清洗机自动控制系统
1 引言
电气控传统的制主要为继电接触式，这种系统具有结构简、单、价格低廉、维护容易、抗干扰能力强等优点，至今仍是机床和其他许多机械设备广采用的基本电气控制形式。目前，世界上发达国家如日本、美国、和西欧等国生产和使用PLC的数量日益增多，PLC作为工业控制器广泛地应用于冶金生产、汽车制造、石油化工、轻工食品、能源、交通等几乎所有的工业领域PLC的控制方法也从简单的单机开关量逻辑控制向过程控制、数字控制和多机网络控制发展，如今PLC已成为电气自动控制系统中应用最广的核心装置。
2 工程介绍
2.1 工程简介。本系统是为清洗橡胶管而设计的一套自动化控制系统，该清洗系统分为净洗和漂洗两个部分，它的功能是把橡胶管经过热水和化学清洗剂的净洗后，再经温水漂洗其表层、内壁的污垢、灰尘等杂质。净洗和漂洗时橡胶随着清洗框不停的翻转，同时清洗框在竖直方向上下移动并进行计数，这样使橡胶管内的杂质随着清洗框的移动排除来，提高清洗的质量。
2.2 工艺流程。把待洗的橡胶管装进塑料筐，然后把塑料筐装入净洗框并关紧框门和清洗槽门。这样如果温度、水位和机械都在原位时，自动运行指示灯闪烁提示可进行自动净洗和漂洗，净洗时净洗框以恒转速翻转同时在竖直方向上的上下移动并开始计数和计时。当净洗结束时净洗框停在最上端并继续翻转两圈后，停在初始位置为下一次运行做准备同时对计数器和计时器清零。当净洗框移动到最下端时使整个净洗框完全浸没在液体中，当净洗框移动到最上端即初始位置时完全离开液面。这样刚好完成一次净洗过程。漂洗过程与清洗过程类似，只是温度和液位控制要求不同。橡胶管经过净洗和漂洗才完成一次清洗过程。
3 工程设计
3.1 系统控制要求。根据清洗系统的工艺流程，本系统改变以往各级分散控制的模式，采用目前技术较成熟、可靠性高的可编程控制器(PLC)结合温度控制仪表、计数器、计时器、接近开关等，有效地控制了蒸气阀、电磁阀电机等。从而实现了对清洗系统的自动控制，主要有以下几个控制要求：
3.1.1 该清洗系统分为净洗槽和漂洗槽相互独立的两个控制系统。
3.1.2 净洗槽的水位在高位和温度达到设定的温度且系统恢复原位时才能自动运行否则不能运行并会产生相应的声、光报警指示。
3.1.3 漂洗槽的液位在高位和温度达到设定的温度且系统恢复原位时才能自动运行，否则不能运行并会产生相应的声、光报警指示。
3.1.4 洗净框和漂洗框由电动机经变速箱通过链传动实现360的正、反方向翻转。
3.1.5 洗净框和漂洗框在竖直方向上由电磁阀控制气缸上下移动，记录并显示移动的次数且可由外部次数。
3.1.6 由计时器分别记录洗净时间和漂洗时间，且计时器对系统超时有保护作用。
3.2 电气控制流程。根据控制要求以可编程控制器(PLC)为核心，以温度控制仪表输出、计数器输出、计时器输出、接近开关等作为输入量通过继电器从而实现对蒸气阀、电磁阀、电动机等的控制。
3.3 设计方案
3.3.1 硬件设计。本设计中采用日本三菱FX2N-80M型为系统的控制核心，温度控制仪表选用RKC-402H型温控表，它通过传感器、电磁阀形成单闭环反馈控制系统有效地控制净洗槽液体的温度，并实现相应的高、低温报警，漂洗槽的温度TSI传感器、继电器实现控制。清洗框的上下移动由蒸气阀通过气缸来控制，并通过磁敏式接近开关来限位并作为计数脉冲，清洗框的翻转由电动机经过变速箱通过链传动实现控制，净洗槽的水位由YX型磁性浮球、继电器、电磁阀来控制。清洗框门、槽门、气缸上位通过逻辑与起到安全保护作用，该清洗系统通过手动调整原位后自动运行。为了让操作者方便在控制面板还有相应的状态指示灯、声、光等报警信号，该系统有漏电保护、过载保护、短路保护、急停等应急保护系统。
3.3.2 PLC程序设计。根据生产工艺流程，对各主体设备的运行状态分配变量，确定各状态的先后秩序及联锁关系，明确系统所要涉及的输入、输出量，画出PLC各输出信号与输入信号的逻辑关系，并由逻辑关系转化为梯形图。
4 现场调试
电气控制装置安装完成后，在投入运行前，为了确保系统安全和可靠工作，必须进行认真仔细的检查，模拟试验与调整，然后结合机械部分再调试。对于东海橡塑有限公司清洗系统工程电气控制的调试主要是看其功能和动作的正确与稳定性。因为在此之前已经模拟调试过多遍。现场安装完毕，已经把各种现场运行信号全部随着系统的动态运行而进行随时的控制和保护。首先是对手动调整进行全面的运行控制。由于系统庞大，过程复杂，所以在现场调试时，只能先各个功能进行调试。对各控制系数进行了实时的调整和记录，且都达到了要求。其次，接下来是对由PLC控制的自动进行调试。一般情况下，系统都是运行在自动方式下的，所以这也是其重点的方面，能够保证效率和产品质量。转换到自动后，在现场进行了两次连续10个小时以上的调试运行，按照各控制功能进行。检查水位信号、温度信号对系统的控制和连锁保护的效果、计数器、计时器、电磁阀、气动阀等的运行隋况等等。同时根据甲方要求修改一些调试中具体的系数。
程序的修改用便携式电脑，通过RS232/RS422ADAPTER(AFP8550)适配器与PLC通讯，对甲方的临时控制做程序上的修改。同时人为地调节温度控制仪表PID参数对控制对象和执行元件进行观察，调试直至最佳。在调试中，设计人员也可能加以运行时间、报警的设置等的改动，那么就需要给其修改设定。人为地给定过载、开清洗槽门、急停等报警信号，检查报警功能。对各个环节调试正确后，又对系统进行了全面的运行观察和记录，在整个7天的调试过程里，有工艺设计者、电气工程师、操作人员、电工师傅协同进行，直至全部符合了工艺和设计要求。现在该电气控制系统在天津津南开发区东海橡塑有限公司运行良好。
5 清洗机的工作过程
通电并闭合总电源开关ELBE1，电源指示灯WLO指示，按操作准备按钮PBL2，操作准备灯GL1接通显示同时系统进入系统测试状态，检查净洗槽水位和漂洗槽的水位、温度是否达到设定值，否则发出声、光报警并打开电磁阀给水、给热气。如果达到设定值继续检查净洗框和漂洗框是否在原位，如果在原位说明操作准备完毕，否则将手动/自动转换开关SS22置于手动位置，使用SW23调节气缸使气缸上升到顶端，再使用SW25调节净洗框使之置于原位。这时，净洗操作准备灯GL6E闪烁(漂洗操作准备灯GL6F闪烁)，表示相应的准备工作已经就绪可以进行净洗操作。此时把待洗的装橡胶的清洗筐装进净洗框并关紧框门、槽门，再按净洗按钮OP1，净洗开始，净洗框先向下移动并开始翻转，同时计数器CCSA、计时器TR58开始计数、计时并显示。气缸从顶端到底端再回到顶端计数一次，当满计数时计数器输出时净洗框停止上下移动，同时PLC输出给计数器一复位信号，但净洗框继续翻转两圈然后停止在原位，同时计时器复位为下一次净洗作准备。如果程序有故障在计时器复位后1200秒自动停止净洗过程并发出“净洗时间过”的报警指示。