啤酒硅藻土過濾機(jī)液壓裝置PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、摘要論文介紹了應(yīng)用plc技術(shù)對改造硅藻土過濾機(jī)液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行改造的設(shè)計(jì)方法和 實(shí)現(xiàn)過程。通過實(shí)際改造示例表明，采用plc控制，提高了硅溪土過濾機(jī)液壓控制的可靠 性，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。關(guān)鍵詞plc、電磁閥、液壓裝置、活塞。在啤酒、飲料行業(yè)中，硅藻土過濾機(jī)rfl于具有性能優(yōu)良，液體介質(zhì)過濾效果好等優(yōu)點(diǎn), 已成為行業(yè)生產(chǎn)過程屮常用的機(jī)器設(shè)備，地位非常重要。對于硅藻土過濾機(jī)屮液壓裝置的控制，是整個(gè)硅藻土過濾機(jī)最重要的部分。1=1前硅藻土過濾 機(jī)液壓裝置的控制人多采用繼電器加分立電子元件的控制方式。這種控制方式電子線路復(fù) 雜、繼電器使用數(shù)量多，造成電氣控制部分可靠性差、故障率高，fi常維護(hù)量大。隨

2、著可編程控制器（plc）技術(shù)的發(fā)展，把plc控制技術(shù)應(yīng)用于硅藻土過濾機(jī)中液壓裝置 的控制屮，取代原冇的液壓裝置控制線路。取得了很好的使用效果。一、硅藻土過濾機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及功能1、過濾機(jī)工作時(shí)，裝置頂緊工作壓力為：11.524mpa2、過濾機(jī)殺菌時(shí)，裝置工作壓力為：3.5mpa3、汕缸活塞桿全行程：1400mm4、油缸輸出力:6xlo5nll,7xlo5n5、汕缸處鎖保壓：當(dāng)系統(tǒng)壓力為15mpa保壓5小時(shí)，壓力降不人于3.5mpa6、程序操作功能：（1）壓緊殺菌（2）過濾（3）降壓殺菌（4）松開板框（5）手動操作7、活塞桿行程控制功能：用板框過濾壓差增大而引起活塞后退行程達(dá)2+0.5mm時(shí),該

3、裝置 能對活塞桿行程口動補(bǔ)償。二、結(jié)構(gòu)原理1、組成系統(tǒng)硅藻土過濾機(jī)液壓裝置山液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成，系統(tǒng)框圖見（圖一）液壓系統(tǒng)山雙聯(lián)油 泵、精密油濾、卸荷閥、電磁換向閥（mvl、mv2）、球座閥（mv3）、油箱、油缸等組 成。電控系統(tǒng)由電氣控制箱和操作面板組成。電氣控制箱主要為plc及自動保護(hù)開關(guān)和控 制電器。程序操作的指令開關(guān)（5檔波段開關(guān)）和信號指示燈均集屮在操作面板上。電源圖一=控制系統(tǒng)框圖2、液壓系統(tǒng)工作原理液壓系統(tǒng)工作原理見液壓裝置原理圖（圖二）。高低壓泵輸出液壓油匯合于卸荷閥（4）。 當(dāng)系統(tǒng)壓力高于卸荷閥（4）調(diào)定壓力時(shí)（2.5mpa）低壓口動卸荷。液壓泵啟動時(shí)，雙聯(lián)泵 同時(shí)向系統(tǒng)

4、供汕，當(dāng)系統(tǒng)壓力高于2.5mpa時(shí)，低壓泵卸荷，高壓泵以小流量向系統(tǒng)供汕。此時(shí)高壓泵繼續(xù)輸出高壓使系統(tǒng)升壓，無操作指令時(shí),液圧汕經(jīng)精密汕濾（高壓汕濾3）至三位 四通閥電磁換向閥（12）而冋汕箱。當(dāng)（mv1）通電高壓汕液經(jīng)液控單向閥（9）進(jìn)入汕缸 無桿腔，（mv2）通電液壓油進(jìn)入油缸（11）有桿腔，同時(shí)（mv3）通電無桿腔壓力油經(jīng) 球座閥（5）打開液控單向閥（9）而使無桿腔得以回油，實(shí)現(xiàn)活塞后退，單獨(dú)對（mv3） 通電則使無桿腔壓力下降，壓力繼電器（8）有二個(gè)（p2）為控制殺菌壓力3.5mpa, （pl ） 控制過濾工作壓力12 mpa,可實(shí)現(xiàn)保壓補(bǔ)壓和其它程序操作功能，溢流閥用來限制汕缸自 鎖

5、最局壓力。3、硅藻土過濾機(jī)操作程序3、1接通電源開關(guān)（1） k0,電源指示燈（2）亮。3、2清洗、殺菌程序選擇開關(guān)（3）置1檔。清洗：按動按鈕（6）活塞后退，當(dāng)退至極限位置時(shí)，進(jìn)行除土及清洗工作；殺菌：按動按鈕（4）活塞前進(jìn)，壓緊板框后開始升壓，壓力表壓力升至3.5mpa時(shí)，液壓電機(jī)停機(jī)，此時(shí)消毒指示燈（5）亮，壓力機(jī)保壓，即可進(jìn)行殺菌工作。在保壓中，壓力降至2.5mpa時(shí)，液壓泵電機(jī)口動啟動，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)壓功能。3、3過濾殺菌工作結(jié)束后,選擇開關(guān)（3 ）置2檔,液壓泵電機(jī)口動對板框加壓,壓力表壓力升至11.5mpa時(shí)停機(jī)，此時(shí)過濾指示燈（7）亮，即可進(jìn)行硅藻土預(yù)涂及過濾啤酒工作，在過濾過程中，壓力

6、降至10.5mpa時(shí)，液壓泵電機(jī)自動啟動，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)壓功能。3、4降壓殺菌濾酒工作結(jié)束厲，將選擇開關(guān)（3）置于3檔，汕缸壓力自動降到3.5mpa,消毒指示燈（5） 亮，為松開板框作好準(zhǔn)備。3?松開板框進(jìn)行除土及清洗工作時(shí)，將選擇開關(guān)（3）置于4檔，按動前進(jìn)按鈕（4）和后退按鈕（6）, 活塞均可后退，退至極限位置時(shí)，進(jìn)行除土或清洗工作。3、6手動操作當(dāng)需進(jìn)行手動操作時(shí)，將選擇開關(guān)（3）置于5檔，按動前進(jìn)按鈕（4）時(shí)活塞前進(jìn)或加壓, 按動后退按鈕（6）時(shí)活塞后退或降壓。壓力繼電器高壓軟管! io液控單向閥弋p1卩/書 mv3-i_ip25球座閥121110987654321濾油器電磁換向閥 油缸 溢流

7、閥 液控單向閥 壓力繼電器 高壓軟管 壓力表 球座閥 卸荷閥 高壓油濾 空氣濾清器 雙聯(lián)泵-1硝hv1kv2 團(tuán) xl圖二 液b滾置原理圖三、液壓裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理硅藻土過濾機(jī)的液壓裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“口動操作苗11“手動操作”兩種控制方式。1、系統(tǒng)碩件設(shè)計(jì)1、1系統(tǒng)i/o點(diǎn)、內(nèi)存容量和選型依據(jù)系統(tǒng)輸入信號包括；一個(gè)5檔波段開關(guān)、2個(gè)按扭開關(guān)、一個(gè)行程開關(guān)、2個(gè)壓力檢測開關(guān), 共10點(diǎn)輸入。系統(tǒng)輸出信號包括；2個(gè)工作狀態(tài)指示燈、3個(gè)電磁閥（mv1、mv2、mv3）、一個(gè)液壓泵 電機(jī),共6點(diǎn)輸出。因此，采用日本ormon公司 的12點(diǎn)輸入和8點(diǎn)輸出的自代dc24v電壓輸出的cpm1a 20p

8、箱體式plc做為系統(tǒng)的控制器。該plc體積小、丄作速度快，具有良好的性能價(jià)格比。 按照5個(gè)檔位的自動控制程序步數(shù)計(jì)算，plc梯形圖程序大約在300步以內(nèi)，ormon cpm1a 20p的程序容量為2048字，可以滿足使用要求。1、2負(fù)載拖動方式plc輸出直接控制直流dc24v繼電器線圈，通過dc24v繼電器線圈控制3個(gè)電磁閥和液 壓泵電機(jī)的交流接觸器線圈，啟動電磁閥和ac380v液壓泵電機(jī)。輸入元件的供電電壓為 dc24v, rh plc本身輸出的dc24v電源提供。4個(gè)負(fù)載啟動時(shí)直流電流plc本身輸出 dc24v電源負(fù)載，因此，在控制系統(tǒng)加裝一個(gè)直流dc24v開關(guān)電源?？刂葡到y(tǒng)原理圖見（圖圖

9、三=控制系統(tǒng)原理圖1、3負(fù)載動作說明圧力開關(guān)p1設(shè)定壓力為11.5mpa, p2設(shè)定壓力為3.5mpao 電磁閥mv2和mv3同時(shí)通電，液壓電機(jī)動作，活塞后退。電磁閥mv1通電，液壓電機(jī)動作，活塞前進(jìn)或加壓。電磁閥mv3通電，降壓1、4控制而板設(shè)計(jì)控制而板示意圖見（圖四）電源指示燈2 開關(guān)選擇3e電源開關(guān)1消毒指示燈5過濾指示燈7后退按鈕6壓力表10前逬按鈕2、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)plc程序的編寫和調(diào)試，采用ormon的視窗編程軟件cxprogrammer3. io2、1開關(guān)量輸入定義序號名稱端子0波段開關(guān)1檔00001波段開關(guān)2檔00012波段開關(guān)3檔00023波段開關(guān)4檔00034波段開關(guān)5檔00

10、045前進(jìn)按鈕sb 1 00056后退按鈕sb2 00067壓力開關(guān)p1 00078壓力開關(guān)p2 00089行程開關(guān)jd 00092、2控制輸出定義序號名稱端子0消毒指示燈10001過濾指示燈10012mv1 電磁閥 j4 10023mv2 電磁閥 j3 10034mv3 電磁閥 j2 10046液壓泵電機(jī)交流接觸器j1 10052、3plc程序設(shè)計(jì)說明plc根據(jù)波段開關(guān)所處的不同位置，根據(jù)丄藝耍求，控制輸岀?？刂屏鞒虉D見圖（五）。選擇開關(guān)（3）置于1檔，輸入點(diǎn)0000 rh off變成on,壓力表壓力在3.5mpa以下時(shí)（壓力開關(guān)p2沒動作），按動前進(jìn)按鈕（0005）,繼電器輸出線圈1003

11、、1004、1006得電，活塞能前進(jìn)。按動后退按鈕（0006）,繼電器輸出線圈1002、1006得電，活塞能后退。當(dāng) 壓力表壓力達(dá)到3.5mpa時(shí)（p2動作，狀態(tài)變?yōu)閛n）,繼電器輸出線圈1003、1004、1006 火電，系統(tǒng)停機(jī)保壓，消毒指示燈繼電器輸出線圈1000得電，指示燈亮。再按動前進(jìn)按鈕（0005）和后退按鈕（0006）硅藻土過濾機(jī)無動作。壓力表壓力低于2.4mpa （壓力開關(guān)p2 再由on變?yōu)閛ff狀態(tài)時(shí)）時(shí)，消毒指示燈繼電器輸出線圈10（）（）失電，指示燈滅。中間繼 電器線圈1.11得電，繼電器輸出線圈1003、1004、1006重新得電，活塞前進(jìn)補(bǔ)壓。當(dāng)補(bǔ)壓 壓力達(dá)到3.5m

12、pa時(shí)，系統(tǒng)停機(jī)、消毒指示燈亮。1檔梯形圖程序見圖（六）。0.000. 060. 050 08后退（6 ）前進(jìn)腸而1003-o1004-omv21006電機(jī)0 08p2 3.5 mpa0.000. 050. 06祈逬/（4）后退按匕（6）1.110.08p2 3.50 08mp2 3 5冷込1002-o10061000okeep cll)1.11mv1電機(jī)消丟指示燈保持位選擇開關(guān)（3）置于2檔，輸入點(diǎn)0001由off變成on，繼電器輸出線圈1002、1006得電, 系統(tǒng)升圧。當(dāng)壓力上升到11.5mpa時(shí)（p1動作，狀態(tài)變?yōu)閛n）,繼電器輸出線圈1002>1006失電，系統(tǒng)停機(jī)保壓。過濾指

13、示燈繼電器輸出線圈1003得電，指示燈亮。壓力表壓力 低于10.5mpa（壓力開關(guān)pl再由on變?yōu)閛ff狀態(tài)時(shí)）時(shí)，過濾指示燈繼電器輸出線圈1003 火電，指示燈滅。繼電器輸出線圈1002、1006重新得電，系統(tǒng)自動補(bǔ)壓。當(dāng)補(bǔ)壓壓力達(dá)到 11.5mpa時(shí)，系統(tǒng)停機(jī)保壓、過濾指示燈亮。在保壓過程屮，如果對板框加水，將活塞挺將 退后，當(dāng)活塞退至行程開關(guān)jd的安裝位置時(shí)，行程開關(guān)（0009）動作（狀態(tài)變?yōu)閛n ）, 過濾指示燈滅，繼電器輸岀線圈1002、1006重新得電，系統(tǒng)口動補(bǔ)壓，百到行程開關(guān)（0009）動作（狀態(tài)變?yōu)閛ff ）,補(bǔ)圧結(jié)束，系統(tǒng)再次停機(jī)保壓，過濾指示燈亮。2檔梯形圖程序 見圖（七

14、）。0.010.07 kl p1 11.5 npa0 090.070. 091006 c電機(jī)j1002cmv1j1001-0過況指示燈選擇開關(guān)（3）置于3檔，輸入點(diǎn)0002由off變成on, 016#計(jì)時(shí)器響應(yīng)，延時(shí)30秒，h 的是消除3檔對手動操作的影響。tim016在3（）秒后，狀態(tài)由off變成on,繼電器輸出 線圈1004得電，無桿腔壓力下降，系統(tǒng)降壓至3.5mpa時(shí)（p2動作，狀態(tài)山on變?yōu)閛ff）, 繼電器輸出線圈1004失電，系統(tǒng)停機(jī)，消毒指示燈繼電器輸出線圈1000得電，指示燈亮。 3檔梯形圖程序見圖（八）。定時(shí)蠱號n73ej匝電磯周消五指示燈計(jì)題黑計(jì)數(shù)魁號般佰圖人3苗選擇開關(guān)（3）置于4檔，輸入點(diǎn)0003 iii off變成on,按動前進(jìn)按鈕（0005）或后退按鈕（0006）,繼電器輸出線圈1003、1004、1006得電，活塞均能后退。4檔梯形圖程序見圖1003 -o-1004-o-1006（九）。hv2nv3球座電感閥電機(jī)圖九；4檔梯形圖選擇開關(guān)（3）置于5檔，輸入點(diǎn)0004由off變成on,按動前進(jìn)按鈕（0005）,繼電器輸 出線圈1002> 1006得也活塞能前進(jìn)。按動后退按鈕（0006）,繼電器輸出線圈1003、1004、 1006得電，