纤维板生产线热压机电气系统的PLC改造

姜 娟，赵敏玲，方官丽

（青岛滨海学院，山东 青岛 266555）

0 引言

热压机是纤维板加工过程中必不可少的设备，其根据半成品材料的不同厚度，在一定温度下进行多次加压成形。为提高生产效率，同时保证压板质量，需要根据压力大小精确控制保压时间。继电－接触器控制系统中采用时间继电器控制保压时间，误差较大，且灵活性差，采用PLC进行改造之后可以对时间进行精确控制，并且灵活可调。

1 纤维板热压机工艺流程

某纤维板生产线由装板机、热压机和卸板机组成。开始时，将板材上升到标准层数，之后推板装料器将全部半成品推入热压机。热压机闭合后，油泵供油开始，使热压机压力逐步升高，到达某一值之后低压油泵停止供油，高压油泵继续供油，直至压力达最大值之后高压油泵才停止共油，进入保压状态。保压过程中通过压力表测控压力，充压泵反复充压以保持压力稳定。热压机压板成形后自动下降，使各层成品分离。卸板机将成品从热压机推出，拉板取料器将全部成品拉入卸料罐笼，由成品取出器选出第一块成品，罐笼自动下降，成品一张张输出。热压机是纤维板生产线的关键设备，其电气控制系统除了完成上升、下降程序控制之外，主要是实现如图1所示的热特性曲线控制，即根据压力大小精确地控制时间t1、t2和t3的数值，以保证热压机的压板质量。

2 热压机电气控制系统分析

2.1 继电－接触器控制系统分析

根据继电－接触器控制电路及控制要求可知，电气控制系统主要实现以下控制：①升降台升降控制；②压力控制；③限时（即t1、t2和t3）控制。其中限时控制是保证压板质量的关键。

继电－接触器控制系统中，采用空气阻尼式时间继电器KT1、KT2和KT3控制时间，动作误差较大，所以t1、t2和t3的数值漂移也很大，致使热特性曲线不稳定，严重影响了压板质量。为此，对关键设备热压机的电气控制系统进行了PLC改造，采用PLC控制可以根据要求精确控制t1、t2和t3的数值，并且可以根据实际情况随时调整。

图1 热特性曲线

2.2 PLC程序设计

首先进行I/O分配，原继电－接触器控制线路图中的按钮，如行程开关、接触开关、压力开关、热继电器触点等都是PLC的输入信号，经确定共15个输入点；交流接触器线圈KM1～KM4和电磁阀线圈YA1～YA3等是PLC输出的控制对象，共7个。电气控制系统选择日本三菱电机公司的FX2N－48MR型PLC，它包括24个输入点和24个输出点，能满足热压机电气控制的需要。PLC外部接线图如图2所示。

原继电－接触器控制电路中的中间继电器KA1～KA5以及时间继电器KT1～KT3由PLC中的辅助继电器M和定时器T代替，这样控制系统中间过渡和状态转换均由软元件通过编程代替，提高了控制系统的可靠性。

PLC控制梯形图部分程序如图3所示。

3 模拟调试

GX Developer是一个功能强大的PLC开发软件，具有程序开发、监视、仿真调试以及可编程控制器CPU的读写等功能。梯形图编辑完成后，选择“梯形图逻辑测试启动”来模拟PLC实物的运行界面。梯形图逻辑测试启动后，在RUN状态下，系统开始扫描和执行程序，常闭触点均变为蓝色，在仿真过程中所有导通的元件都会变成蓝色。选择需要闭合的常开触点，在“软元件测试”对话框中点击“强制ON”，则可以观察仿真的整个运行过程，如图4所示。仿真结果显示程序执行结果符合控制要求。

图2 PLC外部接线图

图3 PLC控制梯形图部分程序

4 结论

结合热压机的工作特点，在分析热压机工作过程的基础上对其电气控制系统进行了PLC改造，改造后的控制系统能够精确保证加压时间，并且随时可以根据实际情况进行调整，从而保证了压板质量。经过模拟仿真，程序运行可靠，达到了设计要求。

图4 梯形图逻辑测试过程

［1］刘增善.PLC控制系统的可靠性设计［J］.工业控制计算机，2004，17（7）：37-39.

［2］郭燕.电气控制与PLC应用技术［M］.北京：北京大学出版社，2012.

［3］刘丽华，李笑.基于PLC与触摸屏的玻璃清洗机控制系统设计［J］.制造业自动化，2008，30（6）：58-61.

［4］刘福禄.现代电气控制技术［M］.大连：大连理工大学出版社，2011.