基于PLC和变频器技术的清洗干燥机控制系统技术改造

基于PLC和变频器技术的清洗干燥机控制系统技术改造

张淑英

张淑英（清远市技师学院广东清远511500）

摘要:应用PLC和变频器技术对企业清洗干燥机控制系统进行技术改造，有效地提高了设备的可靠性、安全性、稳定性和产品质量，大幅度降低了设备故障率，达到了增收节支的改造目标。

关键词：PLC变频器清洗干燥机自动控制技术改造

2008年6月，笔者带学生到一家校企合作企业实习期间，了解到该企业的一台清洗干燥机控制系统十分落后，故障率高，产品质量差，生产效率低，维修费用大，急需进行技术改造。应该企业领导的请求，笔者承担了该设备的技改设计任务，主持并制定了技改方案，采用PLC、变频器和触摸屏技术对设备进行自动控制，有效地提高了产品质量，达到了增收节支的改造目标。现结合设备技改实践合作进行一些探讨，以就教于同行。

一、清洗干燥机的主要问题

该套设备由清洗机和干燥机两部分组成。清洗干燥产品时，上料转筒转速的调整依靠人工改变链轮来调节，清洗缸内清洗液温度和预干燥区内的空气温度则依靠人工调整蒸汽管阀门来实现，往往难以有效控制，反应迟钝。干燥机的温度、湿度控制也靠人工手动控制，凭经验操作，既无自动运行，也无故障报警功能和温度显示功能。因此整套设备故障率高，生产效率低，产品质量问题多，洁净度、干燥度达标率低，往往影响下一工序无法正常进行，延误了生产。由于4个清洗缸的温度指示用指针式温度表显示，需要专人不断巡视各温度表，随时对蒸汽阀进行调节，而转筒的调速则需要停机，由几个工人调整改变链轮大小来调节，不但需要多个工人操作，耗费劳力且难以有效控制，以致产品达标率低。

二、技术改造方案

具体方案如下：

控制系统结构及控制要求：清洗干燥机控制系统设置自动挡/手动挡切换，其中的手动挡一般是在调试机和检修测试时使用，自动挡是日常批量生产时使用，机器按工艺要求，根据PLC程序自动工序。上料速度通过变频器设定参数达到要求的转速，清洗缸水温、预干燥区及干燥转筒内的温度均通过人机界面设定参数使其达到要求的水温或空气温度，湿度控制由湿度感应器连接特殊模拟量模块将信号传到PLC中，经浮点运算、比较判断输出，使排气风机高速或中速运行，从而达到自动控制干燥转筒内的湿度。4个清洗缸由缸内的热电偶将感应到的实时温度信号经模块转换送到PLC内，根据程序运行，再与给定值相比较来开关电磁阀，由电磁阀通过压缩气推动蒸汽阀动作，从而控制水温和干燥区域的空气温度。干燥机通过电加热器烘干转筒内的干燥剂，干燥剂与产品混合在一起接触摩擦从而烘干产品。其控制方式是：热电偶连接到温度模块，将信号传到PLC内部，经程序运行与给定值进行比较，低于设定值即输出信号，使固态接触器通电闭合，加热器得电工作。当检测温度大于设定值时，则停止输出，使加热器断电停止加热工作，从而达到自动控制转筒内的温度，使其温度保持在恒定范围内。

干燥机转筒内的空气湿度控制由排风电机来实现，湿度变送器将信号接到模拟模块内，再连接到PLC，经程序运行，浮点运算实时值与给定值进行比较，输出信息控制变频器使其按设定的频率运行控制风机的转速，把转筒内的湿空气排出转筒外，使其达到生产工艺要求的湿度。

系统内任一电机、风机、水泵、变频器等出现故障时，或线路过流、短路，系统都会报警，自动运行停止，在触摸屏上会显示具体的故障内容，外部指示黄灯亮，故障排除后，需人工复位，才能继续自动运行。当急停开关按下时，系统立即停止任何工作，同时红色报警灯亮。当料斗缺料时，蓝色报警灯亮，系统不能再自动程序运行。

三、系统主电路及PLC控制电路设计

为确保安全性、可靠性和稳定性，控制系统主电路的外电总开关及每台主机、风机、水泵都设置独立的与电机相匹配的自动保护断路器。控制电源采用直流24V电源。

改造后的控制系统由三菱FX2N-80MR-D型PLC1台、三菱FR-E740-7.5K-CH型变频器2台、三菱FR-E740-2.2K-CH变频器1台、三菱FR-E740-0.75K-CH变频器1台、FX2N-4AD-TC温度模块2个、FX2N-4AD湿度模块1个、A940触摸屏1个、三相异步电动机7台，以及其它电气配套产品组成。本人设计的系统主电路及PLC外部电路如图1和图2所示。

五、PLC程序设计

笔者设计的PLC程序如图5所示（由于篇幅有限，仅列出开头一部分程序）。

六、使用效果及体会

设备经技术改造后投入运行，经一年多来的使用表明完全达到了设计要求，系统安全、稳定，可靠性高，生产效率高，产品质量稳定达标，而且减少了操作工人的数量和劳动强度，大大降低了维护费用，达到了增收节支的目标。

设备改造运行后，解决了原来经常出现故障而停机紧急维修、耽误生产的现象。由于上料电机清洗和干燥转筒使用变频器调速，实现了在同一套设备上用很短的时间改变参数设定就可以清洗干燥多种不同的产品，极大地提高了机器生产适应范围和生产效率。通过变频器软启动和软停止，运行平稳，减小了因直接启动造成的冲击，减少了轴和轴承的磨损，延长了机器使用寿命。此系统改造后至今运行稳定，功能更完善，线路更简洁明了，完全达到了技改预期目标，使用厂家非常满意。

参考文献

[1]郑卫东变频调速技术在泵类设备运转中的应用[J].数字技术与应用，2011年，6期。

[2]苗荣霞谭宝成基于PLC和变频技术的控制系统[J].科学技术与工程，2010年，16期。

[3]李金热变频调速器在机械式压制设备上的应用[J].变频器世界，2011年，6期。