基于PLC的臥式螺旋離心機(jī)控制系統(tǒng)

2018-07-12 17:36:39 點(diǎn)擊量：

作為國民生產(chǎn)中的重要設(shè)備,臥式螺旋卸料離心脫水機(jī)在化工、環(huán)保、國防等行業(yè)中占有很高的地位。臥式螺旋卸料離心脫水機(jī)工作時(shí),其啟動控制、保護(hù)、自動監(jiān)護(hù)、轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速及其與螺旋輸送器之間的速差,都是離心機(jī)很重要的性能。目前多數(shù)離心機(jī)仍由繼電器控制,采用有級調(diào)速,離心機(jī)工作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)單一、設(shè)備故障率較高[1,2]。
    本研究主要介紹了采用PLC控制和變頻器調(diào)速的臥式螺旋卸料離心脫水機(jī)。
    1　離心機(jī)工作原理
    臥式螺旋卸料離心脫水機(jī),如圖1所示。其工作原理是將待分離的物料經(jīng)進(jìn)料管送入高速旋轉(zhuǎn)的離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓中,固體在離心力的作用下沉降到轉(zhuǎn)筒的內(nèi)壁,而澄清的液體則通過后端的溢流口流出。!螺旋輸送器和轉(zhuǎn)鼓的相對速差則會對沉降在轉(zhuǎn)鼓內(nèi)的固體產(chǎn)生一個(gè)推進(jìn)的輸送力,在離心力的作用下從排渣口排出機(jī)外[3]。臥式螺旋卸料離心脫水機(jī)工藝過程分為:進(jìn)料、離心、卸料和清洗。
    2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.1　硬件設(shè)計(jì)臥式螺旋卸料離心脫水機(jī)主要由轉(zhuǎn)鼓、螺旋輸送器、可調(diào)溢流堰板、驅(qū)動電機(jī)、控制系統(tǒng)等組成。
    工作時(shí),離心機(jī)轉(zhuǎn)鼓與螺旋輸送器同向高速旋轉(zhuǎn),但螺旋輸送器的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速之間存在轉(zhuǎn)速差,其值為轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速的0 2%～3%[4]。轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)速以及與螺旋推料器之間的差速,決定著物料的分離效果和產(chǎn)量等指標(biāo),是離心機(jī)很重要的可變參數(shù)。而對離心機(jī)轉(zhuǎn)速的控制實(shí)際上就是對電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制[5]。螺旋輸送器控制有兩種控制方案可選:①開環(huán)方案。
    在螺旋送料器變頻器的轉(zhuǎn)矩輸出端接電壓表,操作者根據(jù)電壓值的變化改變螺旋送料器的轉(zhuǎn)速。在這一方案中,可以通過PLC的數(shù)據(jù)設(shè)定單元改變螺旋送料器的轉(zhuǎn)速,或者將PLC的A/D板接電位器,通過改變電位器阻值,使螺旋送料器的轉(zhuǎn)速改變。②閉環(huán)方案。由PLC的A/D板采集螺旋輸送器變頻器的轉(zhuǎn)矩輸出端信號,根據(jù)測得的設(shè)定轉(zhuǎn)矩值與當(dāng)前轉(zhuǎn)矩值的差值,通過控制算法對螺旋送料器的轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。在此系統(tǒng)中采用閉環(huán)方案,手動調(diào)節(jié)和自動運(yùn)行之間實(shí)行無擾動切換,保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
    系統(tǒng)采用光洋公司DL06系列可編程序控制器控制,可對加料、過濾、卸料、軸承溫度、轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器的電壓進(jìn)行全程監(jiān)護(hù)。離心脫水機(jī)采用PLC+FO-4AD2DA-2型A/D模塊、變頻器進(jìn)行調(diào)速,通過電壓來控制變頻器的頻率,變頻器采用SAMCO公司的SPF系列變頻器,功率為7.5kW。
    PLC外部硬件配置圖,如圖2所示。由開關(guān)量輸入單元與指令元件、檢測元件連接,實(shí)現(xiàn)操作者對離心機(jī)的運(yùn)動控制和對離心機(jī)狀態(tài)的檢測;將開關(guān)量輸出單元和開關(guān)量控制的執(zhí)行件(電磁閥、接觸器、繼電器)連接,實(shí)現(xiàn)所要求的控制動作。螺旋輸送器變頻器的外部接線,如圖3所示。
    2.2　軟件設(shè)計(jì)
    控制系統(tǒng)的主控流程圖,如圖4所示。采用KOYO公司特有的級式編程方法進(jìn)行編程,可以按照功能模塊分別設(shè)計(jì)。主要包括初始化設(shè)定,進(jìn)料、分離、清洗控制程序,自動控制程序等。
    當(dāng)系統(tǒng)完成自動啟動過程后,如果選擇“自動運(yùn)行”,則轉(zhuǎn)鼓和螺旋輸送器的轉(zhuǎn)速會在當(dāng)前速度控制電壓的控制下保持不變,從而完成污泥的脫水分離卸料工作。如果選擇“手動運(yùn)行”,則讀出輸送器/轉(zhuǎn)鼓的速度控制電壓和輸送器/轉(zhuǎn)鼓的速度調(diào)節(jié)旋鈕電壓信號。對出料器/滾筒速度調(diào)節(jié)旋鈕電壓采樣兩次,分別比較兩次讀出的出料器和滾筒手動調(diào)節(jié)信號,計(jì)算滾筒速度控制電壓及出料器控制電壓,得到離心機(jī)/滾筒控制電壓的輸出,從而完成污泥的脫水分離卸料工作。
    程序設(shè)計(jì)中采用的安全保護(hù)有:轉(zhuǎn)速檢測、電機(jī)過載過熱保護(hù)、轉(zhuǎn)鼓/輸送器過載、故障保護(hù)、系統(tǒng)故障保護(hù)等。
    3　結(jié)束語
    本研究采用PLC技術(shù)改造了控制系統(tǒng),大大提高了臥式螺旋卸料離心脫水機(jī)的可靠性、穩(wěn)定性和自動化程度,實(shí)現(xiàn)了較復(fù)雜的控制。采用變頻器實(shí)現(xiàn)了無級調(diào)速,使離心機(jī)的調(diào)節(jié)變得便捷,整個(gè)系統(tǒng)啟動平穩(wěn)、操作方便簡潔。克服了離心機(jī)工作轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)單一、故障率高等缺陷。