基于PLC的地埋式垃圾压缩装置控制系统的设计

　　摘要：垃圾压缩装置可以将垃圾压缩后再进行运输，减少占用空间，提高运输效率，液压式垃圾压缩装置因其输出力大被普遍应用于垃圾处理中。将地埋式垃圾压缩装置设计成PLC控制是当前控制的趋势。文章对地埋式垃圾压缩装置的结构和液压系统进行了介绍，对其PLC控制进行了设计，包括对PLC控制的硬件系统及控制程序进行了设计，同时用MCGS软件进行组态模拟的设计以便于进行现场运行的监控，提高设计的可靠性。

　　关键词：垃圾压缩;装置控制;PLC;MCGS;系统设计

　　推荐阅读：《城乡规划》(原：好运)(月刊)，杂志作为中国城市规划协会会刊，是由复旦大学和上海文化出版社联合主办的综合性学术期刊，2017年3月起正式发行。

　　0.前言

　　近几年来，伴随着城市规模不断变大，经济水平不断提高，人口的数量也在不断增加，由此在城市中日常生活中所产生的垃圾也日益增多。据相关单位统计，从我国的城市垃圾处理站到居民生活点的距离大概在40 km以上，如果垃圾不进行压缩，运输时的亏载现象会使得垃圾运输成本增加，有统计介绍垃圾的运输费用在垃圾处理费用中占很大比例，甚至在一些发达的国家中垃圾运输的成本已经占到了总成本的70%以上。因此，有效压缩垃圾，减少垃圾运输时的体积，降低垃圾的运输成本和土地成本，提高垃圾的运输效率对降低垃圾在运输中所产生的费用有实际价值。

　　1、垃圾压缩装置的基本结构介绍

　　目前垃圾压缩装置类型按驱动方式分，有液压式、气动式、电动式、机械式。液压驱动式垃圾压缩装置具有输出压力大且运行平稳的特点。

　　图1为液压式垃圾压缩装置的基本结构图。液压式垃圾压缩装置主要由举升架、压缩箱体、液压推铲、液压泵站、油缸组成。举升架是用来支撑整个压缩装置的部件，控制整个装置的升降;压缩箱体用于压缩和存放垃圾，其中液压推铲直接与垃圾接触，负责压缩垃圾;液压泵站是整个装置的动力来源，它负责给整个装置提供动力，油箱是存放液压油的部件，为液压泵站提供液压油。

　　2、垃圾压缩装置的控制系统设计

　　2.1垃圾压缩装置的控制要求

　　垃圾压缩裝置控制系统的总体要求是：进料口处于关闭状态，箱体处于地下，压板处于起始位置，出料口处于关闭状态，警示灯处于熄灭状态。具体要求如下：

　　(1)当进料口处按钮开关闭合时，电机正转，进料口打开;当开关断开时，电机反转，进料口闭合。

　　(2)箱体底部的重力传感器监测箱体内垃圾的重量，当重量达到压缩的标准重量时启动液压泵;在箱体顶部有一个接近传感器，当垃圾到达顶部而重量未达到压缩标准时，同样会启动液压泵，液压泵启动后液压杆开始工作压缩垃圾。

　　(3)当垃圾压缩好后警示灯打开。

　　(4)当运输车辆来时，运输人员按下启动按钮，箱体下端的举升架工作，当达到指定高度时(与运输车辆货箱下端齐平)，出料口的电机开始工作，电机正转，出料口打开，液压杆继续向初始方向工作，把垃圾块推送到货箱，

　　(5)推送结束后，液压杆缩回，回到起始位置，出料口电机反转工作，出料口闭合，举升架下降回到起始位置。(从压缩到推送再到举升架下降的过程中进料口电机不能工作，进料口不能打开)

　　系统运行期间的动作过程如图3所示：

　　2.2 垃圾压缩装置控制系统的I/O地址分配表和外部接线图

　　垃圾压缩装置控制装置的硬件由以下几个部分组成：可编程控制器(PLC)、电机、液压泵、液压缸、举升架、单向阀、油缸、箱体、启动按钮、急停按钮、绿色指示灯、压力传感器、接近传感器、蜂鸣器报警等部件组成，其I/O地址分配表如表1和表2所示。

　　根据垃圾压缩装置控制系统的I/O地址分配情况选择用三菱FX3U-32型CPU，并绘制PLC外部接线图，如图4所示：

　　2.3 PLC控制程序的設计

　　PLC程序是控制系统的核心，在根据控制要求合理分配好输入输出地址并绘制出外部接线图之后就需要编写控制程序，本设计选用的是GX works2编程软件，它是三菱电机公司开的编程软件，该软件有项目管理、编写程序、模拟运行、和修改程序等功能。其主要功能如下：

　　可通过助记符、列表语言和符号来编写PLC程序。

　　可以编写PLC程序，并且可以储存、打印。

　　可在串行系统中与PLC进行通信、文件传送、操作监控以及各种调试。

　　可以脱离PLC进行仿真调试。

　　其页面如图5所示，图6是控制举升架与出料的程序。

　　2.4 基于MCGS设计可监控的人机界面

　　MCGS(Monitor and Control Generated System ，通用监控系统) ，是一种应用于嵌入式计算机监控系统的组态软件，能快速构建工业现场的运行界面，拥有一个模拟运行环境，可以对组态后的工程进行模拟测试，方便用户对组态过程的调试，图7是监控界面，可以用MCGS构建垃圾由进料到达进料口之后被倒入垃圾压缩箱，是否达到要求并被压缩以及随后的垃圾压缩箱被举升出地面，最后送到运输车的全过程。

　　结论

　　垃圾的产生量随着城市规模的增大而增多，需要集中散落在各个点的处理，为提高运输效率，节约处理成本，垃圾压缩装置体现其很大的作用，合理设计和监控垃圾处理设备也有其重要意义。

　　用PLC对垃圾处理过程进行控制提高了自动化程度，可操作性强。

　　用MCGS组态软件将各个模块进行组合设计在一起进行工况的模拟和监控，既节约成本，也提高了设计的可靠性。

　　参考文献

　　[1]李锁劳编著，《PLC应用技术项目教程》[M]，西安：西安电子科技大学出版社，2013年

　　[2]吕爱华，《电控制与PLC应用技术技术》[M]，北京：电子工业出版社，2015年5月

　　[3]周曲珠编著，《图解液压气动技术与实训》[M]，苏州：中国电力出版社，2015年 1月

　　[4]钱善本，基于PLC的地埋式提料装置立即压缩系统设计[J]，机电工程技术，2015(2)，P28～30

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文章名称： 基于PLC的地埋式垃圾压缩装置控制系统的设计

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