【文章內(nèi)容簡介】 工業(yè)控制不可確缺少的裝置，被廣泛應(yīng)用在工業(yè)的各行各業(yè)中。根據(jù)國外資料統(tǒng)計，在業(yè)控制中，順序控制是工控 第 8 頁 共 43 頁 不可缺少的一環(huán)，幾乎任何一個過程控制和生產(chǎn)管理都是有步驟地進(jìn)行的，因此都可以采用 PLC 工控中的 80%都由 PLC 來完成。目前國外 PLC 應(yīng)用于自動控制這一領(lǐng)域占 60%，應(yīng)用于數(shù)據(jù)管理占 20%，用于生產(chǎn)管理占 18%，用于人機(jī)接口占 22%。可見對于工控來說 PLC 占主導(dǎo)地位 ,而數(shù)據(jù)處理、 生產(chǎn)管理等目前計算 機(jī)仍是主體。在中國的 PLC 市場中分為大型 PLC，中型 PLC 和小型 PLC 市場。羅克韋爾自動化 Control Logix 占據(jù)著大型 PLC 市場的領(lǐng)導(dǎo)地位，其次是施耐德 Quantum 和西門子 ST400。中型 PLC 市場西門子份額最大，其次是 Omron 和羅克韋爾自動化。三菱、西門子在小型 PLC 市場份額較大。臺達(dá)等小型 PLC 中也有一定的市場。西門子總體市場份額排名第一。 目前， PLC 已成為美國、日本、德國和英國等國家工業(yè)自動化控制的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，它的應(yīng)用幾乎覆蓋了冶金、石油 、化工、建材、機(jī)械制造、輕工、交通、汽車、電力、環(huán)保及娛樂、食品等所有工業(yè)行業(yè)，成為自動化領(lǐng)域最重要、應(yīng)用最多的控制設(shè)備。全球 PLC 發(fā)運(yùn)件數(shù) 1998 年為 1456 萬件， 1999 年為 1620 萬件， 20xx 年達(dá)到 1778 萬件。在 20xx 年發(fā)運(yùn)的 PLC 中，按最終用戶分 :汽車占 23%，糧食加工占 %, 化學(xué)藥品占 %，金屬、礦山占 %，紙漿、造紙占 %，其他占 %。20xx 年 PLC 的銷售額在控制市場份額中超過 50%。 20xx 年， PLC 的 國內(nèi)市場銷售達(dá)到 60 億元，其中進(jìn)口約占 60%左右國內(nèi) PLC 的年均需求增長率為 15%，以滿足石油、化工、電力及市政等行業(yè)技改的需要。 下面以汽車行業(yè)為例，介紹 PLC 的具體應(yīng)用。 采埃孚轉(zhuǎn)向泵金城有限公司投資的轉(zhuǎn)向泵自動裝配線采用 S7200 PLC 設(shè)計的一種程序控制系統(tǒng)，結(jié)合 Kistler 的 CoMo IIS 智能測量儀表，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對壓力和位移的高精度實(shí)時監(jiān)控，保證了汽車轉(zhuǎn)向泵的高質(zhì)量裝配要求。與 20xx 年成功投入生產(chǎn)。奇瑞公司鑒于一期工程采用羅克韋爾自動化公司 AB 品牌的 PLC 產(chǎn)品的良好運(yùn)行狀況，再次選用羅克韋爾自動化公司的 PLC5 可編程序控制器、 RSLogix 5 編程軟件、 RSNetWork 控制網(wǎng)組態(tài)軟件以及 RSView 監(jiān)控軟件組成的自控系統(tǒng)，來控制二期工程的總裝車間整個生產(chǎn)裝配線，實(shí)現(xiàn)各項功能，滿足整個車間對自動化控制系統(tǒng)的要求。 此外，奇瑞公司二期工程的焊裝輸送線和涂裝輸送線也采用了羅克韋爾自動化公司的 AB 品牌 PLC。海大眾汽車二廠焊接車間主要生產(chǎn)桑塔納 20xx 型轎車的車身。由 44 臺西門子公司的 PLC（由 S5115U、 S5135U 和 S555U 構(gòu)成）分別控制六條生產(chǎn)流水線上的各種加工設(shè)備，使其相互協(xié)調(diào)地、連續(xù)地、自動地運(yùn)行，使車間達(dá)到每 56 秒鐘生產(chǎn)一部白車身的的生產(chǎn)節(jié)拍的能力。上海大眾汽車有限公司應(yīng)用 第 9 頁 共 43 頁 SIEMENS PLC 為基礎(chǔ)的控制系統(tǒng)，結(jié)合 Profibus 現(xiàn)場工業(yè)總線技術(shù)和 WinCC 工業(yè)組態(tài)軟件的 SCADA 技術(shù)，成功開發(fā)了高速旋杯自動靜電噴涂機(jī)該監(jiān)控系統(tǒng)，從 20xx 年安裝在現(xiàn)場運(yùn)行至今，系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠。北汽福田公司選用 OMRON 的 CQM 1H 系列緊湊型 PLC，結(jié)合上位機(jī)和現(xiàn)場大屏幕 ，組成輕卡生產(chǎn)線的生產(chǎn)關(guān)管理系統(tǒng)，完成對輕卡的內(nèi)飾、吊裝等內(nèi)容。 除了上述已經(jīng)確切投入使用的 PLC 實(shí)例外，目前，各學(xué)校、企業(yè)對 PLC 的應(yīng)用研究十分多。例如對鐵路發(fā)電車的 PLC 邏輯控制研究，由三臺 PLC 分別采集三臺柴油發(fā)電機(jī)的水溫、油溫、機(jī)油壓力、運(yùn)行轉(zhuǎn)速等，控制柴油機(jī)的啟動及運(yùn)行；基于 PLC 的重型載車自動調(diào)平系統(tǒng)采用 PLC 來控制大型軍用車輛上的液壓自動調(diào)平系統(tǒng)，以便實(shí)現(xiàn)精確打擊、快速反應(yīng)，以適應(yīng)未來戰(zhàn)場。又如臺州學(xué)院結(jié)合汽車起動機(jī)耐久性試驗(yàn)的特點(diǎn)，給出了實(shí)現(xiàn) PLC 控制的汽 車起動機(jī)耐久性試驗(yàn)系統(tǒng)的研究方案；廣州工業(yè)大學(xué)和廣州機(jī)械科學(xué)研究院利用 PLC 對汽車制動軟管爆裂試驗(yàn)臺控制系統(tǒng)做了改進(jìn)和研究等等。許多生產(chǎn)廠家還提出了基于 PLC 的各種汽車零件檢驗(yàn)檢測、汽車裝配的行業(yè)解決方案。因此可以預(yù)計，不僅在汽車生產(chǎn)上，在汽車試驗(yàn)、汽車檢測與維修、軍工車輛及其它特種車輛上， PLC 都將得到更廣泛的應(yīng)用。 泥炮驅(qū)動系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)作用及組成 液壓 系統(tǒng)的作用為通過改變 壓強(qiáng) 增大作用力。一個完整的液壓系統(tǒng)由五個部分組成，即動力元件、 執(zhí)行元件 、控制元件、輔助元件（附件）和 液壓油 。 （ 1）動力元件 動力元件的作用是將 原動機(jī) 的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的 油泵 ，它向整個液壓系統(tǒng)提供動力。 液壓泵 的結(jié)構(gòu)形式一般有 齒輪泵 、葉片泵和 柱塞泵 。 （ 2） 執(zhí)行元件 執(zhí)行元件 (如 液壓缸 和 液壓馬達(dá) )的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動或回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 （ 3） 控制元件 控制元件 (即各 種液壓閥 )在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、 流量控制閥 和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥 (安全閥 )、 減壓閥 、順序閥、 壓力繼電器 等； 流量控制閥 包括 節(jié)流閥 、調(diào)整閥、 分流集流閥 等；方向控制閥包括單向閥、 液控單向閥 、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥 。 第 10 頁 共 43 頁 （ 4） 輔助元件 輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測壓接頭、壓力表、油位油溫計等。 （ 5） 液壓油 液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。 有一點(diǎn)機(jī)械常識的人都知道，能量會互相轉(zhuǎn)換的，而把這個知識運(yùn)用到液壓系統(tǒng)上解釋液壓系統(tǒng)的功率損失是最好不過了，液壓系統(tǒng)功 率一方面會造成能量上的損失，使系統(tǒng)的總效率下降，另一方面，損失掉的這一部分能量將會轉(zhuǎn)變成熱能，使液壓油的溫度升高，油液變質(zhì)， 導(dǎo)致液壓設(shè)備出現(xiàn)故障。因此，設(shè)計液壓系統(tǒng)時，在滿足使用要求的前提下，還應(yīng)充分考慮降低系統(tǒng)的功率損失。 氣動系統(tǒng)主要特點(diǎn) 氣動技術(shù)是以壓縮氣體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量和信號的傳遞，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化的一門技術(shù)，由于其傳動介質(zhì)為氣體，具有安全、廉價、對環(huán)境無污染的特點(diǎn)，氣壓傳動廣泛應(yīng)用于自動化生產(chǎn)線中，特別是輕工、食品、醫(yī)藥等行業(yè)。但空氣可壓縮性大，因此氣動系統(tǒng)動作穩(wěn)定性差，負(fù)載 變化時對工作速度的影響大，氣動系統(tǒng)的壓力低，不易做大輸出力度和力矩，氣控信號傳遞速度慢于電子及光速，不適應(yīng)高速復(fù)雜傳遞系統(tǒng)。而液壓傳動可以輸出大的推力或大轉(zhuǎn)矩，可實(shí)現(xiàn)低速大噸位運(yùn)動，能很方便地實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍大，并且液壓傳動能使執(zhí)行元件的運(yùn)動十分均勻穩(wěn)定，可使運(yùn)動部件換向時無換向沖擊，由于其反應(yīng)速度快，故可實(shí)現(xiàn)頻繁換向。因此，本設(shè)計采用液壓控制系統(tǒng)。 液壓泥炮雖然解決了電動泥炮存在的一些問題，但仍存在泥炮高度大和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的油缸易磨損等問題。液壓泥炮在國外也得到了迅速的發(fā)展，在許多國家的大型高爐上均使用 了液壓泥炮。目前比較有代表性的液壓泥炮有 MHG 型、 IHI 型和 PW 型。 IHI 型液壓泥炮是由日本石川島播磨公司設(shè)計制造的。該泥炮由打泥機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)和液壓裝置等組成。我國首鋼 2 號高爐使用了這種液壓泥炮。使用過程中發(fā)現(xiàn)壓緊機(jī)構(gòu)的滑道易于積灰而迅速磨損，并經(jīng)常出現(xiàn)因移動阻力大，炮嘴壓不緊泥套等問題。 MHG 型液壓泥炮是由日本三菱重工公司設(shè)計制造的。其由打泥機(jī)構(gòu)、壓緊機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、鎖緊機(jī)構(gòu)和液壓裝置組成。我國寶鋼 1 號高爐使用了這種液壓泥炮。 PW 型液壓泥炮是由盧森堡 PW 公司設(shè)計的，用于歐洲的一些 高爐上。泥炮由打泥機(jī)構(gòu)和回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成，它沒有專門的壓炮機(jī)構(gòu)和鎖緊裝置，依靠回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)使炮嘴壓 第 11 頁 共 43 頁 緊在出鐵口的泥套上。為了使炮身在轉(zhuǎn)向和壓緊出鐵口時有一定的傾斜度，泥炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的支柱是傾斜的，當(dāng)炮身繞傾斜支柱回轉(zhuǎn)時，炮身邊回轉(zhuǎn)，邊傾斜向出鐵口。當(dāng)炮嘴接近出鐵口時，炮嘴在水平面內(nèi)做近似直線運(yùn)動。這種泥炮回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是不用油馬達(dá)，而是采用活塞油缸。油缸通過一組桿機(jī)構(gòu)帶動旋轉(zhuǎn)臂架回轉(zhuǎn)，打泥時，另由蓄壓器向回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的液壓缸補(bǔ)壓，使炮嘴壓緊在出鐵口上。 隨著高爐大型化和高壓操作技術(shù)的實(shí)現(xiàn)以及爐前操作機(jī)械化的要求，液壓泥炮將會得到更廣泛的使用，從而取代電動泥炮，成為將來泥炮機(jī)構(gòu)中的主宰 。 3200m3 泥炮液壓系統(tǒng)簡介 唐鋼煉鐵廠 3200 m3 高爐泥炮為 YP6000 E 液壓泥炮 ,其結(jié)構(gòu)緊湊 , 動作簡單 。設(shè)備的運(yùn)行由兩個液壓缸驅(qū)動完成 ,回轉(zhuǎn)液壓缸驅(qū)動轉(zhuǎn)臂完成回轉(zhuǎn)動作，打泥液壓缸驅(qū)動打泥活塞完成打泥動作。由于是傾斜機(jī)架 ,回轉(zhuǎn)動作完成時炮口同時對準(zhǔn)出鐵口 ,回轉(zhuǎn)油缸同時擔(dān)負(fù)泥炮壓炮功能。回轉(zhuǎn)油缸一端外置 ,便于拆裝 。連桿機(jī)構(gòu)等附件均設(shè)置在機(jī)體內(nèi) ,外部機(jī)罩加以保護(hù) 。 其主要技術(shù)參數(shù)如下表 表 打泥機(jī)構(gòu) 泥缸 有效容積 泥缸直徑 600mm 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)工作角度 143 o 回轉(zhuǎn)時間 9~13s 回轉(zhuǎn)半徑 3600mm 唐鋼 3200m3 高爐設(shè)有四個鐵口 , 每個鐵口各設(shè)置一臺液壓泥炮 。高爐設(shè)有爐前集中液壓站 ,內(nèi)設(shè)泵源系統(tǒng) ,為液壓泥炮提供液壓動力源 。 高爐泥炮液壓系統(tǒng)其主要技術(shù)參數(shù)如表 ： 表 額定壓力 液壓系統(tǒng)工作壓力 28MPa 轉(zhuǎn)炮油缸技術(shù)參數(shù)如表 ： 表 活塞直徑 310mm 活塞桿直徑 200mm 油缸行 程 1390mm 完成活塞行程所需時間 9~13s 第 12 頁 共 43 頁 3200 3m 高爐泥炮液壓系統(tǒng)包括油箱 、泵組部分 、調(diào)壓控制組部分 、循環(huán)冷卻過濾裝置 、泥炮液壓控制主閥閥臺 、泥炮液壓控制操作閥臺 、前置差動油路塊等 。 （ 1）油箱 油箱上配備有油溫控制器 、空氣濾清器和回油過濾器 。液位控制器可實(shí)現(xiàn)油箱油位遠(yuǎn)程控制和儀表顯示。 圖 油箱示意圖 1— 液位計； 2— 吸油管； 3— 溫度計 ； 4— 空氣過濾器 ； 5— 吸油過濾器 ； 6—隔板 ； 7— 回油管 ； 8— 放油塞 ； 9— 地腳 第 13 頁 共 43 頁 （ 2）調(diào)壓控制部分 圖 YZ 液壓站結(jié)構(gòu)型式及調(diào)壓系統(tǒng)圖 （ 3）循環(huán)冷卻過濾裝置 當(dāng)系統(tǒng)油溫偏高時，冷卻泵能自動啟動 ,油溫正常后 ,冷卻泵自動停止 。 當(dāng)系統(tǒng)油溫偏低時 , 加熱器能自動啟動 ,油溫正常后 ,加熱器自動停止 。 （ 4）泥炮液壓控制閥臺和前置差動 油塊 實(shí)際設(shè)計時轉(zhuǎn)炮缸前進(jìn)采用差動油路 , 實(shí)現(xiàn)快進(jìn) ,并當(dāng)泥炮轉(zhuǎn)至鐵口處后 , 自動脫離差動 ,保證轉(zhuǎn)炮缸壓力滿足堵口需要 。同時差動回路的油流不需經(jīng)過液動閥 ,減少液動閥的流量 。