啤酒硅藻土過濾機液壓裝置PLC控制系統(tǒng)設計
【論文摘要】論文介紹了應用PLC技術(shù)對改造硅藻土過濾機液壓控制系統(tǒng)進行改造的設計方法和實現(xiàn)過程。通過實際改造示例表明，采用PLC控制，提高了硅藻土過濾機液壓控制的可靠性，提高了企業(yè)的經(jīng)濟效益。
在啤酒、飲料行業(yè)中，硅藻土過濾機由于具有性能優(yōu)良，液體介質(zhì)過濾效果好等優(yōu)點，已成為行業(yè)生產(chǎn)過程中常用的機器設備，地位非常重要。
對于硅藻土過濾機中液壓裝置的控制，是整個硅藻土過濾機最重要的部分。目前硅藻土過濾機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)應用于硅藻土過濾機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、硅藻土過濾機主要技術(shù)參數(shù)及功能
1、過濾機工作時，裝置頂緊工作壓力為：11.5~24Mpa
2、過濾機殺菌時，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：當系統(tǒng)壓力為15Mpa保壓5小時，壓力降不大于3.5Mpa
6、程序操作功能：（1）壓緊殺菌（2）過濾（3）降壓殺菌（4）松開板框（5）手動操作
7、活塞桿行程控制功能：用板框過濾壓差增大而引起活塞后退行程達2 0.5mm時,該裝置能對活塞桿行程自動補償。
二、結(jié)構(gòu)原理
1、組成系統(tǒng)
硅藻土過濾機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及自動保護開關(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）。當系統(tǒng)壓力高于卸荷閥（4）調(diào)定壓力時（2.5Mpa）低壓自動卸荷。液壓泵啟動時，雙聯(lián)泵同時向系統(tǒng)供油，當系統(tǒng)壓力高于2.5Mpa時，低壓泵卸荷，高壓泵以小流量向系統(tǒng)供油。此時高壓泵繼續(xù)輸出高壓使系統(tǒng)升壓,無操作指令時,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（MV1）通電高壓油液經(jīng)液控單向閥（9）進入油缸無桿腔，（MV2）通電液壓油進入油缸（11）有桿腔，同時（MV3）通電無桿腔壓力油經(jīng)球座閥（5）打開液控單向閥（9）而使無桿腔得以回油，實現(xiàn)活塞后退，單獨對（MV3）通電則使無桿腔壓力下降，壓力繼電器（8）有二個（P2）為控制殺菌壓力3.5Mpa，（P1）控制過濾工作壓力12Mpa，可實現(xiàn)保壓補壓和其它程序操作功能，溢流閥用來限制油缸自鎖最高壓力。
3、硅藻土過濾機操作程序
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：按動按鈕（6）活塞后退，當退至極限位置時，進行除土及清洗工作；
殺菌：按動按鈕（4）活塞前進，壓緊板框后開始升壓，壓力表壓力升至3.5Mpa時，液壓電機停機，此時消毒指示燈（5）亮，壓力機保壓，即可進行殺菌工作。在保壓中，壓力降至2.5Mpa時，液壓泵電機自動啟動，實現(xiàn)補壓功能。
3、3過濾
殺菌工作結(jié)束后，選擇開關(guān)（3）置2檔，液壓泵電機自動對板框加壓，壓力表壓力升至11.5Mpa時停機，此時過濾指示燈（7）亮，即可進行硅藻土預涂及過濾啤酒工作，在過濾過程中，壓力降至10.5Mpa時，液壓泵電機自動啟動，實現(xiàn)補壓功能。
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，油缸壓力自動降到3.5Mpa，消毒指示燈（5）亮，為松開板框作好準備。
3?松開板框
進行除土及清洗工作時，將選擇開關(guān)（3）置于4檔，按動前進按鈕（4）和后退按鈕（6），活塞均可后退，退至極限位置時，進行除土或清洗工作。
3、6手動操作
當需進行手動操作時，將選擇開關(guān)（3）置于5檔，按動前進按鈕（4）時活塞前進或加壓，按動后退按鈕（6）時活塞后退或降壓。
三、液壓裝置控制系統(tǒng)設計原理
硅藻土過濾機的液壓裝置控制系統(tǒng)設計采用“自動操作”和“手動操作”兩種控制方式。
1、系統(tǒng)硬件設計
1、1系統(tǒng)I/O點、內(nèi)存容量和選型依據(jù)
系統(tǒng)輸入信號包括；一個5檔波段開關(guān)、2個按扭開關(guān)、一個行程開關(guān)、2個壓力檢測開關(guān)，共10點輸入。
系統(tǒng)輸出信號包括；2個工作狀態(tài)指示燈、3個電磁閥（MV1、MV2、MV3）、一個液壓泵電機，共6點輸出。
因此，采用日本ORMON
對于硅藻土過濾機中液壓裝置的控制，是整個硅藻土過濾機最重要的部分。目前硅藻土過濾機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)應用于硅藻土過濾機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、硅藻土過濾機主要技術(shù)參數(shù)及功能
1、過濾機工作時，裝置頂緊工作壓力為：11.5~24Mpa
2、過濾機殺菌時，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：當系統(tǒng)壓力為15Mpa保壓5小時，壓力降不大于3.5Mpa
6、程序操作功能：（1）壓緊殺菌（2）過濾（3）降壓殺菌（4）松開板框（5）手動操作
7、活塞桿行程控制功能：用板框過濾壓差增大而引起活塞后退行程達2 0.5mm時,該裝置能對活塞桿行程自動補償。
二、結(jié)構(gòu)原理
1、組成系統(tǒng)
硅藻土過濾機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及自動保護開關(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）。當系統(tǒng)壓力高于卸荷閥（4）調(diào)定壓力時（2.5Mpa）低壓自動卸荷。液壓泵啟動時，雙聯(lián)泵同時向系統(tǒng)供油，當系統(tǒng)壓力高于2.5Mpa時，低壓泵卸荷，高壓泵以小流量向系統(tǒng)供油。此時高壓泵繼續(xù)輸出高壓使系統(tǒng)升壓,無操作指令時,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（MV1）通電高壓油液經(jīng)液控單向閥（9）進入油缸無桿腔，（MV2）通電液壓油進入油缸（11）有桿腔，同時（MV3）通電無桿腔壓力油經(jīng)球座閥（5）打開液控單向閥（9）而使無桿腔得以回油，實現(xiàn)活塞后退，單獨對（MV3）通電則使無桿腔壓力下降，壓力繼電器（8）有二個（P2）為控制殺菌壓力3.5Mpa，（P1）控制過濾工作壓力12Mpa，可實現(xiàn)保壓補壓和其它程序操作功能，溢流閥用來限制油缸自鎖最高壓力。
3、硅藻土過濾機操作程序
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：按動按鈕（6）活塞后退，當退至極限位置時，進行除土及清洗工作；
殺菌：按動按鈕（4）活塞前進，壓緊板框后開始升壓，壓力表壓力升至3.5Mpa時，液壓電機停機，此時消毒指示燈（5）亮，壓力機保壓，即可進行殺菌工作。在保壓中，壓力降至2.5Mpa時，液壓泵電機自動啟動，實現(xiàn)補壓功能。
3、3過濾
殺菌工作結(jié)束后，選擇開關(guān)（3）置2檔，液壓泵電機自動對板框加壓，壓力表壓力升至11.5Mpa時停機，此時過濾指示燈（7）亮，即可進行硅藻土預涂及過濾啤酒工作，在過濾過程中，壓力降至10.5Mpa時，液壓泵電機自動啟動，實現(xiàn)補壓功能。
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，油缸壓力自動降到3.5Mpa，消毒指示燈（5）亮，為松開板框作好準備。
3?松開板框
進行除土及清洗工作時，將選擇開關(guān)（3）置于4檔，按動前進按鈕（4）和后退按鈕（6），活塞均可后退，退至極限位置時，進行除土或清洗工作。
3、6手動操作
當需進行手動操作時，將選擇開關(guān)（3）置于5檔，按動前進按鈕（4）時活塞前進或加壓，按動后退按鈕（6）時活塞后退或降壓。
三、液壓裝置控制系統(tǒng)設計原理
硅藻土過濾機的液壓裝置控制系統(tǒng)設計采用“自動操作”和“手動操作”兩種控制方式。
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