PLC在气动计量系统改造中的应用

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在工业生产中.经常会碰到要对传送带上连续供给的粒状物料进行计量、并按-定质量分装的问题 。

图 1就是这样-套气动计量装置，典型的气动回路如图2所示。当计量箱中的物料质量达到设定值时，要求暂停传送带上物料的供给。然后把计量好的物料卸到包装容器中。当计量箱返回到图示位置时后，物料再次落人计量箱中-始下-次的计量。

图 1 气动计量装置示意图收稿 日期 ：2013-02-20作者简介：张 日fi：(1980-)，男，内蒙古凉城人，讲师，硕士，主要研究方向为现代机电工程设计与控制。

1-高压减压阀 2-低压减压阀 3-二位三通气动换向阀4-三位五通电磁换向阀 5、6-二位四通气动换向阀 7-顺序阀8、9、10、15、16-单向节流阀 11、12、13-二位三通行程换向阀14-三位四通手动换向阀 l7-排气节流阀图 2 气动计量系统的典型 回路装置的动作原理如下：气功装置在停止工作-段时间后.因泄漏气缸活塞会在计量箱重力的作用下缩回 因此首先要有计量准备动作使计量箱到达图示位置。随着物料落人计量箱中，计量箱的质量不断增加，气缸 A慢慢被压缩 计量的质量达到设定值时，气缸 B伸出。暂时停止物料的供给。计量缸换接高压气源后q液压 气动 与密 封/2013年 第 05期伸出把物料卸掉。经过-段时间的延时后，计量缸缩回，为下次计量做好准备 。

1 改造后气动计量系统1.1 气动回路组成及工作原理原典型气动计量系统的气动元件较多，控制逻辑复杂，维护不便5J。改造后的气动控制回路组成如图 3所示，三位五通双电控电磁换向阀 7用来切换计量缸A伸出与缩回动作，YV1得电计量缸 A伸出，YV2得电计量缸A缩回.单向节流阀 8、9分别可以调节计量缸A的伸出速度与缩回速度。二位三通单电控电磁换向阀可以实现系统的高低压切换，YV3得电后气源经低压减压阀4进入三位五通双电控电磁换向阀7，YV3失电后气源经高压减压阀 5进入三位五通双电控电磁换向阀7。同时气动系统计量时用低压，计量结束倾倒物料时用高压。二位五通单电控电磁换向阀 16的电磁铁YV4得电时.低压气源进入止动缸 B无杆腔实现止动缸 B伸出；YV4失电时，低压气源进人止动缸 B有杆腔实现收回。单向节流阀 14、l5分别可以调节止动缸 B的伸出速度与缩回速度。压力开关 10用来监视止动缸B是否伸出到终点位置。

11 121-电源 2-空气压缩机 3-气 动三联件 4高压减压 阀5-低压减压阀 6-二位三通单电控电磁换向阀7-三位五通双电控电磁换向阀 8、9、14、15-单向节流阀1O-压力开关 1 1-卸料位行程开关 l2-装料位行开关13-满料位行程开关 l6-二位五通单电控电磁换向阀图 3 改造后的气动计量系统控制回路根据气动计量装置的工作要求对气动计量系统的动作顺序进行了划分并制定了现场器件的得电顺序表，如表 1所示。 。

1.2 气动计量系统 PLC控制根据气动计量系统的功能要求，将程序的设计分成几大拈：主程序，初始化程序、I/O配置程序、Step0-Step6子拈、Judge0-Judge6判断指令 ，其中 Step0-Step6子程序的执行分别是由Judge0-Judge6的信号指令来引导同，如图 4所示。

表 1 气动计量系统现场器件得 电顺序表图 5中显示改造后的气动控制回路的输入信号为：料斗卸料位行程开关 11触发信号 XC11emp、料斗装料位行程开关 12触发信号 XC12ing、料斗满料位行程开关 13触发信号XC13ful、气缸 B伸到位压力开关10触发信号 KPB、复位至Step0按钮 SB1、程序状态切换到 Stepl按钮 SB2。输出信号为：气缸 A伸出信号YV1 Aout、气缸 A收回信号 YV2-Ain、气缸 A高低压切换信号 YV3-Ach、气缸 B动作信号 YV4Bdo、气泵启动信号Pre、传送带启动信号 Mot。这些输入输出信号与PLC的联系是通过中间寄存器实现的[51，相应的PLC输入输出信号地址见表2。

2 两种气动控制回路的比较(1)原气动回路中，计量箱进入卸料位、装料位 、满料位后进-步的行程动作是由机械式行程阀 11、12、13的切换完成的。而改造后的气动控制回路则是通过行程开关 11、12、13与计量箱上相应的凸块接触时产生的信号来实现的。

(2)原气动回路中，计量箱卸料完成后的延时动作是由单向节流阀 10和气容 C等组成的延时回路实现的。而改造后的气动控制回路则是通过 PLC的内部定时器来完成。

(3)在整个动作过程中，计量和倾倒物料都是由计量缸 A完成的，所以回路采用了高低压切换回路 ，计量时用低压，计量结束倾倒物料时用高压。如图2所示，在原气动回路中，止动缸 B运行至行程终点时无杆腔压力升高，顺序阀7打开，A缸主控阀4和高低压切换阀3被切换，高压空气使计量缸 A外伸。而在改造后的Hvdraulics Pneumatics＆ Seals/No.05.2013初始化程序 ：启动气泵 启动传送带电机、复位所有电磁阀，步控寄存器初始化为 0Io配置：建立外围接点与中间寄存器的联系step0：按钮 SBI点动触发，缸 A驱动料斗运行至卸料位，缸B运行至伸出位主程序：启动初始化程序、引导 Io配置子程序.配置步控寄存器Judgel：按下SB2后，程序运行状态切换至 Steplstep6：料斗回退到装料位，步控跑回 Step2，重新开始循环，同时重新切回高压回路Judge6：延时5s磊 束后进入Step6 step5：料斗到卸料位后，延时5秒l：料斗收回至装料位JudgeO：按钮 SB1按下后，程序复位，跳转至StepOJudge5：缸 A伸出到位(料斗卸料位进入 Step5Iudge2：缸A收回到装料位后，程序进入 Step2step4：气缸 A伸出驱动料斗向前卸料p2：运行至回收， 等待装料满Judge3：当料斗满后进入 Step33：满料后气缸 B伸出udg4：气缸B伸位后进入Step，1图 4 基于西门子 PLC的气 动计量 系统程序设计流程表 2 l/O 分配表气动回路则是通过压力开关 10监视止动缸 B达到行程终点时压力的升高来完成的，如图 3所示。

3 结论原典型气动回路的气动元件较多，系统的可靠性不好，故障的检查不容易实现，在对传统气动计量系统进行简化改造的基础上 ，依据动作指令进行拈化程序流程设计而编制出程序不仅编程思路清晰，而且也便于调试。为气动计量系统的可靠运行提供了良好的保障。

24Vo---- YvLAout(气缸 A伸出YV2in(气缸 A缩回YV3ch(气缸A换路YV4 Bdo(气缸B动作pre(气泵启动Mot(传送带启动OVOVXC1Lemp(行程开关 11)XC12ing(程开关12)XCI3 l(行程开关13)KP- B(压力开关 lo)SB1(复位)SB2(程序运行状态切换至Step1)图 5 西 门子 S7-300外 围接线图