朱運(yùn)曉?段平平

摘 要：本文以一種新型全自動(dòng)斬拌機(jī)為應(yīng)用背景，分析原有的繼電器，接觸器傳統(tǒng)控制方式存在的不足，明確指出了對(duì)其進(jìn)行可編程控制器（PLC）控制改造的必要性。

關(guān)鍵詞：可編程控制器；斬拌機(jī)

肉類食品斬拌機(jī)是用來(lái)將條壯肉和塊壯肉斬拌成肉泥的機(jī)器。該機(jī)器是在80年代初由西德（現(xiàn)德國(guó)）進(jìn)口到我國(guó)。該系統(tǒng)是由繼電器——接觸器傳統(tǒng)控制方式、其還帶有多個(gè)電磁閥、液壓系統(tǒng)、水銀開(kāi)關(guān)等。系統(tǒng)由四臺(tái)電機(jī)來(lái)運(yùn)行，第一臺(tái)電機(jī)是用來(lái)控制斬肉刀，其運(yùn)用了Y—△啟動(dòng)方式；第二臺(tái)電機(jī)是用來(lái)帶動(dòng)斬拌機(jī)內(nèi)大鍋的轉(zhuǎn)動(dòng)，其有一、二速功能，一速是三角型啟動(dòng)，二速是用雙星型運(yùn)行。第三臺(tái)電機(jī)是液壓系統(tǒng)的油泵，其作用是對(duì)其他液壓控制提供油。第四臺(tái)出料電機(jī)當(dāng)準(zhǔn)備出料時(shí)運(yùn)作的。

因?yàn)榭刂撇考倍啵^電器——接觸器傳統(tǒng)控制方式有相當(dāng)大的缺點(diǎn)，故障率高，生產(chǎn)效率低，而在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，工業(yè)企業(yè)為了提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力就必須提高生產(chǎn)技術(shù)水平，降低生產(chǎn)成本，新技術(shù)在一些老設(shè)備的技術(shù)改造上也越來(lái)越普遍。

編程控制器（PLC）是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和通信技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種通用的工業(yè)自動(dòng)控制裝置。所以本論文選擇了三菱PLC來(lái)改造斬拌機(jī)的電氣控制系統(tǒng)，由于系統(tǒng)的主電路及電機(jī)都安裝在設(shè)備里面，為了節(jié)省開(kāi)支和實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)改造后的實(shí)際意義，所以主回路還是采取回原來(lái)的設(shè)備，不對(duì)其進(jìn)行改造。

1 斬拌機(jī)的工作原理

（1）基本加工過(guò)程

先讓主機(jī)（斬肉刀）旋轉(zhuǎn)。主機(jī)軸上有固定好的刀片，然后再讓鍋體旋轉(zhuǎn)，鍋體旋轉(zhuǎn)方向正向于刀片的旋轉(zhuǎn)方向，且迎而攔截鍋內(nèi)。此時(shí)鍋體上在旋轉(zhuǎn)，肉品轉(zhuǎn)到刀片下面時(shí)，被快速旋轉(zhuǎn)的刀片斬的粉碎，就這樣旋轉(zhuǎn)幾周后，肉塊已變成了肉泥，再啟動(dòng)出料裝置，將鍋內(nèi)的已斬拌好的肉泥取出來(lái)，送入桶內(nèi)，運(yùn)到下一個(gè)工序。

（2）電氣控制系統(tǒng)的控制原理

設(shè)備上共有四臺(tái)電動(dòng)機(jī)：

<1>主電機(jī)（斬拌刀）是5.5KW，采用Y—△啟動(dòng)方式。

<2>鍋電機(jī)是3.3/4.4KW，是一臺(tái)雙速電機(jī)。采用的是△啟動(dòng)，雙星形運(yùn)行。所以每次維修電機(jī)時(shí)一定要注意相序問(wèn)題，不做好標(biāo)記，就有可能形成第一速與第二速的旋轉(zhuǎn)方向不同，而轉(zhuǎn)動(dòng)停機(jī)。

<3>油泵2.2KW，直接啟動(dòng)，因?yàn)樵O(shè)備上的主刀軸是用蓋子蓋上的，要不然斬肉時(shí)會(huì)濺得到處都是肉，用蓋上蓋子就避免此現(xiàn)象了。這個(gè)蓋子的開(kāi)啟與放下都是由液壓系統(tǒng)來(lái)完成。通過(guò)給不同的電磁閥通電，就會(huì)形成不同的油路，除此以外還有進(jìn)料裝置是由液壓系統(tǒng)來(lái)控制的。

<4>出料電機(jī)1.5KW，直接啟動(dòng)，當(dāng)準(zhǔn)備出料時(shí)，操作相應(yīng)按鈕，出料裝置上有一個(gè)水銀開(kāi)關(guān)，此時(shí)的角度正好使它接通，接通后它就使出料電機(jī)旋轉(zhuǎn)。肉品就被帶了出來(lái)。當(dāng)需返回時(shí)，操作相應(yīng)按鈕，出料裝置逐步離開(kāi)鍋體，到達(dá)某個(gè)角度時(shí)，此水銀開(kāi)關(guān)又?jǐn)嚅_(kāi)了，電機(jī)也就停了，然后出料裝置還要繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，直道回到原來(lái)的位置。

工作原理：

開(kāi)始工作時(shí)，合上柜上的總電源開(kāi)關(guān)， 它是個(gè)三相自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)。然后再去按下啟動(dòng)按鈕SB3，此按鈕位于設(shè)備上的小控制柜上。啟動(dòng)按鈕SB3按下后，繼電器K1就會(huì)吸合自鎖，K1相當(dāng)于總控制繼電器，它不吸合主電機(jī)就不能工作，其它動(dòng)作也就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。只有斬拌刀的蓋子能開(kāi)啟、下降動(dòng)作，這樣設(shè)計(jì)的目的就是為了安全，就是說(shuō)在啟動(dòng)按鈕SB3的上面除了有一個(gè)總停按鈕SB1之外，還有一個(gè)限位開(kāi)關(guān)SQ1，只有當(dāng)蓋住斬拌刀的蓋子完全下降到位后，液壓系統(tǒng)會(huì)推過(guò)來(lái)一個(gè)銷子將刀蓋壓住，銷子推到位后，就會(huì)使SQ1閉合，此刻就可以保證刀片旋轉(zhuǎn)時(shí)，不會(huì)因?yàn)榕錾嫌参?，而使刀刃飛出傷人。當(dāng)?shù)渡w蓋好，啟動(dòng)按鈕SB3也按動(dòng)作了，K1自鎖工作這時(shí)刀蓋有下降動(dòng)作，只要按動(dòng)相應(yīng)的按鈕SB5即可，但刀蓋不能開(kāi)啟，這時(shí)出料與進(jìn)料裝置都可以工作了，相應(yīng)的按鈕是SB6、SB7、SB8、SB9。

啟動(dòng)時(shí)，主機(jī)與鍋電機(jī)有連鎖必須是先啟動(dòng)主機(jī)，然后再啟動(dòng)鍋電機(jī)，啟動(dòng)過(guò)程是：按主機(jī)啟動(dòng)按鈕SB3。KM1線圈得電，此時(shí)延時(shí)繼電器已經(jīng)閉合，因?yàn)橹鳈C(jī)的KM3只要沒(méi)有粘連延時(shí)繼電器就可得電，F(xiàn)R1熱繼電器是反映過(guò)載的，只要四臺(tái)電動(dòng)機(jī)其中的一臺(tái)過(guò)載都會(huì)使得FR1的熱元件彎曲，從而它的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)，后面的所有動(dòng)作就都立即停止。

SB1是主機(jī)的停止按鈕，停止時(shí)按下SB1，接觸器KM1、KM2、KM3、KM4、KM5，主機(jī)及鍋電機(jī)也就停止運(yùn)行，SB10是主機(jī)的啟動(dòng)按鈕，但星形和三角形轉(zhuǎn)換之間要有延時(shí)，主機(jī)的第一速是星形啟動(dòng)，由接觸器KM1、KM2來(lái)完成，第二速是用三角形運(yùn)行，KM1于KM3共同實(shí)現(xiàn)。KM2和KM3的線圈串聯(lián)對(duì)方的常閉觸點(diǎn)是為了防止觸點(diǎn)熔焊造成三相電源短路。主機(jī)啟動(dòng)后，鍋電機(jī)即可啟動(dòng)。通過(guò)SB11和SB12控制，鍋的低速按SB11按鈕，接觸器KM4線圈得電，鍋電機(jī)三角形低速運(yùn)行，然后再接SB12按通KM4斷開(kāi)，KM5吸合鍋電機(jī)即轉(zhuǎn)為雙星運(yùn)轉(zhuǎn)了。KM4和KM5的線圈串聯(lián)對(duì)方的常閉觸點(diǎn)是為了防止觸點(diǎn)熔焊造成三相電源短路。SQ2、SQ3是限位保護(hù)。

KM6控制出料電機(jī)，要使它旋轉(zhuǎn)必須具備兩個(gè)條件，一是鍋電機(jī)必須上了旋轉(zhuǎn)工作，第二是水銀開(kāi)關(guān)必須閉合。

2 系統(tǒng)的PLC設(shè)計(jì)

（1）PLC硬件接線圖

進(jìn)行PLC控制程序設(shè)計(jì)時(shí)。選擇了三菱FX2N-48MR標(biāo)準(zhǔn)型的PLC。加工刀及油泵等電機(jī)控制動(dòng)作簡(jiǎn)單，一旦開(kāi)動(dòng)后就一直不停運(yùn)轉(zhuǎn)，直至停機(jī)為止。為了減少所選用的輸入開(kāi)關(guān)量數(shù)目，降低所選用的PLC價(jià)格，這里將車刀電機(jī)及油泵等電機(jī)開(kāi)停的按鈕開(kāi)關(guān)量分別獨(dú)立于PLC之外，而仍保持原有的接觸器控制方案。相應(yīng)地，分別顯示三臺(tái)電機(jī)用信號(hào)燈來(lái)代替均獨(dú)立于PLC之外。該斬拌機(jī)的PLC控制硬件接線圖所示。

從圖可看出，對(duì)斬拌機(jī)進(jìn)行PLC控制，輸入量X0～X17。其中X15～X17是行程開(kāi)關(guān)，X1和X2是系統(tǒng)啟動(dòng)和停止按鈕，X0是主機(jī)的停止按鈕。主機(jī)的啟動(dòng)的輸入量是X11，啟動(dòng)后是三角形運(yùn)行；X3、X4是刀蓋的開(kāi)啟和下降，刀蓋的作用是加工運(yùn)行時(shí)防止肉往外濺；X5和X6是出料裝置，是進(jìn)鍋和離鍋的按鈕；X7是進(jìn)料上升，進(jìn)料鐵架就往鍋里進(jìn)料，當(dāng)桶傾斜到一定的角度，按上X8，X8作用經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間，桶自動(dòng)返回原來(lái)的位置（此功能原來(lái)是手動(dòng)控制，經(jīng)PLC改造后變成自動(dòng)功能）；X12～X14是鍋的低速、高速和停止按鈕。SQ1行程開(kāi)關(guān)是刀蓋沒(méi)閉合的時(shí)候K1就斷開(kāi)，使主回路也斷開(kāi)，所以工作時(shí)必須使X15閉合。X16是水銀行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)加工肉滿足一定條件后，水銀開(kāi)關(guān)接通，出料電機(jī)運(yùn)行，把加工的肉帶出來(lái)。X17行程開(kāi)關(guān)，當(dāng)鍋的大蓋上升到一定的角度，就會(huì)使X17閉合這時(shí)，這時(shí)進(jìn)料電磁閥才能動(dòng)作。如果大蓋沒(méi)大開(kāi)或沒(méi)使X17閉合，這時(shí)就不會(huì)自動(dòng)進(jìn)料。

輸出量：Y1～Y3是主電機(jī)星型啟動(dòng)啟動(dòng)三角運(yùn)行；為了防止電機(jī)短路故障，在外接線KM2與KM3之間有互鎖，在程序也加上了互鎖。Y3～Y4是鍋高速、低速，KM4與KM5之間互鎖。Y5是控制出料電機(jī)的；Y10、Y11是刀蓋的升起和下降，當(dāng)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，Y12不能動(dòng)作。上采用了兩種電源24V直流電和220V交流電。

（2） PLC工作流程圖

根據(jù)上述控制要求，對(duì)的硬件接線圖進(jìn)行深入分析，采用三菱公司提供的編程系統(tǒng)軟件GX Developer以梯形圖方式在微機(jī)上編制斬拌機(jī)PLC控制程序，然后用通訊電纜將控制程序由微機(jī)下載到PLC之內(nèi)。其PLC控制程序流程圖所示

3 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明。用該P(yáng)LC控制程序?qū)匕铏C(jī)控制，能使得他更趨向于全自動(dòng)化、更加安全保護(hù)系統(tǒng)、減少了很多不必要的中間繼電器，在維護(hù)和維修節(jié)省了大量時(shí)間和金錢。相對(duì)于原先的繼電器—接觸器控制方案，該P(yáng)LC控制方案不僅切實(shí)可行，而且工作可靠性高，程序方便，控制程序易于修改，生產(chǎn)效率大為提高。

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