Zusammenfassung: Dieser Artikel beschreibt den Einsatz der kleinen integrierten SPS HOLLiAS-LEC G3 von Hollisys in einer hydraulischen Ballenpresse für die Landwirtschaft. Schlüsselwörter: Hydraulische Ballenpresse, SPS 1. Einleitung In industriellen Anwendungen nutzen die meisten Maschinen fortschrittliche und praxisorientierte Steuerungstechnik, um den Produktionsprozess zu steuern und so die Zuverlässigkeit und Effizienz der Anlagen zu verbessern. In der Landwirtschaft hingegen, bedingt durch die rauen Einsatzbedingungen und das geringe technische Niveau der Bediener, werden die meisten Maschinen nicht mit fortschrittlicher Steuerungstechnik betrieben, sondern setzen weiterhin auf traditionelle manuelle Bedienung und Relaissteuerung. China ist ein großes Agrarland mit landesweit verbreiteten Landmaschinen. Der Einsatz stabiler, zuverlässiger und leistungsstarker Steuerungstechnik auf dem riesigen Markt für Landmaschinen wird sich sehr positiv auf die Automatisierung der chinesischen Landwirtschaft und die Wettbewerbsfähigkeit der Landmaschinenhersteller auswirken. Dieser Artikel beschreibt den Einsatz der neuen Generation kleiner integrierter SPS von Hollisys in einer hydraulischen Ballenpresse für die Landwirtschaft. Diese Anwendung hat gute Ergebnisse bei der Verbesserung der Automatisierung von Landmaschinen erzielt und besitzt ein hohes Werbepotenzial. 2. Systemübersicht Ein Hersteller von Hydraulikmaschinen in der Provinz Shandong ist ein führendes Unternehmen der chinesischen Industrie für hydraulische Ballenpressen. Die hydraulischen Ballenpressen des Unternehmens werden im In- und Ausland vertrieben und haben bei Anwendern breite Anerkennung gefunden. Sie werden häufig zum Pressen von Schüttgütern wie Baumwollfasern, Flachs, Wolle, Papierabfällen, Textilien, Handtüchern und Stroh eingesetzt und erleichtern so die Lagerung und den Transport von Agrarprodukten erheblich. Da hydraulische Ballenpressen üblicherweise unter rauen Bedingungen im Freien oder an stark verschmutzten Produktionsstandorten eingesetzt werden, sind hohe Anforderungen an das Steuerungssystem gestellt. Ein Automatisierungsunternehmen hatte zuvor eine SPS eines ausländischen Herstellers verwendet, um die elektrische Steuerung der hydraulischen Ballenpresse zu modifizieren, jedoch mit unbefriedigenden Ergebnissen. Wir führten daher Vor-Ort-Untersuchungen und wiederholte Studien der Betriebsumgebung der Maschine durch, wobei wir die rauen Umgebungsbedingungen umfassend berücksichtigten und intensiv an Zuverlässigkeit und Stabilität arbeiteten. Darauf aufbauend entwickelten wir ein Steuerungssystem auf Basis der kleinen integrierten SPS HOLLiAS-LEC G3. Die praktischen Betriebsergebnisse zeigen, dass dieses Steuerungssystem die erwarteten Ergebnisse erzielt und den Automatisierungsgrad der Anlage deutlich verbessert hat. Das Steuerungssystem der hydraulischen Ballenpresse besteht aus einer Kernsteuereinheit (SPS) und einer Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI). Die zentrale Steuereinheit verwendet eine kleine integrierte SPS der Hollysys G3-Serie, und das HMI nutzt das Textdisplay MD204L der neuen Generation von Shenzhen Human-Machinery Electronics Co., Ltd. Die SPS umfasst ein 24-Punkt-CPU-Modul LM3107 und ein 8-Kanal-Relaisausgangsmodul LM3222. Die Eingangs- und Ausgangssignale sind in Tabelle 1 detailliert aufgeführt. Die SPS-gesteuerte hydraulische Ballenpresse kann die Ballen automatisch entpacken, anheben, drehen und pressen. Sie überwacht den Produktionsprozess in Echtzeit und führt automatische Diagnosen, Alarme und Datenübertragung durch. Um die Zuverlässigkeit des elektrischen Steuerungssystems zu verbessern, wurden gemäß den Kundenanforderungen alle häufig defekten und austauschbaren Schalter und Tasten in das HMI integriert, darunter die Tasten für Pumpenstart/-stopp, Start/Stopp des Ballenpressens, Hub/Senkung/Stopp des Zylinders, Ballenheben, Türöffnen und Türschließen. Zusätzlich wird die Zeitsteuerung der Zeitrelais über die Mensch-Maschine-Schnittstelle eingestellt. Dies umfasst das Anlaufverzögerungsrelais des Ölpumpenmotors, das Verzögerungsrelais zur Vermeidung des Blockiermotors, das Abschaltverzögerungsrelais des Blockiermotors und das Pufferverzögerungsrelais für den Zylinderanstieg. Die Steuerung der hydraulischen Ballenpresse beinhaltet die Steuerschaltungen für den Ölpumpenmotor, den Blockiermotor, die Hubsteuerung, die Blockhebesteuerung, die Vorentladesteuerung sowie die Türöffnungs- und -schließsteuerung. Im Folgenden werden die einzelnen Steuerschaltungen beschrieben. Steuerschaltung des Ölpumpenmotors: Die Bedienung erfolgt über das Tastenfeld auf dem Display. Durch Drücken der Taste „Pumpenstart“ wird der Ölpumpenmotor gestartet und der Hauptschütz C1 mit dem Y-Schütz C2 verbunden. Gleichzeitig liest das Anlaufverzögerungsrelais des Ölpumpenmotors den Zeitwert auf dem Display aus und startet die Zeitmessung. Nach Ablauf der Zeit wird der Y-Schütz C2 abgeschaltet und der Δ-Schütz C3 eingeschaltet. Die Punkte C2 und C3 der SPS sind verriegelt. Durch Drücken der Taste „Pumpenstopp“ wird der Ölpumpenmotor ordnungsgemäß gestoppt. Bei Überlastung oder Blockierung des Motors schließt das thermische Hauptschutzrelais RJ der Ölpumpe, und der Hauptschütz C1 schaltet über die SPS-Programmsteuerung sofort ab und geht in den Schutzzustand. Nach der Fehlerbehebung wird die Maschine neu gestartet. Überschreitet der Ölzylinder seinen oberen oder unteren Grenzwert, werden HC1 und HC2 durch die SPS-Programmsteuerung geschützt. Die Y-Δ-Anlaufübergangszeit kann durch Einstellen des Werts des Anlaufverzögerungsrelais des Ölpumpenmotors beliebig angepasst werden, um einen optimalen Übergang zu gewährleisten. Mehrere Verriegelungen und Selbstverriegelungsmechanismen gewährleisten einen ordnungsgemäßen Anlauf und Betrieb des Ölpumpenmotors. Kontrollleuchten zeigen den Betriebszustand des Motors an. Fußbetätigte Motorsteuerung: Die Taste „Start“ auf dem Textdisplay steuert die Bedienung über das Tastenfeld. Durch Drücken der „Start“-Taste wird der Fußmotor gestartet. Die Kontrollleuchte leuchtet auf, der Fußmotorschütz C4 wird aktiviert und das Anlaufverzögerungsrelais liest den angezeigten Zeitwert aus und startet die Zeitmessung. Nach Ablauf der Zeit wird das interne Zwischenrelais der SPS ausgelöst und der Fußmotorbetrieb beendet. Der Summer „H“ ertönt, und das Ausschaltverzögerungsrelais liest den angezeigten Zeitwert aus und startet die Zeitmessung. Nach Ablauf der Zeit endet der Zyklus, und der Fußmotor sowie der Summer „H“ stoppen und werden zurückgesetzt. Durch Drücken der „Stop“-Taste am Fußmotor werden alle Zeit- und Zwischenrelais zurückgesetzt und der Fußmotor gestoppt. Anlauf- und Ausschaltverzögerungsrelais lassen sich mit einer Genauigkeit von bis zu 1 ms einstellen. Je nach Betriebsbedingungen können unterschiedliche Werte gewählt werden, was die Bedienung erheblich vereinfacht und die Produktionseffizienz deutlich steigert. Regelkreis für Heben und Senken: Heben und Senken sind zwei gegenläufige Regelprozesse, die durch die Programmgestaltung miteinander verriegelt sind, um einheitliche und sichere Abläufe zu gewährleisten. Durch Drücken der Taste „Heben“ oder „Senken“ auf der Textanzeige-Tastatur wird die Bewegung des Behälters gestartet und entsprechend den Prozessanforderungen angehoben oder abgesenkt. Regelkreis für das Anheben des Behälters: Die Steuerung des Behälteranhebens muss nach Abschluss des Hebevorgangs erfolgen. Durch Drücken der Taste „Heben“ auf der Textanzeige-Tastatur wird das Anheben gestartet und endet, sobald der Behälter seine obere Begrenzung erreicht hat. Regelkreis für die Vorentladung: Gemäß den Prozessanforderungen muss die Vorentladung vor dem Anheben des Behälters erfolgen. Der gesamte Vorentladungsprozess ist durch das SPS-Programm vollautomatisiert. Die Vorentladung beginnt, sobald sich der Hydraulikzylinder hebt. Der eingestellte Zeitwert des Verzögerungsrelais für das Anheben des Hydraulikzylinders wird auf der Textanzeige ausgelesen und der Timer startet gleichzeitig. Die Vorentladung endet nach Ablauf der eingestellten Zeit. Türöffnungs- und -schließsteuerung: Das Öffnen und Schließen der Tür sind zwei gegenläufige Steuerungsvorgänge, die über die Bedientasten „Tür öffnen“ bzw. „Tür schließen“ auf dem Display gesteuert werden. Die internen Zwischenrelais ZJ6 und ZJ7 sind verriegelt, um die Türöffnung bzw. -schließung durchzuführen. Das Systemflussdiagramm ist in Abbildung 1 dargestellt. Abbildung 1: Systemflussdiagramm. Die Hauptbedienoberfläche und die Zeiteinstellungsoberfläche der Mensch-Maschine-Schnittstelle sind in den Abbildungen 2 und 3 dargestellt. 4. Fazit: Dieses Steuerungssystem wurde erfolgreich in landwirtschaftlichen Hydraulikballenpressen eingesetzt. Es reduziert die Arbeitsbelastung der Bediener, verbessert die Betriebseffizienz und -sicherheit der Geräte, senkt den Energieverbrauch und steigert die Produktqualität. Im praktischen Einsatz der Hydraulikballenpresse hat sich die kleine integrierte SPS von Hollysys als zuverlässig, stabil und leistungsstark erwiesen. Sie ist für die rauen Bedingungen auf landwirtschaftlichen Baustellen geeignet, hat gute Ergebnisse bei der Automatisierung von Landmaschinen erzielt und bietet einen hohen Marktwert. Referenzen [1] HOLLiAS-LEC G3 Small Integrated PLC Hardware Manual, Hangzhou Hollysys Automation Co., Ltd. [2] HOLLiAS-LEC G3 Small Integrated PLC Software Manual, Hangzhou Hollysys Automation Co., Ltd. [3] HOLLiAS-LEC G3 Small Integrated PLC Instruction and Function Block Manual, Hangzhou Hollysys Automation Co., Ltd.