基于PLC實現(xiàn)磨機(jī)用高低壓稀油站的自動控制

張梅紅，魏冬至

(1.河南工業(yè)貿(mào)易職業(yè)學(xué)院，河南 鄭州 450053； 2.鄭州市技師學(xué)院，河南 鄭州 450007)

水泥球磨機(jī)是水泥生產(chǎn)中的重要設(shè)備.水泥球磨機(jī)的軸承擔(dān)負(fù)機(jī)器的全部負(fù)荷，其潤滑的好壞直接影響到機(jī)器的使用壽命和運轉(zhuǎn)率.高低壓稀油站(包括高、低壓兩個供油系統(tǒng))主要用于水泥球磨機(jī)軸承的靜動壓潤滑[1]112-116.基于PLC的高低壓稀油站自動控制系統(tǒng)能可靠的保證高低壓稀油站的啟停及正常運行工藝需要，實時監(jiān)測各測試點的溫度、壓力變化，對各種可能出現(xiàn)的故障及時發(fā)出聲、光報警，并將報警信號送至關(guān)聯(lián)設(shè)備，具備遠(yuǎn)程/本地控制.

1 高低壓稀油站的結(jié)構(gòu)原理及控制需求

1.1 簡單構(gòu)造及工作原理

如圖1所示，高低壓稀油站主要有高壓部分和低壓部分組成，高壓系統(tǒng)主要由高壓柱塞泵裝置、溢流閥、單向閥、壓力變送器、管道、閥門等組成，低壓潤滑系統(tǒng)主要由低壓齒輪泵、過濾器、冷卻器、安全閥、單向閥、壓力變送器、雙針雙管壓力表、壓差開關(guān)、管路、閥門等組成[2]45-46.

1#,2#—低壓油泵 3#,4#—高壓油泵 5—磁網(wǎng)過濾裝置 6—油用加熱器 7—溫度計 8,9,20,21—單向閥 10,22,23—直動溢流閥 11,12,13,14,15,16,17,18,19—旋塞閥 24,25—高壓壓力變送器 26—壓差變送器 27—雙筒網(wǎng)式過濾器 28—冷卻器 29—雙針壓力表 30—低壓壓力表 31,32—高壓壓力表 33—低壓壓力變送器 34—Pt100鉑熱電阻 35—液位信號變送器圖1 高低壓原理圖

油站工作時，低壓潤滑系統(tǒng)的油液由齒輪泵從油管吸出，經(jīng)單向閥、網(wǎng)式過濾器、列管式冷卻器，被直接送到設(shè)備的潤滑點，其最高工作壓力為0.4 Mpa，最低工作壓力為0.12 Mpa，也可根據(jù)潤滑點的要求，通過調(diào)節(jié)安全閥確定使用壓力，當(dāng)工作壓力超過安全閥的調(diào)定壓力時，安全閥將自動開啟，多余的油液將流回油箱.高壓潤滑系統(tǒng)的油液經(jīng)網(wǎng)式過濾器進(jìn)入柱塞泵，后經(jīng)溢流閥、電接點壓力表，高壓軟管送至主軸承靜壓腔，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時，兩軸承被稀油托起，主機(jī)即可開始運轉(zhuǎn).高壓部分最高壓力為31.5 Mpa，可按靜壓軸承的需要壓力調(diào)節(jié)溢流閥，當(dāng)工作壓力大于溢流閥壓力時，溢流閥自動開啟減壓，并將溢出的油流入吸油管.

1.2 控制需求

——可以實現(xiàn)就地控制和遠(yuǎn)程控制.選擇就地控制時，兩個低壓油泵可分別啟停，低壓油泵正常運行20S之后方可啟動高壓油泵，低壓油泵沒有工作前，高壓油泵不允許啟停.選遠(yuǎn)程控制時，油站有“備妥”信號至中控，當(dāng)中控發(fā)出啟動信號時，低壓油泵先正常工作20S，之后兩臺高壓油泵自動運行，30S之后向中控發(fā)出“磨機(jī)可以啟動”信號，磨機(jī)啟動180S之后，兩臺高壓油泵自動停止工作，油站進(jìn)入正常運行狀態(tài).

需要磨機(jī)停機(jī)時，兩臺高壓油泵自動啟動工作，磨機(jī)停止工作，兩臺高壓油泵繼續(xù)工作60S之后自動停止工作，兩臺高壓油泵停止工作后，低壓油泵繼續(xù)工作120S之后自動停止工作.

——在磨機(jī)頂升過程中，高壓油泵開啟120S，兩路高壓有任意一路沒有完成高壓——泄壓過程，均發(fā)出燈光指示.

——出油口油溫高于50度，發(fā)出聲光報警信號.

——稀油站正常工作中，兩臺低壓油泵一臺工作，一臺備用，低壓工作壓力一旦低于0.12MPa時，備用泵應(yīng)立即啟動，兩臺泵同時工作至壓力恢復(fù)正常后，備用泵停止工作，若仍有壓力低的現(xiàn)象，將工作泵停止，改用備用泵工作，備用泵工作后，如果再出現(xiàn)壓力低的現(xiàn)象，立即發(fā)出聲光報警，并向中控發(fā)出“故障”信號，如果壓力繼續(xù)下降，低于0.08MPa時，向中控發(fā)出“事故跳閘”信號，并使磨機(jī)停機(jī)，磨機(jī)停機(jī)后，油站繼續(xù)工作6 min后自動停止.

——油箱油溫高、油箱油溫低、油箱油位高、油箱油位高，過濾壓差大均發(fā)出聲光報警信號，并向中控發(fā)送對應(yīng)故障信號.

——油站正常工作時，如果出現(xiàn)電機(jī)掉電現(xiàn)象，“事故跳閘”信號立即發(fā)出，令磨機(jī)停機(jī)，發(fā)出聲光報警信號，并使油站停止工作.

——在安裝完畢后，可進(jìn)行點動實驗，聲音信號發(fā)出5 min后自動停止，防止燒壞電鈴.

2 依據(jù)控制工藝需求設(shè)計電氣圖紙

2.1 主回路圖

根據(jù)1號、2號低壓油泵電機(jī)，高壓油泵電機(jī)以及電加熱器的功率，分別估算出各支路所需要的電流大小，選定合適的斷路器，接觸器，熔斷器，再根據(jù)二次回路及PLC用電量的大小，選擇合適的控制變壓器，最后依據(jù)各支路電流的總和，選定合適的空開，構(gòu)成主回路，如圖2所示.

圖2 主回路圖

2.2 二次回路圖紙

根據(jù)控制工藝需求設(shè)計如圖3所示的二次回路.圖中“01”“04”標(biāo)號線路為控制變壓器引出的220V電源.“HL1”為電源指示，電源接通時點亮.“SA1”，“SA2”分別為“機(jī)旁”按鈕和“手動”按鈕，當(dāng)選擇“機(jī)旁手動”操作時，中間繼電器“KA1”線圈得點，常開觸點閉合，常閉觸點斷開.對于“1#油泵”，當(dāng)按下“SB1”按鈕時，接觸器“KM1”線圈得電，相應(yīng)主觸點閉合，1#低壓油泵開始運轉(zhuǎn)，“HL2”指示燈點亮，“KA9”是PLC輸出的驅(qū)動1#油泵的中間繼電器的常開觸點，當(dāng)選擇“中控”“自動”控制時，根據(jù)程序設(shè)定閉合，驅(qū)動1#低壓油泵開始運轉(zhuǎn).2#油泵，高壓油泵，電加熱器的二次回路電路和1#油泵類似，不做贅述.“SB5”和“KA18”分別為電鈴的手動啟動按鈕和PLC驅(qū)動觸點.“KA13”和“KA14”分別為常規(guī)故障報警指示和故障跳停主機(jī)停車指示.

圖3 二次回路圖

2.3 PLC控制原理圖

依據(jù)控制工藝要求，綜合計算出控制點數(shù)為25點數(shù)字量輸入、14點數(shù)字量輸出，綜合考慮性價比，選用國產(chǎn)信捷PLC.主機(jī)選用FC-16R-E，AC220V供電，10點輸入，6點輸出；擴(kuò)展模塊分別選用FC-E8Y，F(xiàn)C-E16X，擴(kuò)展模塊全部為24V供電.分別將本機(jī)柜按鈕及選擇開關(guān)信號，高低壓稀油站溫度、壓力及液位變送器信號，遠(yuǎn)程中控信號的干點以24V的形式接入PLC定義好的輸入接口；將定義好的PLC輸出端子分別接入相應(yīng)的中間繼電器線圈.

2.4 元件布置及接線圖

參照元器件安裝尺寸合理選擇柜體尺寸，并畫出柜體布置簡圖，依照一次、二次及PLC控制原理圖做出元件接線圖.

2.5 儀表配電及接線圖

根據(jù)所選表頭的接線圖及使用手冊，畫出儀表的配電及接線圖.在儀表上電后，根據(jù)高低壓油站的控制工藝需要設(shè)定油溫高、油溫低、油壓高、油壓低、油位高低報警參數(shù).

2.6 柜體接線端子圖

根據(jù)系統(tǒng)需要，設(shè)計畫出柜體接線端子圖.

3 安裝調(diào)試

將柜體依照圖紙設(shè)計好后，安裝導(dǎo)軌、線槽，安裝表頭及按鈕、指示燈，安裝所有電氣元件，鋪設(shè)線路，連接電氣元件，編寫控制程序，下載，調(diào)試.

[1] 余雷聲.電氣控制與PLC應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.

[2] 唐全勝.PLC在大型球磨機(jī)稀油站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].水泥，2003(3).