卷包车间照明控制系统的PLC改造

　　在长期使用过程中，这套系统故障率较高，主要表现为按钮失效。有时需要人为反复按压接触器。让接触器自锁后，才能点亮灯。这样既不安全，又影响日光灯使用寿命。也给日常维修工作带来不便。为此，有必要对其进行改造。我们决定用一台PLC对整个控制系统进行改造，达到提高控制系统安全性和可靠性目的。
  
1 硬包车间照明控制系统存在问题和原因分析
　　硬包车间照明控制采用传统交流接触器控制方式。每一路使用启动、停止2个按钮和一个指示灯以及交流接触器铺助常开、常闭触点等组成。控制电源使用交流220伏电压，用远程（控制按钮离照明柜约200米）、集中控制方式控制。
　　由于使用环境中灰尘，远距离控制产生的电压降以及集中安装在照明电柜中接触器启动时的振动等多方面原因，容易使按钮或接触器辅助触点产生接触不良而使之失效。最常见故障是不能启动或启动后不能自锁。当不能启动时，只有人为反复直接按压接触器，使其常开触点接通而自锁。这样既麻烦，又不符合安全操作规程。由于开关不方便，有一次，在电工进行维修日光灯时采用带电操作，造成一次触电事故。因此有改造必要。
2 改造方案设计
　　卷包车间照明 控制，在照明负载大，又要求集中控制情况下，采用PLC控制能达到控制可靠性高、易维护的目的。
2.1 改造方案硬件设计
　　保留原有主回路中的空气断路器和交流接触器。但不再使用接触器的辅助触头。
　　控制回路中，用一个常开按钮输入PLC相应的输入端，控制一路照明的通断，不再使用常闭停止按钮。简言之，就是用一个按钮控制一路灯。为了显示某一路灯通断状况。按钮使用带LED指示灯的复合按钮，并且用LED灯亮表示接通。PLC的一个相应输出点同时控制一个LED指示灯和一个交流接触器。交流接触器线圈是感性负载且功率较大。PLC输出通过一个固态继电器控制交流接触器线圈。这样可使控制系统交直流隔离，不仅提高可靠性，而且PLC输出，不管是继电器输出，还是晶体管输出都能使用。每一路照明灯占用PLC的一个输入点和一个输出点。为了安全和控制方便，系统中设置一个总启动、停止按钮。设置了急停按钮，手动、自动转换开关，PLC工作指示灯等实用功能。按钮等装在一个控制箱内。并将控制箱安装在车间内靠近主照明控制电柜地方，也就是使用近程控制，到控制柜的距离不超过20米。而新增的PLC直接安装在照明控制柜内。
　　PLC选用能满足要求（主要I/O点数要80点以上）的三菱FX系列一体化的微型PLC，其I/O分配表见表1。因控制方式相同，表中只列出6路灯控制。其中一路为值班照明。
2.2 改造方案软件设计
　　软件设计方案的程序框图和PLC梯形图（如图1）,（图2）所示。同样为简便起见，只设计6路。现简要说明如下：
　　总启动/停止按钮（X2）设置主要是为了方便。采用一键通方式。不管是启动或停止，只需按压一次按钮，就能点亮或熄灭车间所有的灯（值班照明灯除外）。启动时，每隔5秒依次启动各路照明，停止时也是每隔5秒依次熄灭各路照明。这样既方便又减少启动和停止时对电源的冲击。这个按钮只是在自动状态下才起作用。而且在程序中设置了在启动或停止的过程中，其它按钮（急停除外）都不起作用。同时也设置了用总按钮启动，也必须用总按钮停止。
　　在设有开灯，且手动/自动转换开关在手动状态下（输入X1接通），此时各分路按钮才起作用。这主要是为维修日光灯而考虑设置的。而手动转自动，在任何情况下都起作用。
　　根据车间节假日值班等实际情况，保留1路或2路照明，用手动控制。
　　车间照明这种大负载集中控制方式，采用PLC控制能大大提高系统可靠性，方便维修。
2.3 PLC梯形图简要说明（略）
　　PLC梯形图的设计原则在满足所需功能前提下，尽可能简洁，比如说，用一个按钮控制启动和停止有多种方法。我们采用最简单可靠的交替输出指令ALT。
   表1 PLC I/O分配表
输入
功能及作用
X0
急停按钮，接通正常，断开急停
X1
手动/自动转换开关，接通手动，断开自动
X2
自动状态下总启动/停止按钮
X3
手动状态下第一路灯启动/停止按钮
X4
手动状态下第二路灯启动/停止按钮
X5
手动状态下第三路灯启动/停止按钮
X6
手动状态下第四路灯启动/停止按钮
X7
手动状态下第五路灯启动/停止按钮
X10
值班照明启动/停止按钮，不受其它开关影响。
输出
功能及作用
Y0
PLC工作指示
Y1
控制第一路灯，兼作按钮指示灯（有输出灯亮）
Y2
控制第二路灯，兼作按钮指示灯（有输出灯亮）
Y3
控制第三路灯，兼作按钮指示灯（有输出灯亮）
Y4
控制第四路灯，兼作按钮指示灯（有输出灯亮）
Y5
控制第五路灯，兼作按钮指示灯（有输出灯亮）
Y10
控制值班照明，兼作按钮指示灯（有输出灯亮）
  

图1车间照明PLC控制程序框图
  
参考文献
[1] 钟肇新等编译.可编程控制器原理及应用.第二版.广州：华南理工大学出版社，1991
[2] 杨长能等编. 可编程控制器（PC）例题习题及实验指导。重庆：重庆大学出版社，1994
[3] 三菱FX系列可编程控制器编程手册