袋装聚合物自动上料装置控制系统设计与开发

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针对三次采油用袋装聚丙烯酰胺干粉 (简称干粉)人工上料时存在的劳动强度大及粉尘污染 ，严重影响工人降等情况，设计制作了袋装聚合物自动上料系统 J。袋装聚合物 自动上料装置结构复杂，为了提高袋装聚合物上料装置的自动化程度，使设备操作简便、安全可靠，故设计和研究袋装聚合物 自动上料装置控制系统具有重要的意义。

1 工作原理及控制要求袋装聚合物自动上料主要由提升、推袋、切袋、倒料、出袋、传送等工序组成。主要工序为：① 通过提升机将料袋提升到指定高度；② 推袋气缸将料袋推人破袋机构中；③ 切袋机构将料袋从中间破开；④ 通过倒料机构的翻转将干粉倒尽；⑤ 空袋自动落到空袋处理装置上，经过空袋处理装置将空袋推出装置外部；⑥聚合物落人大料仓底部，通过左右两个螺旋输送机将其输送到两条注聚生产线。

袋装聚合物自动上料装置控制系统分为自动和手动两种状态。自动作为操作工正常的加料用，手动作为在调试和异常情况处理之用。在 自动控制时，如果提升机若不在最下端，按下启动按钮，提升机将先运行到最下端，这时，上料托盘伸出，将料袋放人上料托盘收回，电梯开始上升。等电梯再次下降到最下端时，上料托盘伸出，放人下-袋，上料托盘收回，电梯上升，如此反复。当出现紧急情况时，按下急停按钮，将 自动/手动旋钮打在手动挡，根据实际情况调节各旋钮，使装置恢复到正常状态。大料仓有料，左小料仓没满，左螺旋输送机工作；大料仓有料，右小料仓没满，右螺旋输送机工作；大料仓满，则大料仓满指示灯亮，同时蜂鸣器响，系统暂时停止工作。为了防止装置各功能部件的干涉，当切刀移动时，料袋翻转必须在收回状态且气爪必须在伸出状态；空袋出仓时，必须先将侧门打开，当空袋出仓推板返回后，再将侧门关闭∝制系统的控制流程如图 1所示。

2 气压传动控制系统设计袋装聚合物 自动上料装置的气动控制系统主要有空气压缩机、气动三联件、装有二位五通电磁换向阀的7联集装阀、调速阀和各种气缸组成，如图2所示。为了使各执行元件运动平稳，各气缸都装有调速阀 。

气动控制系统的工作过程如下：在工作的初始状态各电磁阀都处于失电状态。YA0得电时，上料托盘伸出，将料袋放人上料托盘内，YAO失电，上料托盘收回，将料袋送人提升机内。当提升机将料袋提升到指定高度时，YA2得电，前门打开，YA1得电，料袋进仓气缸伸出将料袋推人破袋机构中，YA1失电，料袋进仓收稿 日期 ：2012-08-29基金项目：天津市科技支撑重点项目(10ZCKFSF01500)作者简介：许光华(1986-)，男，山东莱芜人，硕士研究生，研究方向为机电-体化技术、机器人技术。

68 液压与气动 2012年第12期伸出 .J放入料袋L。---.1塑 !堕l---L- 图1 控制流程图图2 气动原理图气缸复位，YA2失电前门关闭，提升机下降。YA4得电，气爪伸出，将料袋勾祝YA6得电，切刀伸出，将料袋从中间破开，YA6失电，切刀收回。YA5得电，料袋翻转气缸伸出，聚合物开始下落，当聚合物倒尽时，YA4失电，气爪收回，空袋从到料机构 中自由落下。

YA5失电，料袋翻转气缸收回。YA3得电，侧门打开，空袋处理机构将空袋推出装置外部。YA3失电，侧门关闭。如此往复循环。

3 电气自动控制系统设计3.1 硬件 配 置袋装聚合物自动上料装置电气控制部分主要控制7个电机的启停以及各电磁换向阀的换向。提升部分靠卷扬机来实现，当继电器 KA6线圈得电时，KA6的2个唱触点闭合，提升机开始上升，当继电器KA7线圈得电时，KA7的2个唱触点闭合，提升机开始下降≌袋处理装置靠 1个三相异步电动机的正反转来实现，当接触器 KM2的线圈得电时，KM3线圈失电，这时接触器 KM2的主触电闭合，电动机正转带动推板将空袋推出装置外部；KM3的线圈得电时，KM2线圈失电，电机反转带动推板回到初始位置，如图3所示。

其余各电机的启停也都是靠继电器的唱触点的状态来控制接触器的线圈，来达到控制电机启停的 目的。

电磁换向阀靠 PLC的输出点直接控制电磁换向阀的线圈来控制电磁阀的换向使各部分气缸动作。

PLC是袋装聚合物自动上料装置控制系统的核心。根据装置的具体控制要求。PLC共需要 29个输入信号，22个输出信号。故选用 $7-200 CPU 226 DC/DC/DC PLC 24人 16出，直流 24 V供电，并向外提供24 V输出，扩展-个 8入 8出的数字量 I/O扩展拈EM223。PLC部分 I/0地址分配表如表 1所示 J。

3.2 软件设计在实际的工作中，常用的软件实现方法主要有经验设计法、逻辑设计法。根据袋装聚合物自动上料装置控制系统的控制要求采用顺序功能法，并通过V4.0STEP 7 MicroWIN SP6编程软件进行手动和自动两种状态的PLC编程。

手动控制主要靠操作面板和触摸屏中的按钮来实现点对点的控制，-个输入对应-个输出；自动控制时，按下启动按钮，系统根据自动控制程序按照顺序完成所有的功能。在手动状态时，要复位所有 自动子程序中的中间继电器，自动状态时，要复位手动子程序中的中间继电器，部分程序如图4所示。

2012年第12期 液压与气动 692丁n，J 01L3 ，01L3二 02L3- O2NU11 Vl1 W 1 U21 V21 W2 U3l V31 lⅣ31QF1 OF2 OF3fc .、 -I . .、 -j三 I - 广--r- - 广-r-广- rag KA KA2U12 vl2 1 U22 v22，2 u32lv1如1 ～r] I 01 02 03 04KM0 KMl- i - KM2 - j t KA3 砘 2 -' 、 n08 ( l9 Ul3 V131 lⅣl3 U23 V231 V23U33 V33 hw ] 口 口 匕， I l J I I KM0 K Ml KM KM3- - l - w2、 、

因此以Smart 为上位机开发了人机交互界面，通过 通讯协议与 s7. 建立高速无缝的连接，通过组态软件 在计算机上以文字、图表或指示灯等形式监视、修改 内部寄存器的数值及状态，从而使操作人员能够自如地控制机器设备 J。

袋装聚合物自动上料装置用Smart 显示总共完成袋数、本次完成袋数和设定袋数，以及各功能按70 液压与气动 2012年第 12期拖曳系统液压控制鄢华林，赵 瑞，周 超，李亚南，袁 威，姜飞龙Research on Hydraulic Control of Towing SystemYAN Hua.1in，ZHAO Rui，ZHOU Chao，LI Ya-nan，YUAN Wei，JIANG Fei-long(江苏科技大学 机械工程学院，江苏 镇江 212003)摘 要：为了减小深水勘察船在勘察作业过程中受风浪的亿和升沉运动及水下暗流对托体设备的影响，设计了采用负载敏感控制技术，具有被动式波浪补偿的拖曳收放液压系统，并对其恒张力控制、负载敏感控制进行了分析研究。

关键词：液压系统；张力控制；负载敏感；比例多路阀中图分类号：TH137 文献标志码：B 文章编号：10004858(2012 J 12-0070-03引言深水勘察船在海上作业时，船体受风、浪、流、潮的综合作用，会产生纵尧横尧升沉等运动，导致海上作业难以正常工作。拖体-般不带动力，其中搭载了各种海洋探测传感器和水声、光学物理探测传感器，因此保障拖体的安全和探测设备正常工作是拖曳设备的关键。托体收放要保证拖缆的安全，设置拖曳绞车的最大安全张力，海底探测时，保持电缆的张力恒定，使作业装置不受作业平台(船)的影响而基本上保持静止，收稿 日期 ：2012-05-30基金项 目：江苏省研究生科研创新计划项 目(CXLX1 10285)作者简介：鄢华林(1957-)，男，江西高安人，高级工程师，本科，研究方向：电液伺服控制、海洋装备。

钮，如图5所示。Smart 1000内所输入的设定的袋数和总共完成袋数、本次完成袋数的数值分别寄存在寄存器VW14、VW10、VW12内。每加-袋料，增计数器数值增加 1，将计数器的数值存人到 VW10和VWl2中并且显示在 Smart 1000内。当本次完成袋数等于设定袋数时，本班加料工作结束，系统停止工作。

图5 人机界面4 结论袋装聚合物自动上料装置已在胜利油田孤东和孤岛采油厂得到应用，-套系统可供应二条生产线。该装置结构比较复杂，机械动作复杂，联锁环节比较多。

应用表明，采用以PLC为中心的控制系统，很好地实现了上料装置的提升、破袋、传送等 自动控制，自动化程度高，操作简单，控制可靠，提高了上料的效率，减轻了工人的劳动强度。图6所示为袋装聚合物自动上料装置在现场的使用情况。