球磨機PLC控制的軟硬件改造

球磨機是礦物破碎后再粉碎的專(zhuān)用設備，球磨機控制系統是其穩定運行的主要根源，只有正確的操控球磨機才能達到安全生產(chǎn)的目的。某銅礦所采用的球磨機控制系統存在十分嚴重的問(wèn)題，下面我們對存在問(wèn)題進(jìn)行匯總，并以改進(jìn)PLC為解決方法進(jìn)行處理。

一、某銅礦球磨機控制系統中所存在的問(wèn)題

某廠(chǎng)家所使用的球磨機在控制系統中存在著(zhù)以下問(wèn)題：
（1）球磨機中所使用的PLC種類(lèi)繁多難以組成網(wǎng)絡(luò )。在廠(chǎng)家所使用的球磨機中都先后進(jìn)行了PLC的改造，但是在PLC的型號選用上種類(lèi)繁多，有三菱、西門(mén)子以及歐姆龍等的多種型號，由于改造的時(shí)間跨度較大，一些球磨機所使用的PLC控制設備已經(jīng)出現元器件的老化從而造成球磨機停機停產(chǎn)等的問(wèn)題，嚴重的甚至出現PLC無(wú)法對潤滑泵站進(jìn)行控制從而造成球磨機軸瓦發(fā)熱過(guò)大而造成燒瓦的現象，對工廠(chǎng)的生產(chǎn)造成較為嚴重的影響。一些球磨機的PLC控制使用時(shí)間過(guò)長(cháng)已經(jīng)無(wú)法發(fā)揮其作用。

（2）球磨機的PLC報警系統較為簡(jiǎn)陋，原先造氣的PLC報警系統采用的是面板指示燈顯示報警信息的方式，從而使得報警信息較為籠統，無(wú)法根據報警信息直觀(guān)的對球磨機的故障位置進(jìn)行確定，為了精確定位報警信息需要使用組態(tài)軟件對故障產(chǎn)生的機理進(jìn)行分析，來(lái)查找最原始的故障報警信息，為維修工作帶來(lái)了較大的難度。

（3）在球磨機所使用控制系統由于時(shí)代的限制致使球磨機的控制系統無(wú)法實(shí)現遠程控制，僅能通過(guò)本地實(shí)現對于球磨機的控制。

二、球磨機控制系統PLC改造的硬件設計

上文對某工廠(chǎng)的球磨機控制系統中所存在的問(wèn)題進(jìn)行了分析，為解決原球磨機控制系統中所存在的問(wèn)題現確定了使用西門(mén)子的S7-200CPU226作為一級主站來(lái)對球磨機的控制系統進(jìn)行改造。

1、球磨機PLC改造中的控制信號和顯示信息

在控制柜面板信息的排布中為了確保操作方便，應當在球磨機自動(dòng)控制的模式下，選擇“主機程序”和“油站自動(dòng)”控制，僅需要按“系統啟動(dòng)”就可使得球磨機按照設定的程序進(jìn)行運作，當需要使得球磨機停止運作時(shí)僅需要按下“系統停止”按鈕就能夠使得球磨機停止運作，方便操作人員對球磨機進(jìn)行控制。在控制柜面板上使用綠色的指示燈對球磨機的運行狀態(tài)進(jìn)行顯示，當球磨機運行出現問(wèn)題，使用醒目的紅色作為報警顯示，并在屏幕上顯示詳細的報警信息，比如說(shuō)：當PLC由于檢測到傳感器傳來(lái)的“壓力低”信號而導致球磨機主機停止工作時(shí)，在球磨機PLC控制柜的顯示面板上將顯示主機運行狀態(tài)的綠燈滅而將代表主機停止工作的紅燈亮起，同時(shí)代表“壓力低”的工作指示燈亮起。球磨機的操作人員可以根據顯示屏中所顯示的報警信息來(lái)對球磨機的故障進(jìn)行排除。

2、球磨機PLC控制系統的硬件組成

通過(guò)對球磨機的運行狀態(tài)監測點(diǎn)進(jìn)行統計發(fā)現，球磨機的控制一共需要使用52個(gè)I/O點(diǎn)，并在此點(diǎn)數的基礎上預留20%的備用I/O點(diǎn)，所以在選用的西門(mén)子S7-200PLC系列的CPU226主控模塊的基礎上附加三個(gè)擴展模塊，以滿(mǎn)足球磨機PLC的I/O需求，根據球磨機測量輸入輸出信號的不同，三個(gè)附加模塊分別為數字、模擬與通信模塊來(lái)分別用于數字信號、模擬信號以及組網(wǎng)通信的處理。并附加一個(gè)觸摸顯示器來(lái)作為PLC運行狀態(tài)的顯示。

3、球磨機PLC改造時(shí)所使用的傳感器的設置

在球磨機PLC改造時(shí)所使用的傳感器需要根據其所作用的位置、傳感器的類(lèi)型以及精度、量程、信號類(lèi)型等來(lái)進(jìn)行選取。

三、球磨機PLC改造時(shí)的控制系統軟件的編制

1、球磨機PLC控制的系統軟件的編制

在球磨機PLC控制系統軟件的編制過(guò)程中，系統的停止與緊急停止都應當設置為常閉接入點(diǎn)，避免設置成常開(kāi)接入點(diǎn)時(shí)因緊急停止信號故障并無(wú)法顯示報警而造成事故。同時(shí)為了避免重復按鍵而導致誤操作應當盡量的減少輸入信號的個(gè)數來(lái)避免此類(lèi)事故的發(fā)生。同時(shí)在對系統輸入手動(dòng)按鈕的設置時(shí)應當盡量設置成單按鈕動(dòng)作，按下后24V接通，PLC接收輸入信號，再按一次按鈕24V斷開(kāi)，輸入信號終止。

（1）球磨機PLC控制流程。球磨機運行的PLC控制流程如下：當球磨機PLC系統啟動(dòng)時(shí)首先低壓泵運行，待到系統低壓壓力穩定后延時(shí)20S高壓泵運行，待到壓力升高到目標后進(jìn)行泄荷，而后延時(shí)15S后球磨機的主機啟動(dòng)運行，待到主機運行穩定后高壓泵停止工作。而球磨機PLC控制系統的停止則需要將其啟動(dòng)方式反向運行即可。

（2）做好對于系統備用泵的控制。在球磨機的潤滑站中設置有兩組低壓齒輪泵來(lái)確保球磨機潤滑系統的供油，兩組低壓齒輪泵任何一臺都可以設置成主工作泵，而將另外一臺設置成輔助泵，當PLC檢測到潤滑系統中的壓力低于設置壓力值時(shí)則啟動(dòng)另外一臺泵對系統壓力進(jìn)行升壓，直至系統壓力恢復正常，當輔助泵工作后系統壓力仍無(wú)法達到低壓壓力時(shí)則需要報警顯示泵組故障。

（3）球磨機PLC控制中的高壓泵的控制。在球磨機主機啟停的過(guò)程中，由于球磨機自身重量較大將會(huì )帶來(lái)較大的慣性力，同時(shí)施加于球磨機軸頸與軸瓦之間的摩擦阻力較大，增大了系統主機啟停的困難，為解決這一問(wèn)題，減少球磨機的摩擦力，需要使用高壓泵將主軸頂升，在軸瓦與軸頸之間形成一層油膜。在球磨機壓力信號的檢測過(guò)程中需要將壓力表中的模擬信號轉變?yōu)閿底中盘?，在信號轉變的過(guò)程中需要注意轉變的方法。

2、對于球磨機監控組態(tài)及報警信息的編制

在球磨機控制柜中的顯示屏中需要顯示主畫(huà)面、操作提示、自動(dòng)控制以及手動(dòng)控制、報警記錄和壓力記錄等五個(gè)主畫(huà)面和相應的輔助畫(huà)面。其中報警畫(huà)面將會(huì )根據故障發(fā)生的時(shí)間來(lái)羅列好相應的報警提示，如發(fā)生球磨機主機無(wú)法啟動(dòng)、軸瓦溫度過(guò)高、高壓機構不脫扣等的重大故障時(shí)需要自動(dòng)彈出報警信息并發(fā)出提示音。同時(shí)PLC控制系統中的報警信息可以根據需要進(jìn)行編制，其中報警信息中需要包含有報警原因以及報警可能的觸發(fā)因素等信息，從而為后續維修提供方便。

通過(guò)對原有PLC控制系統進(jìn)行現代化改造，使得系統在具有自動(dòng)化控制、手動(dòng)控制的基礎上提升了球磨機控制系統的報警能力，對于PLC中的各項報警信息進(jìn)行了詳細說(shuō)明，為后續的球磨機維修提供了方便，同時(shí)新的PLC控制系統提升了PLC的控制組網(wǎng)能力，從而可以實(shí)現對于球磨機生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監控，提高了球磨機的運行效率，實(shí)時(shí)在線(xiàn)的狀態(tài)監控可以對球磨機的運行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)了解，從而針對性的做好對于球磨機的維護保養，確保球磨機能夠安全、可靠的運行。