壓濾機是固液分離設備的一種。其中立式壓濾機由於具有佔地面積小、過濾面積大、過濾能力可調節以及對物料的適應能力較強等諸多優點，被廣泛應用於礦山、冶金、化工、醫藥和食品等行業中。金川集團公司下屬的機械製造公司參照芬蘭LAROX公司的壓濾機設備，在1992年成功仿製出25m2BAZG25型自動壓濾機，在使用中不斷進行改進和完善，逐步形成定型產品，不僅在金川集團大量投入使用，還銷往國內其他冶金、化工企業，近年來更是遠銷俄羅斯等周邊國家。其全自動立式壓濾機採用PLC控制、觸摸屏操作，相比老式壓濾機效率大為提高，作業強度大大降低。
1壓濾機工藝流程及控制要求
1.1工藝流程
全自動立式壓濾機屬於板框式壓濾機，是分離懸浮液中固體與液體的設備，其工作原理是靠泵的壓力、固液的重力、氣壓或水壓的作用，在濾布（過濾介質）兩側產生壓差，來實現固液分離，達到生產要求。全自動壓濾機可分為2種工藝模式，即長程序控制工作模式和短程序控制工作模式。長程序控制工作模式有6個過程（見圖1）：過濾，泵入物料懸浮液；一次隔膜擠壓，擠壓成形濾餅；濾餅洗滌，清水洗濾；二次隔膜擠壓，重新擠壓濾餅；濾餅吹乾，高壓風吹乾，帶走少量水分；濾餅排出與濾布洗滌，兩側落下濾餅、卸料，同時洗滌濾布。
短程序控制工作模式有4個過程（見圖2）：過濾、隔膜擠壓、濾餅吹乾、濾餅排出與濾布洗滌。1.2控制要求
全自動壓濾機控制系統的主要功能包括測試、手動、自動、參數設定、顯示和報警故障診斷等。測試功能要求轉換開關置位在測試位時，通過BCD撥碼開關選擇要測試的執行機構（如水泵、閥門等），可以單獨測試選擇的設備動作是否正常。手動功能要求當轉換開關置位在手動位時，按壓閉合、過濾、洗滌、擠壓、吹乾、卸料按鈕啟動相應的生產工序。自動功能要求轉換開關置位在自動位時，按壓程序啟動按鈕，壓濾機從初始位置開始運行並自動連續工作。參數設定功能要求由操作人員控制的各個工藝時間，可以通過觸摸屏進行調整，程序內部的時間控制，技術人員在授權的條件下可以進行調整。顯示功能要求在壓濾機閉合、過濾、洗滌、擠壓、吹乾、卸料等工序過程中，顯示屏上顯示相應的工作狀態和工藝參數。報警、故障診斷功能要求在壓濾機操作、運行過程中，當出現故障時發出報警信號並防止過濾機及其附屬設備受到損壞，同時在顯示屏上顯示具體的故障點。
2控制系統硬體組成
全自動壓濾機控制系統主要由PLC與觸摸屏HMI組成，配備乙太網介面模塊，可以方便地接入工廠控制網路。本系統PLC採用羅克韋爾公司的MicroLogix系列，觸摸屏採用羅克韋爾公司的PanelViewStandard系列人機界面產品。
全自動壓濾機控制系統的輸入信號包括操作選擇、接觸器和熱繼電器狀態、閥門狀態、接近開關、保護等53個開關量信號，輸出信號包括報警輸出、閥門開閉、電機控制、指示輸出等28個開關量信號。
通過對檢測、控制對象的分析和統計，系統硬體選擇如表1所示。
表1系統硬體表
名稱型號數量
控制器底座1764-24BWA1塊
控制器1764-LRP1塊
數字量輸入模塊1769-IQ322塊
數字量輸出模塊1769-OB162塊
通信擴展模塊1761-NET-ENI1塊
右終端1769-ECR1塊
觸摸屏2711P-T10C4D11塊
附件通信電纜等
3控制系統軟體設計
3.1主程序設計
根據全自動壓濾機的控制要求，按照不同的功能要求把程序區分開來，在主程序中加以調用。對控制功能相同的一類設備進行模塊化編程，在程序中需要時反覆調用。模塊化設計使程序的調試和維護簡單方便，並使軟體具有良好的可移植性和可擴展性。更重要的是，由於只有選中子程序時，才激活子程序，這樣就可以減少掃描時間。根據控制要求，壓濾機控制包含手動/自動運行模式，是一個典型的三態控制系統，通過控制櫃面上的選擇開關可以選中手動/自動/測試3種運行模式。控制櫃面上設置了7個帶燈按鈕，用來選中長程序模式包含的各工作流程階段並指示其運行狀態。長短程序可以通過觸摸屏上的按鈕進行切換，程序中通過有條件的跳過清洗、二次壓縮階段來實現這一功能。主程序梯形圖如圖3所示。3.2報警保護
壓濾機運行過程中，每一步動作都有其限制條件，並且存在許多連鎖環節。為了防止壓濾機及其附屬設備受到損壞，在程序中考慮了各種故障狀態，並根據故障的重要性，把報警情況分為3種級別：壓濾機立即停車並報警；在預定的延時后，如果故障仍然沒有消除，壓濾機便停車並報警；壓濾機不停車，只發出報警信號。
3.3複位按鈕
壓濾機控制櫃面板上設置有複位按鈕，通過這一個按鈕實現3種複位功能，即報警複位、區間複位及初始狀態複位。在程序中，通過按壓複位按鈕持續的時間來區分3種複位指令。按下複位按鈕1s將複位報警輸出，此時所有的報警狀態位將被複位；按下複位按鈕持續3s，將同時選中報警複位和區間複位，此時除報警狀態位被複位之外，動作區間選中狀態也將被複位；按下複位按鈕持續6s，將同時選中報警複位、區間複位和初始狀態複位，此時系統除執行報警複位功能和區間複位外，還將啟動初始狀態複位程序，機器將回到初始狀態。梯形圖見圖4。
3.4帶燈按鈕
為了提高系統運行的可靠性與安全性，壓濾機控制系統採用櫃面按鈕、指示燈、選擇開關與觸摸屏畫面雙控制模式，形成了互為冗餘的控制指令輸入系統。櫃面控制時，壓濾機的工作流程階段選擇及指示是用對應的帶燈按鈕來完成的。在程序中用同一個指示燈標識對應工作流程階段的4種不同的狀態，即熄滅時表示設備不在此工作區間，常亮時表示設備正在此工作區間正常運行，慢閃時表示手動模式下選中此工作區間，快閃時表示設備正在此工作區間運行，但是有故障出現。梯形圖見圖5。4HMI顯示系統
羅克韋爾公司開發的RSVicwMERSViewMachineEdition™是RSViewEnterprise系列中的第一個產品，運行於WindowsXP/2000操作系統平台上。RSVicwMachineEdition功能強大，全功能的圖形編輯、繪製、預製操作設備及動畫能力,在開發過程中可以方便地進行測試運行,模仿運行效果,提供趨勢圖、數據記錄、報警、安全限制、表達式等功能,與羅克韋爾自動化設備無縫連接,支持ActiveX和OPC技術。用它可以在觸摸屏和上位機上建立動態顯示窗口。在畫面窗口中，通過對多種圖形對象的組態設置，建立相應的動畫連接，用清晰生動的畫面反映機器控制過程。
監控系統主要實現的功能：
(1)顯示功能：工藝流程、測量值、設備運行狀態、操作模式、報警等顯示、畫面調用。
(2)報警處理與故障診斷功能：紀錄報警發生時間、故障內容等信息，並直觀地顯示在畫面上，方便設備維護與故障排除。
(3)畫面系統對系統料位參數進行修改，實現對系統自動/手動的切換。
(4)管理許可權：實現不同級別的系統管理許可權，普通操作員可以選擇操作模式，控制機器運行，設置工藝參數等，管理員在身份確認后可以對特殊參數進行修改。
(5)操作控制功能：根據界面上的按鈕可以對各條皮帶進行操作，比如：啟動、停止，對料位按工藝要求進行設定並對其進行選擇。
5結語
本系統使用性能優異的羅克韋爾公司PLC及HMI產品實現壓濾機的全自動控制，使壓濾機整個運行過程連續、穩定、可靠，通過觸摸屏能監測到所有的工藝參數、設備的工作狀況、閥門的開關狀態，並且具備完善可靠的報警保護與故障診斷功能，控制系統展現出人性化的設計思想，在實際使用中深受用戶的好評。
參考文獻
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[2]DavidA.Geller.可編程序控制器原理與設計[M]．北京：清華大學出版社，2006
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