MCGS與西門子PLC在大齒圈潤(rùn)滑控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

段謨喜 ，孫益敏

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

干燥窯作為冶金行業(yè)的一種大型常用設(shè)備，負(fù)責(zé)物料的干燥和輸送，大齒圈是干燥窯的傳動(dòng)裝置，該齒輪的潤(rùn)滑狀態(tài)嚴(yán)重影響設(shè)備的運(yùn)行。備料車間大齒圈此前采用油浴潤(rùn)滑，由于慣性的作用，運(yùn)行的時(shí)候,油從齒輪上順著筒體滴到地面上，污染環(huán)境。為了加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)治理，后來(lái)改為開式齒輪油，由于此油粘度大，引起干燥窯振動(dòng)大。為了解決振動(dòng)問(wèn)題，車間在前幾年改為噴霧潤(rùn)滑，效果不錯(cuò)，既解決了現(xiàn)場(chǎng)衛(wèi)生，也解決了振動(dòng)問(wèn)題。兩套大齒圈潤(rùn)滑系統(tǒng)自2000年投入使用以來(lái)，一直使用較正常，但隨著時(shí)間的推移，元器件老化、損壞，又是采用原始的繼電器控制［1］，自動(dòng)噴油系統(tǒng)故障較高,越來(lái)越難以滿足生產(chǎn)的需要，更新改造勢(shì)在必行。本文以噴油控制系統(tǒng)為例，介紹MCGS觸摸屏和S7-300PLC在干燥窯大齒圈潤(rùn)滑控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。

2 干燥窯大齒圈潤(rùn)滑工藝

2000年干燥窯大齒圈上安裝了一套SP4型自動(dòng)噴油裝置［2］，該裝置的工作原理：通過(guò)氣動(dòng)閥和液壓泵的作用把潤(rùn)滑油進(jìn)行霧化處理，然后噴射到大齒圈上，霧狀的潤(rùn)滑油覆蓋在齒輪上，使齒面形成一定厚度的油膜，保護(hù)齒輪的潤(rùn)滑效果，并在噴射結(jié)束后，再延長(zhǎng)噴氣3～5s，保證低溫下噴嘴不會(huì)被油堵塞，其噴射潤(rùn)滑工作原理見圖1。

圖1 噴射潤(rùn)滑工藝原理圖

3 控制系統(tǒng)的選擇

由于原繼電器式控制系統(tǒng)故障較高，存在潤(rùn)滑不良的安全隱患，為了保證大齒圈的正常潤(rùn)滑，決定把繼電器控制系統(tǒng)改為PLC和觸摸屏控制。根據(jù)車間內(nèi)其他控制系統(tǒng)的使用情況和操作習(xí)慣，考慮到以后維護(hù)和備件的管理問(wèn)題，決定采用相同品牌的觸摸屏和PLC進(jìn)行控制。這樣可以更好地保留操作習(xí)慣，容易學(xué)會(huì)，并預(yù)留與DCS通訊接口，為以后工廠智能化做準(zhǔn)備，納入到車間生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)中。

控制系統(tǒng)軟件由觸摸屏與PLC編程軟件組成，觸摸屏選用北京昆侖通態(tài)公司的MCGS自帶組態(tài)軟件包，它具有與主流PLC兼容性高等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)硬件主要由西門子PLC；溫度、水分傳感器；油壓傳感器；管路加熱裝置；油泵；氣泵；電磁閥；電機(jī)保護(hù)等組成。按照噴油控制流程要求，分別設(shè)計(jì)手動(dòng)、自動(dòng)、調(diào)試三種控制方式。傳感器將測(cè)量參數(shù)送至PLC模塊［3］，再由程序完成多路測(cè)量信號(hào)的實(shí)時(shí)顯示與報(bào)警，同時(shí)通過(guò)以太網(wǎng)通訊將PLC數(shù)據(jù)送到上位機(jī)觸摸屏，觸摸屏負(fù)責(zé)噴油控制的監(jiān)控與操作。

4 程序設(shè)計(jì)

4.1 組態(tài)軟件的界面設(shè)計(jì)

MCGS 組態(tài)軟件負(fù)責(zé)設(shè)備的操作、控制，提供設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控和設(shè)備故障記錄查詢，觸摸屏畫面由工藝流程、參數(shù)修改、調(diào)試、報(bào)警等畫面構(gòu)成,主畫面如圖2所示。

圖2 觸摸屏畫面

4.2 PLC程序設(shè)計(jì)

程序采用模塊化設(shè)計(jì)，思路清晰，對(duì)于功能相同的設(shè)備，編寫為功能塊FB，便于重復(fù)調(diào)用，設(shè)備控制方式分為自動(dòng)、手動(dòng)、調(diào)試［4］。其工藝流程：正常工作為：來(lái)自設(shè)備運(yùn)行允許→設(shè)備啟動(dòng)→設(shè)備自檢→儀表自檢、季節(jié)判斷、油溫度、品質(zhì)判斷→氣路吹掃→運(yùn)行開始后第一次滑潤(rùn)、時(shí)間20s→時(shí)間到后按照周期和潤(rùn)滑時(shí)間循環(huán)；如需停機(jī)，停機(jī)信號(hào)發(fā)出后，潤(rùn)滑20s→延遲30min關(guān)機(jī)。由于采用觸摸屏進(jìn)行可視化控制，噴油周期各項(xiàng)參數(shù)和時(shí)間控制可自由設(shè)置?？刂七壿嬯P(guān)系圖如圖3。

圖3 控制邏輯關(guān)系圖

4.2.1 Pt100與模塊的連接及設(shè)置

PLC控制器選用CPU314C型，自帶PT100溫度檢測(cè)模塊（默認(rèn)溫度量程：-200℃--850℃），Pt100與模擬量模塊的接線方式根據(jù)端口連接圖確認(rèn)。此CPU采用二線制測(cè)量電阻，適合測(cè)量精度低一些的場(chǎng)合，在軟件設(shè)置的輸入通道選擇RTD-2L，測(cè)量范圍顯示：Pt100標(biāo)準(zhǔn)［5］。通常情況下，Pt100設(shè)計(jì)成四線制形式的，測(cè)量精度更高。設(shè)計(jì)方法是：在兩線制Pt100的每一端分別接出兩股屏蔽線。

4.2.2 PT100模擬量程序的編寫

編寫模擬量程序時(shí)，可以采用西門子自帶的模擬量［6］轉(zhuǎn)換塊處理，但此CPU中對(duì)PT100的參數(shù)有默認(rèn)數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)可以這樣處理：直接讀取PIW數(shù)據(jù)后，先轉(zhuǎn)化為整型，再轉(zhuǎn)化為雙整型，然后轉(zhuǎn)化為實(shí)型，最后除以10.0即為溫度值，程序如下。

L PIW 108 // 讀取AI地址108的數(shù)據(jù)；

ITD //轉(zhuǎn)換整型；

DTR //轉(zhuǎn)換實(shí)型，并送入ACC1寄存器；

L 1.000000e+001 // 裝載10.0到ACC1寄存器中，原來(lái)ACC1中的數(shù)據(jù)自動(dòng)送入ACC2寄存器中；

/R //ACC2除以ACC1并把結(jié)果送入ACC1中；

T MD 10 //把結(jié)果ACC1中數(shù)據(jù)送入MD10。

4.3 觸摸屏與PLC的通訊

MCGS觸摸屏與PLC的通訊方式有許多方式,本設(shè)計(jì)中采用以太網(wǎng)通信［7］，在通訊前需要設(shè)置通訊IP地址，觸摸屏IP地址可以在MCGS觸摸屏軟件中設(shè)置，也可以在觸摸屏系統(tǒng)中設(shè)置。當(dāng)在觸摸屏系統(tǒng)中設(shè)置時(shí)，設(shè)置如下：在進(jìn)入系統(tǒng)之前，點(diǎn)擊畫面進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)置，在IP地址設(shè)置框內(nèi)填寫IP，可以隨意設(shè)置，子掩碼保持系統(tǒng)默認(rèn)。然后回到PLC編程軟件，進(jìn)入硬件設(shè)置，在PLC地址欄內(nèi)設(shè)置與觸摸屏一樣的IP，最后一位不同就可以，確保兩臺(tái)設(shè)備處于同一子網(wǎng)內(nèi)，下載程序，連接網(wǎng)絡(luò)就可以通訊。

5 結(jié)語(yǔ)

MCGS組態(tài)軟件與西門子PLC的組合構(gòu)成的控制及監(jiān)控系統(tǒng)，在噴油系統(tǒng)中獲得了較好的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了控制、監(jiān)控、報(bào)警提示、歷史趨勢(shì)顯示和設(shè)備調(diào)試等功能，改造后的控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度高、運(yùn)行可靠、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。

［1］王松美.回轉(zhuǎn)干燥窯大齒圈自動(dòng)噴油系統(tǒng)的控制[J].電工技術(shù),2002(11):56.

［2］王永祥,王智祥.回轉(zhuǎn)干燥窯大齒圈潤(rùn)滑技術(shù)的改進(jìn)[J].機(jī)械 ,2002, 29(S0):247-248.

［3］包建華.基于MCGS組態(tài)軟件的空壓機(jī)組監(jiān)控軟件開發(fā)[J].測(cè)控自動(dòng)化, 2007(7):36-38.

［4］段謨喜.西門子S7-300 PLC在天然氣熱風(fēng)爐中的應(yīng)用[J].銅業(yè)工程,2016(6):88-90.

［5］李成春,郭瓊.基于西門子PLC 溫控調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào), 2014(4):10-12.

［6］丁欣, 等.基于PLC和PT100的閉環(huán)溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].企業(yè)科技與發(fā)展, 2016(1):37-39.

［7］鄒偉.基于MCGS組態(tài)軟件的上位機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].制造自動(dòng)化,2008(12):103-108.