煤炭質量的檢測，已也引起火力發電、焦化行業的高度重視。以前的檢測是工作人員到煤廠隨機采取一份煤樣送往化驗室化驗，化驗室根據此樣品的化驗結果核算成本。這樣的采樣方法既浪費時間，工作環境較差，樣品的代表性準確性不高，從而使自動化設備采樣替代人工采樣勢在必行。進入90年代，入場煤采制樣設備(汽車入場煤，火車入場煤)達到了迅速發展。同時，自動化技術在入場煤采制樣設備的廣泛運用，極大地把工人從繁雜的體力勞動和不安全的工作環境中解放出來，顯著地改善了工人的工作環境和提高了工人的工作效率。針對這種情況，我公司研發出一種新型全自動旋臂采樣機，該設備在山西長治地區焦化行業投入應用后，取得了良好的經濟效益。
入場煤旋臂采樣機是焦化、火電行業的一個重要采樣設備。為了保護設備，在采樣時必須有效的控制其回轉角度在規定的范圍之內，因此設置了回轉保護裝置。傳統的保護裝置是在回轉體的下部安裝行程開關，此開關易損壞，使設備的回轉保護失效。我公司在對山西屯留焦化廠旋臂采樣機的設計過程中，利用可編程計數器的高速計數器功能配合旋轉編碼器的使用，有效地實現了對回轉角度的測量和對設備的回轉保護，提高了設備的可靠性、準確性，使旋臂采樣機所采樣品更具有代表性。下面將從旋轉編碼器的機械安裝、電氣接線、plc的組態、計算機自動控制等幾個方面進行介紹。
2 旋臂采樣機機械組成部分及工作原理
2.1 機械部分
旋臂采樣機機械部分由支架、平臺、旋臂、小車走行機構、升降機構、螺旋采樣機構組成。
2.2 控制系統及工作原理
本系統采用pii的研華工控機，捷瑞公司的rs232轉rs322/485工業通訊卡，數據庫采用與工廠信息管理系統相一致數據庫visual foxpro6.0，采用視頻捕捉卡，圖像分割器及閉路監控系統。現場檢測儀表對生產中各個參數自動、連續地進行檢測，同時將信號反饋給現場plc和上位機，并在上位機顯示器上顯示出來；plc和上位機比較程序中設定的工藝參數，自動地調節某臺設備的工況(啟動、停止)及存儲煤質數據，從而自動滿足生產過程需要。
采用歐姆龍公司歐姆龍c200系列可編程控制器為控制核心，另有兩塊i/o模塊，一塊輸出模塊，一塊8輸入的模擬量轉換模塊，用于轉換在線分析儀檢測到的數據。各種開關量及模擬量輸入到plc后，由上位機發出執行指令，plc經過運算后，將其運算結果輸出到電機、電動液壓推桿等執行機構。硬件部分還采用了歐姆龍接近開關。其控制原理圖如圖1所示。
本系統采用了北京亞控科技發展有限公司的組態王6.0作為組態軟件，通過plc編程口與上位機通信。組態王6.0是運行于microsoft bbbbbbs nt / xp 中文平臺的全中文界面的組態軟件，采用了多線程、com組件等新技術，能夠實現適時多任務，具有開放的程序接口，可以自由地存取數據，且與各種關系數據庫能夠完整連接。
(2)系統功能
本系統的操作完全由上位機完成，操作人員運用鼠標點擊要操作的對象，上位機通過組態王6.0將指令傳遞給plc，plc經過運算后決定要進行的工作。系統設置了兩種工作方式：手動運行、自動運行。
3 回轉保護及實現過程
旋臂采樣機核心技術部分是回轉部分，當采樣時，圈定采樣區域，出現采樣點位后，采樣點的坐標一經確定，坐標(x,y)的數值也就確定，橫坐標通過旋臂角度確定，通過公式y=ktgβ，其中系數k由減速機的減速比和電機轉速確定，β為旋轉角度。采用plc控制，其原理是利用與回轉機構連接的編碼器向plc發出脈沖，plc通過接收的脈沖信號進行高速計數，當與回轉角度對應的脈沖超出所規定的范圍時，plc根據組態邏輯對回轉液壓電機進行相應的控制，從而達到保護設備的要求。小車縱向行走直接通過編碼器向plc發出脈沖，plc通過接收的脈沖信號進行高速計數，根據上位機所賦值進行調節。
3.1 編碼器的機械連接
回轉驅動裝置設置在轉盤上，驅動原理為液壓電動機帶動渦輪減速機，通過聯軸器經由傳動軸，帶動小齒輪嚙合固定在門座架上的大齒輪圈使回轉部分轉動。為了使旋轉編碼器與回轉驅動裝置相連接，工程實施中的編碼器與渦輪輸出軸之間增加了連接軸，圖2為旋轉編碼器與回轉驅動裝置連接示意圖。這樣當驅動裝置帶動小齒輪嚙合大齒輪圈使回轉部分轉動的同時，也帶動旋轉編碼器旋轉，從而使回轉部分的回轉與編碼器的軸的旋轉建立了相對應的關系，也為plc對回轉電機的控制奠定了基礎。
隨著國民經濟的發展，原煤耗用量持續增長。近兩年來，全國煤炭資源出現了供應緊張的局面，尤其是電力用煤全面告急，部分電廠陷入了停機待煤的尷尬境地；同時，由于電煤供應日趨市場化、多元化，造成煤質波動幅度增大，煤種雜、入爐煤質控制難度加大，使發電廠鍋爐燃煤偏離設計煤種，鍋爐穩定燃燒受到破壞，引發的設備缺陷明顯增多，嚴重影響了鍋爐安全經濟穩定運行。火力發電行業的主要原料——煤炭，逐步全面推向市場，價格也隨之開放，煤炭的費用在火力發電廠的成本已占70～80%的份額；焦化行業也面臨著同樣困境。因此，對煤炭質量的檢測，已也引起火力發電、焦化行業的高度重視。以前的檢測是工作人員到煤廠隨機采取一份煤樣送往化驗室化驗，化驗室根據此樣品的化驗結果核算成本。這樣的采樣方法既浪費時間，工作環境較差，樣品的代表性準確性不高，從而使自動化設備采樣替代人工采樣勢在必行。進入90年代，入場煤采制樣設備(汽車入場煤，火車入場煤)達到了迅速發展。同時，自動化技術在入場煤采制樣設備的廣泛運用，極大地把工人從繁雜的體力勞動和不安全的工作環境中解放出來，顯著地改善了工人的工作環境和提高了工人的工作效率。針對這種情況，我公司研發出一種新型全自動旋臂采樣機，該設備在山西長治地區焦化行業投入應用后，取得了良好的經濟效益。
入場煤旋臂采樣機是焦化、火電行業的一個重要采樣設備。為了保護設備，在采樣時必須有效的控制其回轉角度在規定的范圍之內，因此設置了回轉保護裝置。傳統的保護裝置是在回轉體的下部安裝行程開關，此開關易損壞，使設備的回轉保護失效。我公司在對山西屯留焦化廠旋臂采樣機的設計過程中，利用可編程計數器的高速計數器功能配合旋轉編碼器的使用，有效地實現了對回轉角度的測量和對設備的回轉保護，提高了設備的可靠性、準確性，使旋臂采樣機所采樣品更具有代表性。下面將從旋轉編碼器的機械安裝、電氣接線、plc的組態、計算機自動控制等幾個方面進行介紹。
2 旋臂采樣機機械組成部分及工作原理
2.1 機械部分
旋臂采樣機機械部分由支架、平臺、旋臂、小車走行機構、升降機構、螺旋采樣機構組成。
2.2 控制系統及工作原理
本系統采用pii的研華工控機，捷瑞公司的rs232轉rs322/485工業通訊卡，數據庫采用與工廠信息管理系統相一致數據庫visual foxpro6.0，采用視頻捕捉卡，圖像分割器及閉路監控系統。現場檢測儀表對生產中各個參數自動、連續地進行檢測，同時將信號反饋給現場plc和上位機，并在上位機顯示器上顯示出來；plc和上位機比較程序中設定的工藝參數，自動地調節某臺設備的工況(啟動、停止)及存儲煤質數據，從而自動滿足生產過程需要。
采用歐姆龍公司歐姆龍c200系列可編程控制器為控制核心，另有兩塊i/o模塊，一塊輸出模塊，一塊8輸入的模擬量轉換模塊，用于轉換在線分析儀檢測到的數據。各種開關量及模擬量輸入到plc后，由上位機發出執行指令，plc經過運算后，將其運算結果輸出到電機、電動液壓推桿等執行機構。硬件部分還采用了歐姆龍接近開關。其控制原理圖如圖1所示。
圖1 自動旋臂采樣機控制系統原理圖
本系統采用了北京亞控科技發展有限公司的組態王6.0作為組態軟件，通過plc編程口與上位機通信。組態王6.0是運行于microsoft bbbbbbs nt / xp 中文平臺的全中文界面的組態軟件，采用了多線程、com組件等新技術，能夠實現適時多任務，具有開放的程序接口，可以自由地存取數據，且與各種關系數據庫能夠完整連接。
(2)系統功能
本系統的操作完全由上位機完成，操作人員運用鼠標點擊要操作的對象，上位機通過組態王6.0將指令傳遞給plc，plc經過運算后決定要進行的工作。系統設置了兩種工作方式：手動運行、自動運行。
3 回轉保護及實現過程
旋臂采樣機核心技術部分是回轉部分，當采樣時，圈定采樣區域，出現采樣點位后，采樣點的坐標一經確定，坐標(x,y)的數值也就確定，橫坐標通過旋臂角度確定，通過公式y=ktgβ，其中系數k由減速機的減速比和電機轉速確定，β為旋轉角度。采用plc控制，其原理是利用與回轉機構連接的編碼器向plc發出脈沖，plc通過接收的脈沖信號進行高速計數，當與回轉角度對應的脈沖超出所規定的范圍時，plc根據組態邏輯對回轉液壓電機進行相應的控制，從而達到保護設備的要求。小車縱向行走直接通過編碼器向plc發出脈沖，plc通過接收的脈沖信號進行高速計數，根據上位機所賦值進行調節。
3.1 編碼器的機械連接
回轉驅動裝置設置在轉盤上，驅動原理為液壓電動機帶動渦輪減速機，通過聯軸器經由傳動軸，帶動小齒輪嚙合固定在門座架上的大齒輪圈使回轉部分轉動。為了使旋轉編碼器與回轉驅動裝置相連接，工程實施中的編碼器與渦輪輸出軸之間增加了連接軸，圖2為旋轉編碼器與回轉驅動裝置連接示意圖。這樣當驅動裝置帶動小齒輪嚙合大齒輪圈使回轉部分轉動的同時，也帶動旋轉編碼器旋轉，從而使回轉部分的回轉與編碼器的軸的旋轉建立了相對應的關系，也為plc對回轉電機的控制奠定了基礎。
圖2 編碼器與回轉驅動裝置連接示意圖
本文標簽：基于歐姆龍PLC的旋臂采樣機自動控制系統設計（1）
* 由于無法獲得聯系方式等原因，本網使用的文字及圖片的作品報酬未能及時支付，在此深表歉意，請《基于歐姆龍PLC的旋臂采樣機自動控制系統設計（1）》相關權利人與機電之家網取得聯系。
關于“基于歐姆龍PLC的旋臂采樣機自動控制系統設計（1）”的更多資訊
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
