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用設備，球磨機控制系統(tǒng)是其穩(wěn)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(tǒng)存在十分嚴重的問題，下面我們對存在問題進行匯總，并以改進PLC為解決方法進行處理。

一、某銅礦球磨機控制系統(tǒng)中所存在的問題

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

（2）球磨機的PLC報警系統(tǒng)較為簡陋，原先造氣的PLC報警系統(tǒng)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(tǒng)，無法根據(jù)報警信息直觀的對球磨機的故障位置進行確定，為了精確定位報警信息需要使用組態(tài)軟件對故障產(chǎn)生的機理進行分析，來查找最原始的故障報警信息，為維修工作帶來了較大的難度。

（3）在球磨機所使用控制系統(tǒng)由于時代的限制致使球磨機的控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)遠程控制，僅能通過本地實現(xiàn)對于球磨機的控制。

二、球磨機控制系統(tǒng)PLC改造的硬件設計

上文對某工廠的球磨機控制系統(tǒng)中所存在的問題進行了分析，為解決原球磨機控制系統(tǒng)中所存在的問題現(xiàn)確定了使用西門子的S7-200CPU226作為一級主站來對球磨機的控制系統(tǒng)進行改造。

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，應當在球磨機自動控制的模式下，選擇“主機程序”和“油站自動”控制，僅需要按“系統(tǒng)啟動”就可使得球磨機按照設定的程序進行運作，當需要使得球磨機停止運作時僅需要按下“系統(tǒng)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)進行顯示，當球磨機運行出現(xiàn)問題，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：當PLC由于檢測到傳感器傳來的“壓力低”信號而導致球磨機主機停止工作時，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(jù)顯示屏中所顯示的報警信息來對球磨機的故障進行排除。

2、球磨機PLC控制系統(tǒng)的硬件組成

通過對球磨機的運行狀態(tài)監(jiān)測點進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，球磨機的控制一共需要使用52個I/O點，并在此點數(shù)的基礎上預留20%的備用I/O點，所以在選用的西門子S7-200PLC系列的CPU226主控模塊的基礎上附加三個擴展模塊，以滿足球磨機PLC的I/O需求，根據(jù)球磨機測量輸入輸出信號的不同，三個附加模塊分別為數(shù)字、模擬與通信模塊來分別用于數(shù)字信號、模擬信號以及組網(wǎng)通信的處理。并附加一個觸摸顯示器來作為PLC運行狀態(tài)的顯示。

3、球磨機PLC改造時所使用的傳感器的設置

在球磨機PLC改造時所使用的傳感器需要根據(jù)其所作用的位置、傳感器的類型以及精度、量程、信號類型等來進行選取。

三、球磨機PLC改造時的控制系統(tǒng)軟件的編制

1、球磨機PLC控制的系統(tǒng)軟件的編制

在球磨機PLC控制系統(tǒng)軟件的編制過程中，系統(tǒng)的停止與緊急停止都應當設置為常閉接入點，避免設置成常開接入點時因緊急停止信號故障并無法顯示報警而造成事故。同時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數(shù)來避免此類事故的發(fā)生。同時在對系統(tǒng)輸入手動按鈕的設置時應當盡量設置成單按鈕動作，按下后24V接通，PLC接收輸入信號，再按一次按鈕24V斷開，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(tǒng)啟動時首先低壓泵運行，待到系統(tǒng)低壓壓力穩(wěn)定后延時20S高壓泵運行，待到壓力升高到目標后進行泄荷，而后延時15S后球磨機的主機啟動運行，待到主機運行穩(wěn)定后高壓泵停止工作。而球磨機PLC控制系統(tǒng)的停止則需要將其啟動方式反向運行即可。

（2）做好對于系統(tǒng)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確保球磨機潤滑系統(tǒng)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(tǒng)中的壓力低于設置壓力值時則啟動另外一臺泵對系統(tǒng)壓力進行升壓，直至系統(tǒng)壓力恢復正常，當輔助泵工作后系統(tǒng)壓力仍無法達到低壓壓力時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程中，由于球磨機自身重量較大將會帶來較大的慣性力，同時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(tǒng)主機啟停的困難，為解決這一問題，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程中需要將壓力表中的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，在信號轉(zhuǎn)變的過程中需要注意轉(zhuǎn)變的方法。

2、對于球磨機監(jiān)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面、操作提示、自動控制以及手動控制、報警記錄和壓力記錄等五個主畫面和相應的輔助畫面。其中報警畫面將會根據(jù)故障發(fā)生的時間來羅列好相應的報警提示，如發(fā)生球磨機主機無法啟動、軸瓦溫度過高、高壓機構(gòu)不脫扣等的重大故障時需要自動彈出報警信息并發(fā)出提示音。同時PLC控制系統(tǒng)中的報警信息可以根據(jù)需要進行編制，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(xù)維修提供方便。

通過對原有PLC控制系統(tǒng)進行現(xiàn)代化改造，使得系統(tǒng)在具有自動化控制、手動控制的基礎上提升了球磨機控制系統(tǒng)的報警能力，對于PLC中的各項報警信息進行了詳細說明，為后續(xù)的球磨機維修提供了方便，同時新的PLC控制系統(tǒng)提升了PLC的控制組網(wǎng)能力，從而可以實現(xiàn)對于球磨機生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控，提高了球磨機的運行效率，實時在線的狀態(tài)監(jiān)控可以對球磨機的運行狀態(tài)進行實時了解，從而針對性的做好對于球磨機的維護保養(yǎng)，確保球磨機能夠安全、可靠的運行。