智能废料处理设备的控制系统的设计

摘要：固废处理行业具有环保+循环经济减排属性，废料处理设备主要是变废为宝，处理一些金属边角料，将其压缩成几何形状然后打包运输，可节约金属原材料、运输的人力和成本。平常切割金属后留下的金属边，因为其不规则的形状导致将其放在金属回收堆或者垃圾处理都合适，而且金属尖锐容易出现安全问题。智能废料处理设备在碳中和工业中占有重要地位，减少了冶炼金属产生的二氧化碳。智能废料处理设备采用节能的液压传动完成驱动，全过程用PLC自动控制。该设备将成为碳中和背景下环保行业的新型设备。

关键词：碳中和 PLC 液压系统

一、废料处理设备的结构设计

废料处理设备是‘碳达峰，碳中和’工业生产必不可少的智能机械装置，构建新型的液压自动化控制系统。按照主机部分可以分为六部分，分别为机体、锁紧机构、机盖、侧门、主缸、侧缸。

废料处理设备的核心是动力系统，动力系统由液压驱动。动力系统由七个部分组成，分别是油箱、油泵、控制阀、电气系统、管道系统、电控箱、电机组。

工作主要过程如下：物料从运输带运输达到压缩箱内，输入信号传递给PLC，PLC控制液压缸运动，主压头进行加压，将物料压紧进行一级二级压缩。压缩完成后打开边门，压缩过后的废料块在压头卸荷后的压力下随着运输带通过边门，然后侧门打开。金属废料就完成了一次工艺压缩流程，废料形成束块，滤渣滤液流出。其步骤如下：

1、加入物料，盒盖封箱，形成封闭环境，使物块开始压缩，机盖盖上旋转的过程能使物料进行初次压缩，废料处理设备的室内高度就为物料压缩后的束块（完成压缩的物料快）高度。

2、第一级压头加压，对横向方向持续加压。压头行程有限位开关，就是物料到达束块宽度的位置时停止，完成第二次压缩。

3、第二级压头加压，对竖向方向持续加压。在高压环境中继续加压，进行再次的压缩，对束块进行第三次压缩，使其能够成为密度较低的束块，当达到最高压力时停止压缩。

4、压缩完成后开启侧门，使束块能够从压缩室出来，卸荷后打开出包门，束块就能通过卸荷后的压力通过侧门。

5、侧门关闭，机盖打开，这次的物料压缩工作结束，准备进行下一次的物料压缩。

二、控制系统的设计

废料处理设备采用液压传动作为动力，液压泵用节能、平稳的横压柱塞泵。系统由调压、卸荷、调速、顺序等回路组成。液压系统如图1所示。

三、PLC系統设计

该设备动作如下：运输带送料主液压缸开始快速压缩主液压缸慢速下压物料压缩完毕后主液压缸快速返回推料液压缸推出物料推料缸返回运输带运走物料。根据工况及I/O点数、储存量和特殊功能、系统复杂性和控制输入输出的点数选西门子S7-200。

设计的控制有手动控制和全自动循环两种控制方式。

1）手动控制方式：每个按钮单独控制一个阶段，方便查找故障问题和定期的维护维修工作。

2）全自动控制方式：只需按启动键和停止键即可完成整个运动的过程，按下启动按钮以后，在设定的次数以内进行工作，或者不停的进行工作，直到按下按钮。

设计的控制系统拥有手动控制和全自动循环两种控制方式，如图2所示。

图中设计了基本的启动按钮、停止按钮、总电源开关按钮、主缸伸缩和收放的按钮、单步控制其行动、急停按钮等。当按钮按下之后会在相应的灯处亮起已确认功能是否启动。在紧急状态还可以按下急停按钮停止整个液压缸的动作。

四、结语

废料处理设备是集成了机电液一体化的智能自动化设备，相互控制相互驱动。利用废料处理吸收二氧化碳，符合国家的环保政策。采用PLC控制废料处理设备能够非常有效的控制，并且使用液压驱动的话能具有很好的传动稳定性，高效率、低功耗、自控化、监控一体。该系统采用了节能环保系统，体积小，精度高，相应快。

参考文献：

[1] 张利平.液压传动系统及设计[M]. 北京：化学工业出版社，2005.

[2] 张淑灏，曹胜敏.基于S7-1200PLC的金属打包机控制系统研究[D].唐山学院学报，2019.

[3]张斌. 基于PLC控制的液压打包机在铝加工行业的应用[D].北方工业大学，2010.

作者简介：

周小鹏（1970—），男，汉族，重庆合川区人，重庆科技学院 副教授硕士，主要从事液压控制系统的科研、教学工作。