南寧浮法玻璃窯頭皮帶卸料小車改造與應(yīng)用

黃澤洪

（南寧浮法玻璃有限責(zé)任公司，南寧 530031）

因其控制系統(tǒng)器件多，接線復(fù)雜，尤其是窯頭工礦環(huán)境差，溫度高、灰塵多，使得其控制系統(tǒng)可靠性不高，其檢修難度和設(shè)備器件損壞概率較大，維修頻率且維修成本較高。這對公司生產(chǎn)的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的節(jié)能帶來極大的損失。

1 原因分析

1.1 傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的缺陷

1）安全性及可靠性不高

繼電器控制系統(tǒng)是通過繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的吸合與斷開實(shí)現(xiàn)信號的傳送，當(dāng)電流較大且頻繁通斷瞬間時容易產(chǎn)生火花，對系統(tǒng)的安全是一個隱患。同時，機(jī)械觸點(diǎn)容易氧化、抖動，易造成信號傳送錯誤。

2）可維護(hù)性及可擴(kuò)展性較差

繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，要實(shí)現(xiàn)工藝生產(chǎn)要求的邏輯功能需要大量的繼電器和接觸器，連線多并且復(fù)雜，檢修難度較大。當(dāng)需要增加一個邏輯功能時，相應(yīng)地要增加多個繼電器或輔助觸頭才能實(shí)現(xiàn)。

3）控制性能不佳

顏色檢測方法：樣品采用直徑10 cm的培養(yǎng)皿盛裝，單層覆蓋皿底面；采用38 W無影燈照明，光源與樣品距離30 cm；拍攝參數(shù)：M1/200，F(xiàn)3.5，ISO250 18 mm，白平衡為陰天；采用Photoshop軟件選取照片中典型樣品3點(diǎn)，得到3組RGB數(shù)值[7]。再通過公式(1)把RGB模式轉(zhuǎn)換成 YUV 模式，通過Y值比較顏色：

繼電器控制系統(tǒng)對皮帶小車速度的控制不佳，速度單一，只能工頻運(yùn)行，在停止時因?yàn)閼T性的緣故容易沖過頭。

1.2 窯頭工礦環(huán)境對繼電器控制系統(tǒng)的影響

窯頭是高溫、多粉塵場所。尤其粉塵對繼電器影響極大，易造成電氣設(shè)備短路、電氣開關(guān)按觸不良。而接觸器粘連或接觸不良經(jīng)常造成電動機(jī)的損壞和控制系統(tǒng)的誤動作。

為此，通過PLC和變頻器對窯頭皮帶卸料小車原控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

2 改造目標(biāo)和方法

2.1 改造方案概述

改造方案包含主回路改造和PLC控制回路改造。

1）主回路改造主要是在原系統(tǒng)上增設(shè)變頻器主回路控制，原繼電器主回路控制作為備用。

改造后電氣系統(tǒng)變頻主回路如圖1所示。

圖1 主回路原理圖

主回路KM1吸合，變頻器得電；KM3吸合，電動機(jī)工作。

2）PLC控制回路改造由PLC控制代替原有復(fù)雜的繼電器邏輯控制。改造后PLC控制回路如圖2所示。

圖2 PLC控制回路原理圖

繼電器KA1、KA2、KA3、KA4分別為4個料倉位置到位信號，繼電器吸合時，小車停止，PLC內(nèi)部時間計時器完成停止時間工作；行程開關(guān)SQ1、SQ2為限位保護(hù)，觸動任意一個，PLC停止工作，電動機(jī)掉電。

3）PLC實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的停車、計時、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等邏輯運(yùn)算功能。因此，次改造設(shè)涉及點(diǎn)數(shù)不多，從經(jīng)濟(jì)角度來看，選取西門子LOGO!控制器。

2.2 改造后電氣控制系統(tǒng)特性分析

1）主回路變頻器在電動機(jī)運(yùn)行控制的優(yōu)勢

（1）變頻器能實(shí)現(xiàn)全范圍調(diào)速，根據(jù)生產(chǎn)需要的不同調(diào)節(jié)速度，極大地提高工藝水平。

（2）變頻器容易實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。只需要通過PLC發(fā)出邏輯信號即可改變變頻器內(nèi)部逆變管的開關(guān)順序，即可實(shí)現(xiàn)輸出換相，也不存在因換相不當(dāng)而燒毀電動機(jī)的問題。

（3）變頻器軟起動功能對電動機(jī)有很好的保護(hù)作用。變頻器能使電動機(jī)起動電流較小，同時只需修改電動機(jī)的加、減速時間參數(shù)，便能實(shí)現(xiàn)電動平緩地起停，因而能夠較高頻率的起停。而用工頻直接起動時，起動電流為額定電流6～7倍，將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。

（4）變頻器有過流、欠壓、過載等保護(hù)功能。只需設(shè)置電流、電壓等保護(hù)參數(shù)，變頻器，便能在極短時間內(nèi)以高靈敏度完成電動機(jī)保護(hù)動作，而熱繼電器保護(hù)是由電流產(chǎn)生熱量，使雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時，才推動連桿動作，使控制電路斷開，從而使接觸器失電，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)的過流過載保護(hù)，耗時較長，有時甚至?xí)驗(yàn)檫^熱而粘連，導(dǎo)致電動機(jī)燒毀。

2）控制回路PLC在電氣控制的優(yōu)勢

（1）邏輯控制。PLC具有豐富的邏輯運(yùn)算功能，可輕易實(shí)現(xiàn)多種通斷控制，例如電動機(jī)的起停、正反轉(zhuǎn)。而繼電器控制系統(tǒng)是依靠繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，需要繼電器多，連線多而且復(fù)雜，系統(tǒng)構(gòu)成后，要改變或增加功能，較為困難。

（2）定時控制。PLC提供了諸多計時器，只需修改時間參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)延時的長短，延時范圍大并且計時精確。而時間繼電器延時范圍小，并且內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)易受環(huán)境影響，造成定時精度不高。

（3）順序控制。根據(jù)生產(chǎn)工藝過程，只要修改邏輯功能圖，即可輕易實(shí)現(xiàn)定位輸出、順序起動等功能。

（4）方便可靠。PLC控制系統(tǒng)連線少、易維護(hù)，增加控制功能，只需修改相應(yīng)的邏輯功能梯形圖，即可極大提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和靈活性。

3 改造效果分析

此次改造操作簡單方便，僅增設(shè)一臺變頻器和一個小型PLC，改造后的皮帶卸料小車電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，改造效果非常明顯，達(dá)到了改造的目的。

1）變頻器有效地保護(hù)了卸料小車電動機(jī)，自改造以來，再沒有發(fā)生過因接觸器粘連而導(dǎo)致電動機(jī)燒壞的現(xiàn)象，多次因?yàn)闄C(jī)械磨損和卡堵引起的小車故障，變頻器都迅速地起到了過流和過載保護(hù)作用，而沒有改造前，小車電動機(jī)平均故障記錄為4月/次。

2）變頻器的調(diào)速功能極大提升了喂料的均勻度和準(zhǔn)確度，使得料倉能夠均勻的得料，而過去工頻運(yùn)行對小車的喂料速度不能隨意控制。

3）PLC的控制代替了原有大量的接觸器繼電器控制，接觸器粘連、接觸不良、抖動等故障得到了有效排除，節(jié)約了維修成本。

4）隨著改造后的控制系統(tǒng)的投入，使其投料喂料勞動量降低，公司在此工段上縮減了3個工作崗位，降低了勞動成本。

4 結(jié)論

改造后的控制系統(tǒng)自我保護(hù)功能更加完善，可有效防止電動機(jī)燒壞，故障率和維修工作量明顯降低，節(jié)約了維修成本和生產(chǎn)成本，同時一定程度上也提高了生產(chǎn)工藝水平和質(zhì)量。改造后的控制系統(tǒng)因其自動化程度較高，使公司在此投料人員崗位上進(jìn)行了縮減，降低了勞動成本，為公司帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 王廷才. 變頻器原理及應(yīng)用[M]. 2版. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.

[2] 廖常初. PLC編程及應(yīng)用[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002.

[3] 王輯祥, 王慶華, 梁志堅. 電氣接線原理及運(yùn)行[M].2版. 北京： 中國電力出版社, 2012.

[4] 陳遠(yuǎn)剛. PLC控制系統(tǒng)在套筒窯中的運(yùn)用[J]. 電氣技術(shù), 2014, 15(10)： 131-133.

[5] 鄭國軍, 金儒衡. 西門子PLC與ABB變頻器在軟起動器改造系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電氣技術(shù), 2016, 17(8)：119-121, 129.