loadingPLC在ZJ19卷接机组靠拢轮升降控制中的应用
李世华 魏建红 王 和
【摘 要】作为一种新型控制系统，PLC（可编程逻辑控制器）可以广泛地应用在ZJ19卷接机组靠拢轮升降控制中。通过实时监测ZJ19卷接机组靠拢轮升降的工作流程和分析原逻辑阀控制存在的弊端，本文重点介绍了用PLC及电磁气阀替代原逻辑阀电路和程序的改造方法。 【期刊名称】《河南科技》 【年(卷),期】2019(000)032 【总页数】3
【关键词】ZJ19卷接机组；靠拢鼓升降；PLC
PASSIM卷接机组是一种高速卷接设备，由英国MOLINS 公司设计制造。后来，许昌烟机厂引进设备制造技术，进行批量生产，将其正式命名为ZJ19卷接机组。目前有进口和国产两种来源，但其结构与性能基本相同。该机组整机性能较好，自动化程度较高，是当前我国烟草行业中卷接设备的主力机型之一。随着电气技术的发展，该机原设计的一些不足逐步显现，如后身的驱动方式、靠拢轮升降和盘纸接纸驱动方式、卷烟紧头跟踪等。
ZJ19 卷接机组靠拢轮升降控制由逻辑气路实现，靠拢轮升降逻辑控制气路主要用于控制靠拢轮的升降以及搓板的定位锁紧与清理。使用期间，压缩空气中不可避免地存在一些杂质和水分，导致逻辑阀使用寿命缩短，无法修复。逻辑阀订货周期长、价格昂贵，气路烦琐，难以快速查找故障，维修不便。为了降低维修费用，减少故障维修时间，提高设备有效作业率，进行PLC 控制改造势在必行。
1 靠拢轮升降控制简介
1.1 靠拢轮逻辑气路工作流程
靠拢轮逻辑气路将气压供给靠拢轮逻辑矩阵电磁阀的逻辑开关、操作搓板锁紧气缸及靠拢轮升降气缸。接口气压不可调节，不被控制。操作时，按下靠拢轮升降气动按钮。靠拢轮升降逻辑控制板由双稳元件、非门元件、电磁阀及集成板块组成［1］。靠拢轮逻辑气路如图1 所示。其中，A、B、C、D 为非阀；E 为单向节流阀；F、G 为双稳元件；H 为两位三通电磁阀；I 为气动按钮；J 为搓板松紧气缸；K为靠拢轮升降气缸。 1.2 靠拢轮升降工作流程
当接装机前门、滤棒料斗联锁断开时，电磁阀H 断电，消除非门元件D的输入信号，以便允许主气压经过管7 到达气动按钮I。当按下按钮时，主气压经管6 到达双稳元件G的输入端Y，从S0输出端压缩空气经管4到达气缸J 的正端（气缸J 是一种特殊气缸，它有3 个端口，N 口在行程中间），使气缸移到负位，以释放搓板锁紧。双稳元件G 的S1 端消除非门元件B 的信号，以允许压缩空气通到双稳元件F处，F允许压缩空气经管2到达气缸K，使气缸移到负位，以降下靠拢轮。此时，非门元件A的信号消除，允许压缩空气通过A 和单向节流阀E，以通气清理搓板L。
当接装机前门、滤棒料斗联锁完好时，电磁阀H 通电，以允许主气压到达双稳元件G的X输入端，从S1输出端压缩空气经管3 到达气缸J 的负端，使气缸移到正位，将搓板锁紧。当气缸J的活塞到达一定预定位置时，压缩空气经管8 通到非门元件C 的主气源端。双稳元件G 的S0 端输出消除非门元件C 的信号，允许管8 的压缩空气到达双稳元件F 的X 端，允许压缩空气由F 的S1 输
出端经管1到达气缸K的负端，使气缸移到正位，抬起靠拢鼓轮。机器可以正常运行。如果搓板没有正确定位或还在拉出位置，气缸J的活塞不会超过N点，经管8无气，靠拢轮就不会上升。 1.3 工艺流程要求
靠拢轮升降逻辑控制气路主要用于控制靠拢轮的升降以及搓板的定位锁紧及清理［2，3］。其逻辑功能是保证靠拢轮在一定条件下才能升降，它与搓板定位气缸、清理管路及靠拢轮升降气缸构成了逻辑关系。在靠拢轮未降下之前，搓板被定位锁紧气缸定位且不能拉出。当机器连锁防护装置打开后，按动搓板座上的气动按钮，逻辑程序才允许鼓轮下降，搓板定位取消，清理管路接通，搓板可以拉出。
从工作流程可以看出，靠拢轮升降系统主要由逻辑气路控制实现，而用PLC 来实现这些功能是很简短的事情，只需要加装搓板锁紧逻辑气检测即可。
2 改造方案
2.1 改造目的
通过对靠拢轮升降控制逻辑气路进行改造，在尽可能利用现有设备的基础上，以PLC 软件逻辑控制代替逻辑气路逻辑矩阵控制，达到升降控制流程要求，并能安全可靠运行，维护简单，维修方便快捷，以降低改造成本，减小故障可能，减少设备维修费用，提升设备有效作业率，提高运行经济效益。 2.2 改造方案
为了降低改造费用，保留原靠拢轮升降气缸和搓板锁紧气缸，继续使用。使用一个气压检测开关检测8 号气管气压，以确认搓板是否在原位。去除原机气动按钮，改用电器按钮，将一个常开触点信号作为降下靠拢轮请求信号送入可编
程控制器。拆除原机逻辑气路，选用PLC 和双控电磁阀，在PLC 内部编程实现逻辑控制，由PLC输出信号驱动电磁阀动作，完成靠拢轮升降、搓板松紧功能。
2.3 设备选择
根据改造需要，添加PLC 可编程控制器1 台，按钮1个，气压检测开关1 个，两位五通双控电磁阀2 个。PLC可编程控制器选用西门子S7-200 CPU 222AC\\DC\\RLY，按钮选用常开触点型，气压检测开关选用SMC 电子式气压检测开关，电磁阀选用2 个日本SMC 生产的型号为SY5220-5DZ-C6双线圈电磁阀。
3 工程实施
3.1 硬件操作
根据整个流程的控制要求，确定需要的设备及数量，画出主气路图，接着根据主气路图，绘制控制电路图。靠拢轮升降控制主气路图如图2所示。其中，YV1为靠拢轮升降双向控制电磁阀；YV2为搓板松紧双向控制电磁阀；S1为气压检测关。控制电路图如图3所示。其中，YV1-1 为靠拢鼓升；YV1-2 为靠拢鼓降；YV2-1 为搓板锁紧；YV2-2 为搓板松开；SB1 为下降按钮；S1 为气压检测开关；12A26S1.PA为前门联锁开关。
PLC 220VAC 交流电源和输出直流24V 电源引用自机器电柜，并分别由原机断路器控制；输入直流电源第一组输入使用S7-200自带24VDC/400MA传感器电源，第二组输入使用原机联锁24VDC 电源。PLC 接线时，要将两组输出的公共端1L、2L 短接后连接机器24VDC，PLC 有输出则24V加到电磁阀线圈，回到机器0V，构成电流闭合回路。第一组输入使用S7-200 自带
24VDC/400MA 传感器电源，注意将第一组输入的公共端1M 和M 端短接，传感器24V L+经按钮和压力开关接到各自输入点I0.0、I0.1；第二组输入公共端2M 接机器联锁的0V，联锁24V电源经前门联锁开关861#线进入输入点I0.4。
拆除原逻辑阀，安装电磁阀、气压检测开关、靠拢轮升降开关、接线端子、对照改造气路图接好气管，按照电气原理图接好线，靠拢轮升降改造硬件安装完毕。
3.2 软件实施
根据原理图，确定输入输出元件地址分配，S7-200 PLC I/O地址分配如表1所示。
根据PLC可编程控制器的I/O地址分配，按照靠拢轮升降控制工作流程的工艺要求编制出梯形图，打开接装机前门（或滤棒）联锁，I0.4 失电，按压靠拢轮升降按钮（SB1）保持I0.0得电至少2s，Q0.3得电，搓板松开，Q0.1得电，靠拢鼓下降。抽出搓板，进行清理，工作完毕，恢复搓板到原位。此时，气压检测开关应检测到逻辑气存在，I0.1有输入；关闭好接装机联锁，I0.4得电，PLC输出Q0.0得电，靠拢鼓升起，Q0.2得电，搓板锁紧。
将梯形图输入PLC 可编程控制器，通电模拟各种输入状态，检查输出信号是否正确。 3.3 调试
接通电源前，先检查接线是否正确。断开各断路器，测量各驱动电路和控制电路有无短路及接地故障，如有应先排除。检查接线无误后，两气缸先不接气管，接通PLC 电源和控制电路电源，模拟运行中各种工况，查看PLC 各输入和输
出是否正常，按钮、联锁开关、气压开关是否正常，各电磁阀动作是否正常，发现问题及时解决。确定正常后，插好气缸气管，检查测试各气缸动作是否正常，靠拢轮升降是否正常，搓板松紧拉出是否正常，如有问题一一解决。经过几个循环测试，确认正常，符合控制流程要求后，指导操作人员掌握具体操作过程和各种应急处理方法，再监测一段时间，没有问题即可投入使用。
4 结语
在洛阳卷烟厂3#、6#机组改造后，靠拢轮升降功能与原逻辑阀控制完全一致，而且改造成本低，工作运行可靠，维护维修简便。以后维修中只需要更换电磁阀，降低了维修工时和成本，提高了设备有效作业率，该改造方法具有推广价值。 参考文献：
［1］西门子.SIMATIC S7-200 可编程序控制器系统手册［Z］.2008.
［2］吴中俊，黄永红.可编程序控制器原理及应用［M］.北京:机械工业出版社，2004.
［3］孙志强，韩李利.ZJ19 型卷接设备电器维修［M］.郑州:河南科学技术出版社，2014.