PLC實現(xiàn)伺服放大器功能在電動執(zhí)行器中的應(yīng)用

劉讓建 楊 名 趙繼磊

（山東魯碧建材有限公司，萊蕪市 271103）

1 常規(guī)的伺服放大器存在問題的分析及方案論證

我公司新上4800t/d熟料線電動執(zhí)行器均采用某廠家同一系列產(chǎn)品，在生產(chǎn)過程中我們發(fā)現(xiàn)主要有以下問題：

（1）電動執(zhí)行器開、關(guān)頻繁動作，中控反饋信號頻繁波動，以至造成部分執(zhí)行器電機(jī)燒壞。

（2）部分電動執(zhí)行器向同一方向（開或關(guān)方向）一直動作停不下來，造成部分閥門損壞、電動執(zhí)行器電機(jī)燒壞。

伺服放大器控制板由前置級磁放大器線路板、觸發(fā)器線路板和可控硅交流開關(guān)線路板三部分組成。電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的指令信號與閥位反饋信號的比較放大靠這些電子線路板的運(yùn)行來實現(xiàn)。其調(diào)節(jié)原理類似于一個純積分作用的調(diào)節(jié)器，只要指令信號與閥位反饋信號的偏差超過調(diào)節(jié)不靈敏區(qū)的范圍，伺服放大器就會一直發(fā)出開指令或者關(guān)指令。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，生產(chǎn)故障的發(fā)生均是由于其伺服放大器部分出現(xiàn)問題。

（1）電動執(zhí)行器開、關(guān)頻繁動作是由于其死區(qū)靈敏區(qū)的范圍太窄。中控給定信號和閥位反饋信號相比較，只要偏差在靈敏區(qū)的范圍之外，伺服放大器就會頻繁發(fā)出開或關(guān)指令，造成執(zhí)行器頻繁動作。經(jīng)廠家指導(dǎo)，調(diào)節(jié)其電位器也達(dá)不到理想效果。

（2）部分電動執(zhí)行器向同一方向（開或關(guān)方向）一直動作停不下來是由于其內(nèi)部采用的固態(tài)繼電器觸點損壞，造成其接觸器長時間吸合。此類問題的執(zhí)行器大多是在高溫環(huán)境下的執(zhí)行器，高溫的烘烤使固態(tài)繼電器內(nèi)部的可控硅擊穿，造成其觸點損壞。從而使控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)的接觸器長時間吸合，造成執(zhí)行器向同一方向一直動作停不下來。

為了解決上述問題，我們做了大量實驗，經(jīng)過分析研究，最終決定采用PLC實現(xiàn)的伺服放大器功能替代其傳統(tǒng)的伺服放大器控制板。實際運(yùn)行情況表明，此方案信號穩(wěn)定可靠，達(dá)到了預(yù)期的效果。

2 PLC實現(xiàn)伺服放大器功能的設(shè)計

執(zhí)行機(jī)構(gòu)自身產(chǎn)生的反饋信號和計算機(jī)發(fā)出的給定信號進(jìn)行偏差計算，差值與死區(qū)的靈敏度進(jìn)行比較，PLC就會發(fā)出“開”或者“關(guān)”指令。為了保護(hù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動機(jī)不因為閥位輸入信號受到瞬間干擾而反復(fù)動作，加入開、關(guān)指令的干擾濾波單元?？刂瞥绦虻乃绤^(qū)和靈敏度都可以通過改變PLC軟件的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，也可以在操作畫面調(diào)整。開、關(guān)繼電器采用固態(tài)繼電器。執(zhí)行機(jī)構(gòu)保護(hù)主要有兩個方面的內(nèi)容：一是閥位輸入信號失真；二是執(zhí)行器長時間未達(dá)到限位，閥位命令輸出狀態(tài)過一定時間后自動停止。利用PLC實現(xiàn)伺服放大器功能的原理圖如圖1所示，虛線框內(nèi)為PLC的軟件功能模塊。

圖1 利用PLC實現(xiàn)伺服放大器功能的原理圖

2 1 硬件設(shè)計

（1）電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)原接線，如圖2所示。

（2）將執(zhí)行器內(nèi)部的固態(tài)繼電器拆除，其中限位接線不動，并將其控制回路作適當(dāng)改進(jìn)，如圖3所示。

其中KA1為開繼電器觸點，KA2為關(guān)繼電器觸點。

圖2 原執(zhí)行機(jī)構(gòu)接線圖

圖3 改造后的執(zhí)行機(jī)構(gòu)接線圖

2 2 程序設(shè)計

程序的編制我們使用的是德國西門子公司提供的STEP7（V 5.3）開發(fā)軟件，通過添加新的FC程序段，編制好后在OB1中調(diào)用一下即可。詳細(xì)程序的編制如下：

（1）超出設(shè)置的死區(qū)范圍，且給定大于反饋，則閥開。程序如圖4所示。

（2）超出設(shè)置的死區(qū)范圍，且給定小于反饋，則閥關(guān)。程序如圖5所示。

（3）死區(qū)靈敏度設(shè)置。程序如圖6所示。其中MD808為畫面設(shè)置死區(qū)靈敏度所需變量。

圖5 閥關(guān)程序段

圖6 死區(qū)靈敏度設(shè)置

2 3 監(jiān)控畫面的制作

程序編制完后，我們使用德國西門子公司的WINCC（V6.0）工業(yè)自動化組態(tài)軟件，對其監(jiān)控畫面進(jìn)行組態(tài)。組態(tài)后的畫面如圖7所示。

圖7 閥門監(jiān)控畫面

3 應(yīng)用效果

利用PLC組成的伺服放大器和閥位保護(hù)回路在我公司礦渣微粉及水泥生產(chǎn)線也已經(jīng)普遍應(yīng)用，實際運(yùn)行情況表明，利用本方法實現(xiàn)的電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制回路與常規(guī)的伺服放大器相比有很強(qiáng)的優(yōu)勢，不僅減少了投資和設(shè)備的維護(hù)量，而且在可靠性方面有了很大程度的提高，具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。