【可编程控制器在矿石拣铁装置中的应用】可编程控制器

　　摘要:介绍了可编程控制器的发展、原理及在唐钢炼铁厂一号高炉运矿皮带矿石拣铁设备控制系统中的应用。 　　关键词:可编程控制器 金属探测器 矿石拣铁 电磁吸盘 PLC
　　
　　1 概述
　　 可编程序控制器(简称PLC)是一种数字运算操作电子系统,专为在工业环境应用而设计的,它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算数操作等方面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。近年来,随着我国钢铁行业飞速的发展,生产工艺不断优化,设备装备水平不断的提高。PLC以其体积小、重量轻、编程操作简单、修改程序方便、抗干扰能力强、适合工作在生产现场等诸多优点,而被应用到各个领域。
　　
　　2 PLC工作原理
　　2.1 PLC工作方式
　　 PLC的用户程序由若干条指令组成,依次存放在程序存储器中。PLC工作时,总是从第一条指令开始,按照用户程序所固有的顺序逐条执行,直至用户程序结束,然后再返回第一条指令,开始新一轮的程序执行过程。程序的每一次执行过程称为一次扫描过程,所用的时间称为扫描周期或工作周期。PLC的工作过程就是这样周而复始的顺序扫描过程,简称为扫描工作方式,而这种周期性的顺序扫描是PLC特有的一种工作方式。
　　 在每个扫描周期内,PLC除执行用户程序外,还要完成其他处理工作,如输入采样、输出刷新、通信处理和系统自检等。
　　2.2 PLC的输入/输出形式
　　 PLC的输入/输出形式有两种,一种是集中输入/输出方式,一种是立即输入/输出方式。
　　 集中输入是指每个扫描周期开始时对所有输入信号的采样过程;集中输出方式是指在用户程序执行结束后刷新所有输出的过程。每个扫描周期内的输入采样和输出刷新阶段使用的就是集中方式。
　　 PLC允许采用立即输入/输出指令的方式直接从输入端子采集信息,或将输出结果立即进行刷新。
　　2.3 PLC的响应时间
　　 从PLC输入端某输入信号发生变化,到输出端对该输入的变化作出反应的时间称为响应时间,或称滞后时间。PLC循环扫描地工作原理,必然导致输出对输入的响应滞后,这种滞后现象会影响系统的实时性。产生响应滞后的因素主要有1)输入延迟2)输出迟延3)PLC的循环扫描方式4) PLC的输入/输出方是式5)用户程序的排列顺序。
　　
　　3 矿石拣铁装置的控制工艺流程
　　 矿石拣铁装置是一套综合的设备,它由金属探测器、传感控制器、电磁吸盘、分离平台、除铁斗、行走小车机构、金属机构支架和电气控制系统的组成。电磁吸盘待命位置是运矿皮带上方,运行中皮带运矿料穿过拣铁探测器,拣铁探测器检测到矿料中有铁,发出拣铁信号,送入电器部分(根据皮带的速度和拣铁探测器至电磁吸盘之间的距离及带速计算出的调整时间为吸铁时间)经电气控制系统中的时间继电器吸铁时间后,给出电磁吸盘的得电指令,使电磁吸盘得电而吸铁(如果吸铁时间调整准确电磁吸盘能准确的把铁和矿同时吸起来)吸铁后小车带动电磁吸盘移动到卸料斗,电磁吸盘失电,并返回原位置等待下次来铁。拣铁装置工艺流程图如图1所示。
　　3.1矿拣铁电气动作流程
　　 金属探测器检测到矿料中有铁,发出拣铁信号,吸铁时间到发吸铁指令,电磁吸盘得电(直流290V)矿铁同时吸,延时0.5秒移动小车带动电磁吸盘移动至分离台,来限位信号后,电磁盘失电。延时0.5秒,给电磁盘加反向电压(直流60V)反向去磁(此时铁和矿料同时落下),去磁完毕,延时0.5秒给电磁盘加正向电压,(直流60V)吸铁后,移动小车至卸铁斗,来限位信号后,电磁吸盘失电卸铁,延时0.5秒给电磁盘加反向电压(直流60V)反向去磁,去磁完毕后小车移至分离台,来限位信号后,给电磁盘加正向电压(直流290V)吸矿料,延时0.5秒,小车移至皮带上方,来限位信号后,电磁吸盘失电,延时0.5秒反向去磁,矿料返还皮带,完成一个工作循环。
　　3.2计算吸铁时间
　　 根据皮带带速2m/秒,电磁吸盘有效吸铁半径0.4m拣铁探测器至电磁吸盘中心的距离5.2m,接触器的动作时间0.05秒,继电器的动作时间是0.03秒,来铁信号送PLC,PLC来控制吸铁时间,时间到,PLC发出吸铁指令,需要经过一个继电器动作,带动一个继电器动作,使电磁吸盘距矿料的距离为0.25m。 得:铁块从拣铁探测器――电磁吸盘所走的时间为: 5.2/2=2.6秒
　　铁经过电磁吸盘的有效半径所用的时间为: 0.4/2=0.2秒
　　估算电磁盘的吸铁速度为: 6m/秒
　　电磁盘吸铁用的时间为: 0.25/6=0.04秒
　　吸铁时间内皮带走的距离为惯性距离: 0.04×2=0.08秒
　　惯性时间为: 0.08/2=0.04秒
　　吸铁时间=铁块从探测器到电磁吸盘所走的时间―接触器动作时间―惯性时间2.6-0.05-0.03-0.04=2.48秒
　　 铁经过电磁吸盘有效吸铁半径所用的时间可作为吸铁时间的公差,经过时间=2.48±0.2秒
　　3.3可编程序控制器PLC的选择
　　 本系统选用西门子PLCS7-200系列,CPU214型,PLC定货号为214-OBA-OAH。PLC扩展模块为EM223,订货号为223-IBH23-OXA。CPU供电24V,输入16×24VDC,输出10×24VDC。其基本指令处理速度为每条指令执行的时间0.7μS,程序容量为4K。S7-200利用中断功能可以实现拣铁装置在任何情况下可以紧急停车,保证安全第一。应用PLC对检测信号,外部输入数据和控制信号进行处理,实现了小车行走、电磁吸盘的自动控制。采用了西门子S7-200PLC及相应的控制软件,构成了一个工业标准柜,充分展现了PLC及其软件对各种不同类型设备的信息传输控制技术。
　　
　　4 结语
　　 PLC内部时间继电器精度为0.001秒,能满足控制要求,能处理较复杂的工艺流程,速度快、可靠性高,而且具有较大的灵活性,吸铁准确无误,而且不再有矿料的丢失,故障率很低。
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