啤酒硅藻土過(guò)濾機(jī)液壓裝置PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
【論文摘要】論文介紹了應(yīng)用PLC技術(shù)對(duì)改造硅藻土過(guò)濾機(jī)液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行改造的設(shè)計(jì)方法和實(shí)現(xiàn)過(guò)程。通過(guò)實(shí)際改造示例表明，采用PLC控制，提高了硅藻土過(guò)濾機(jī)液壓控制的可靠性，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。
在啤酒、飲料行業(yè)中，硅藻土過(guò)濾機(jī)由于具有性能優(yōu)良，液體介質(zhì)過(guò)濾效果好等優(yōu)點(diǎn)，已成為行業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中常用的機(jī)器設(shè)備，地位非常重要。
對(duì)于硅藻土過(guò)濾機(jī)中液壓裝置的控制，是整個(gè)硅藻土過(guò)濾機(jī)最重要的部分。目前硅藻土過(guò)濾機(jī)液壓裝置的控制大多采用繼電器加分立電子元件的控制方式。這種控制方式電子線路復(fù)雜、繼電器使用數(shù)量多，造成電氣控制部分可靠性差、故障率高，日常維護(hù)量大。
隨著可編程控制器（PLC）技術(shù)的發(fā)展，把PLC控制技術(shù)應(yīng)用于硅藻土過(guò)濾機(jī)中液壓裝置的控制中，取代原有的液壓裝置控制線路。取得了很好的使用效果。
一、硅藻土過(guò)濾機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及功能
1、過(guò)濾機(jī)工作時(shí)，裝置頂緊工作壓力為：11.5~24Mpa
2、過(guò)濾機(jī)殺菌時(shí)，裝置工作壓力為：3.5Mpa
3、油缸活塞桿全行程：1400mm
4、油缸輸出力：6×105N~11,7×105N
5、油缸處鎖保壓：當(dāng)系統(tǒng)壓力為15Mpa保壓5小時(shí)，壓力降不大于3.5Mpa
6、程序操作功能：（1）壓緊殺菌（2）過(guò)濾（3）降壓殺菌（4）松開板框（5）手動(dòng)操作
7、活塞桿行程控制功能：用板框過(guò)濾壓差增大而引起活塞后退行程達(dá)2 0.5mm時(shí),該裝置能對(duì)活塞桿行程自動(dòng)補(bǔ)償。
二、結(jié)構(gòu)原理
1、組成系統(tǒng)
硅藻土過(guò)濾機(jī)液壓裝置由液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成，系統(tǒng)框圖見（圖一）液壓系統(tǒng)由雙聯(lián)油泵、精密油濾、卸荷閥、電磁換向閥（MV1、MV2）、球座閥（MV3）、油箱、油缸等組成。電控系統(tǒng)由電氣控制箱和操作面板組成。電氣控制箱主要為PLC及自動(dòng)保護(hù)開關(guān)和控制電器。程序操作的指令開關(guān)（5檔波段開關(guān)）和信號(hào)指示燈均集中在操作面板上。
2、液壓系統(tǒng)工作原理
液壓系統(tǒng)工作原理見液壓裝置原理圖（圖二）。高低壓泵輸出液壓油匯合于卸荷閥（4）。當(dāng)系統(tǒng)壓力高于卸荷閥（4）調(diào)定壓力時(shí)（2.5Mpa）低壓自動(dòng)卸荷。液壓泵啟動(dòng)時(shí)，雙聯(lián)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油，當(dāng)系統(tǒng)壓力高于2.5Mpa時(shí)，低壓泵卸荷，高壓泵以小流量向系統(tǒng)供油。此時(shí)高壓泵繼續(xù)輸出高壓使系統(tǒng)升壓,無(wú)操作指令時(shí),液壓油經(jīng)精密油濾(高壓油濾3)至三位四通閥電磁換向閥（12）而回油箱。當(dāng)（MV1）通電高壓油液經(jīng)液控單向閥（9）進(jìn)入油缸無(wú)桿腔，（MV2）通電液壓油進(jìn)入油缸（11）有桿腔，同時(shí)（MV3）通電無(wú)桿腔壓力油經(jīng)球座閥（5）打開液控單向閥（9）而使無(wú)桿腔得以回油，實(shí)現(xiàn)活塞后退，單獨(dú)對(duì)（MV3）通電則使無(wú)桿腔壓力下降，壓力繼電器（8）有二個(gè)（P2）為控制殺菌壓力3.5Mpa，（P1）控制過(guò)濾工作壓力12Mpa，可實(shí)現(xiàn)保壓補(bǔ)壓和其它程序操作功能，溢流閥用來(lái)限制油缸自鎖最高壓力。
3、硅藻土過(guò)濾機(jī)操作程序
3、1接通電源開關(guān)（1）K0，電源指示燈（2）亮。
3、2清洗、殺菌
程序選擇開關(guān)（3）置1檔。
清洗：按動(dòng)按鈕（6）活塞后退，當(dāng)退至極限位置時(shí)，進(jìn)行除土及清洗工作；
殺菌：按動(dòng)按鈕（4）活塞前進(jìn)，壓緊板框后開始升壓，壓力表壓力升至3.5Mpa時(shí)，液壓電機(jī)停機(jī)，此時(shí)消毒指示燈（5）亮，壓力機(jī)保壓，即可進(jìn)行殺菌工作。在保壓中，壓力降至2.5Mpa時(shí)，液壓泵電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)壓功能。
3、3過(guò)濾
殺菌工作結(jié)束后，選擇開關(guān)（3）置2檔，液壓泵電機(jī)自動(dòng)對(duì)板框加壓，壓力表壓力升至11.5Mpa時(shí)停機(jī)，此時(shí)過(guò)濾指示燈（7）亮，即可進(jìn)行硅藻土預(yù)涂及過(guò)濾啤酒工作，在過(guò)濾過(guò)程中，壓力降至10.5Mpa時(shí)，液壓泵電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)壓功能。
3、4降壓殺菌
濾酒工作結(jié)束后，將選擇開關(guān)（3）置于3檔，油缸壓力自動(dòng)降到3.5Mpa，消毒指示燈（5）亮，為松開板框作好準(zhǔn)備。
3?松開板框
進(jìn)行除土及清洗工作時(shí)，將選擇開關(guān)（3）置于4檔，按動(dòng)前進(jìn)按鈕（4）和后退按鈕（6），活塞均可后退，退至極限位置時(shí)，進(jìn)行除土或清洗工作。
3、6手動(dòng)操作
當(dāng)需進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí)，將選擇開關(guān)（3）置于5檔，按動(dòng)前進(jìn)按鈕（4）時(shí)活塞前進(jìn)或加壓，按動(dòng)后退按鈕（6）時(shí)活塞后退或降壓。
三、液壓裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理
硅藻土過(guò)濾機(jī)的液壓裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“自動(dòng)操作”和“手動(dòng)操作”兩種控制方式。
1、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1、1系統(tǒng)I/O點(diǎn)、內(nèi)存容量和選型依據(jù)
系統(tǒng)輸入信號(hào)包括；一個(gè)5檔波段開關(guān)、2個(gè)按扭開關(guān)、一個(gè)行程開關(guān)、2個(gè)壓力檢測(cè)開關(guān)，共10點(diǎn)輸入。
系統(tǒng)輸出信號(hào)包括；2個(gè)工作狀態(tài)指示燈、3個(gè)電磁閥（MV1、MV2、MV3）、一個(gè)液壓泵電機(jī)，共6點(diǎn)輸出。
因此，采用日本ORMON
對(duì)于硅藻土過(guò)濾機(jī)中液壓裝置的控制，是整個(gè)硅藻土過(guò)濾機(jī)最重要的部分。目前硅藻土過(guò)濾機(jī)液壓裝置的控制大多采用繼電器加分立電子元件的控制方式。這種控制方式電子線路復(fù)雜、繼電器使用數(shù)量多，造成電氣控制部分可靠性差、故障率高，日常維護(hù)量大。
隨著可編程控制器（PLC）技術(shù)的發(fā)展，把PLC控制技術(shù)應(yīng)用于硅藻土過(guò)濾機(jī)中液壓裝置的控制中，取代原有的液壓裝置控制線路。取得了很好的使用效果。
一、硅藻土過(guò)濾機(jī)主要技術(shù)參數(shù)及功能
1、過(guò)濾機(jī)工作時(shí)，裝置頂緊工作壓力為：11.5~24Mpa
2、過(guò)濾機(jī)殺菌時(shí)，裝置工作壓力為：3.5Mpa
3、油缸活塞桿全行程：1400mm
4、油缸輸出力：6×105N~11,7×105N
5、油缸處鎖保壓：當(dāng)系統(tǒng)壓力為15Mpa保壓5小時(shí)，壓力降不大于3.5Mpa
6、程序操作功能：（1）壓緊殺菌（2）過(guò)濾（3）降壓殺菌（4）松開板框（5）手動(dòng)操作
7、活塞桿行程控制功能：用板框過(guò)濾壓差增大而引起活塞后退行程達(dá)2 0.5mm時(shí),該裝置能對(duì)活塞桿行程自動(dòng)補(bǔ)償。
二、結(jié)構(gòu)原理
1、組成系統(tǒng)
硅藻土過(guò)濾機(jī)液壓裝置由液壓系統(tǒng)和電控系統(tǒng)組成，系統(tǒng)框圖見（圖一）液壓系統(tǒng)由雙聯(lián)油泵、精密油濾、卸荷閥、電磁換向閥（MV1、MV2）、球座閥（MV3）、油箱、油缸等組成。電控系統(tǒng)由電氣控制箱和操作面板組成。電氣控制箱主要為PLC及自動(dòng)保護(hù)開關(guān)和控制電器。程序操作的指令開關(guān)（5檔波段開關(guān)）和信號(hào)指示燈均集中在操作面板上。
2、液壓系統(tǒng)工作原理
液壓系統(tǒng)工作原理見液壓裝置原理圖（圖二）。高低壓泵輸出液壓油匯合于卸荷閥（4）。當(dāng)系統(tǒng)壓力高于卸荷閥（4）調(diào)定壓力時(shí)（2.5Mpa）低壓自動(dòng)卸荷。液壓泵啟動(dòng)時(shí)，雙聯(lián)泵同時(shí)向系統(tǒng)供油，當(dāng)系統(tǒng)壓力高于2.5Mpa時(shí)，低壓泵卸荷，高壓泵以小流量向系統(tǒng)供油。此時(shí)高壓泵繼續(xù)輸出高壓使系統(tǒng)升壓,無(wú)操作指令時(shí),液壓油經(jīng)精密油濾(高壓油濾3)至三位四通閥電磁換向閥（12）而回油箱。當(dāng)（MV1）通電高壓油液經(jīng)液控單向閥（9）進(jìn)入油缸無(wú)桿腔，（MV2）通電液壓油進(jìn)入油缸（11）有桿腔，同時(shí)（MV3）通電無(wú)桿腔壓力油經(jīng)球座閥（5）打開液控單向閥（9）而使無(wú)桿腔得以回油，實(shí)現(xiàn)活塞后退，單獨(dú)對(duì)（MV3）通電則使無(wú)桿腔壓力下降，壓力繼電器（8）有二個(gè)（P2）為控制殺菌壓力3.5Mpa，（P1）控制過(guò)濾工作壓力12Mpa，可實(shí)現(xiàn)保壓補(bǔ)壓和其它程序操作功能，溢流閥用來(lái)限制油缸自鎖最高壓力。
3、硅藻土過(guò)濾機(jī)操作程序
3、1接通電源開關(guān)（1）K0，電源指示燈（2）亮。
3、2清洗、殺菌
程序選擇開關(guān)（3）置1檔。
清洗：按動(dòng)按鈕（6）活塞后退，當(dāng)退至極限位置時(shí)，進(jìn)行除土及清洗工作；
殺菌：按動(dòng)按鈕（4）活塞前進(jìn)，壓緊板框后開始升壓，壓力表壓力升至3.5Mpa時(shí)，液壓電機(jī)停機(jī)，此時(shí)消毒指示燈（5）亮，壓力機(jī)保壓，即可進(jìn)行殺菌工作。在保壓中，壓力降至2.5Mpa時(shí)，液壓泵電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)壓功能。
3、3過(guò)濾
殺菌工作結(jié)束后，選擇開關(guān)（3）置2檔，液壓泵電機(jī)自動(dòng)對(duì)板框加壓，壓力表壓力升至11.5Mpa時(shí)停機(jī)，此時(shí)過(guò)濾指示燈（7）亮，即可進(jìn)行硅藻土預(yù)涂及過(guò)濾啤酒工作，在過(guò)濾過(guò)程中，壓力降至10.5Mpa時(shí)，液壓泵電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)壓功能。
3、4降壓殺菌
濾酒工作結(jié)束后，將選擇開關(guān)（3）置于3檔，油缸壓力自動(dòng)降到3.5Mpa，消毒指示燈（5）亮，為松開板框作好準(zhǔn)備。
3?松開板框
進(jìn)行除土及清洗工作時(shí)，將選擇開關(guān)（3）置于4檔，按動(dòng)前進(jìn)按鈕（4）和后退按鈕（6），活塞均可后退，退至極限位置時(shí)，進(jìn)行除土或清洗工作。
3、6手動(dòng)操作
當(dāng)需進(jìn)行手動(dòng)操作時(shí)，將選擇開關(guān)（3）置于5檔，按動(dòng)前進(jìn)按鈕（4）時(shí)活塞前進(jìn)或加壓，按動(dòng)后退按鈕（6）時(shí)活塞后退或降壓。
三、液壓裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理
硅藻土過(guò)濾機(jī)的液壓裝置控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用“自動(dòng)操作”和“手動(dòng)操作”兩種控制方式。
1、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
1、1系統(tǒng)I/O點(diǎn)、內(nèi)存容量和選型依據(jù)
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