磨機電控系統(tǒng)調(diào)試和維護中常見問題及處理

王應(yīng)麗 苑香麗

（中信重工工程技術(shù)有限責(zé)任公司 河南洛陽 471000）

1 磨機電控系統(tǒng)的重要性

磨機作為整個生產(chǎn)線的中間環(huán)節(jié)，磨機電控系統(tǒng)的可靠性與安全性對磨機自身的正常運行，磨機系統(tǒng)的各個參數(shù)，整條生產(chǎn)線產(chǎn)量的影響至關(guān)重要，這就對磨機電控系統(tǒng)提出了較高的要求。系統(tǒng)的可靠性是指系統(tǒng)正確，準(zhǔn)確，有效；安全性是指對系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)的保護以及相關(guān)故障的處理能力。磨機電控系統(tǒng)的可靠性和安全性除了靠設(shè)計來保證外，調(diào)試和日常的維護也對系統(tǒng)的可靠性和安全性有著極其重要的作用。

2 磨機電控的主要硬件組成部分

磨機電控系統(tǒng)采用PLC為核心控制部件，以其作為過程控制的實際單元以確保磨機的安全可靠運行；以觸摸屏為監(jiān)控平臺，作為操作人員和磨機之間接口，使復(fù)雜的生產(chǎn)過程可視化并且操作人員可以通過圖形界面控制磨機生產(chǎn)過程；電控系統(tǒng)輔以DP通訊接口同整個生產(chǎn)線系統(tǒng)的其他設(shè)備相關(guān)聯(lián)進行信息傳遞。同時，在啟動控制方面，磨機有重載啟動的要求，驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和啟動電流也相應(yīng)增加，引起電網(wǎng)系統(tǒng)的的電壓降和電壓波動，妨礙其他用電設(shè)備的正常工作，通常采用水電阻柜軟啟動的方式進行啟動，以保證啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩的需要。整個磨機電控系統(tǒng)由主電機高壓控制設(shè)備，低壓成套電控設(shè)備組成?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 磨機電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

其中，磨機主電機高壓開關(guān)柜選用固定式戶內(nèi)交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備，它主要控制磨機主電機的起、停，并對主電機具有過電壓保護、欠電壓保護、過載、短路保護、零序、差動保護等功能，滿足“五防”要求。同時與磨機低壓控制系統(tǒng)聯(lián)鎖。大于1000kW或者啟動容量大于上級變壓器20%的鼠籠交流異步電動機或異步起動的高壓同步電動機驅(qū)動的磨機采用液體電阻軟起動裝置，作為電機降壓起動之用[1]。

磨機低壓電控系統(tǒng)包括主電機同步電機勵磁柜、PLC控制柜、低壓配電保護柜、慢驅(qū)控制箱、磨機現(xiàn)場就地操作箱、潤滑站機旁操作箱、大小齒輪噴射潤滑控制箱、氣動離合器控制箱、測溫電阻接線箱等。

勵磁柜為同步電機提供勵磁電壓和勵磁電流。

PLC控制柜為磨機電控系統(tǒng)的核心，采用PLC可編程控制器和液晶觸摸屏控制。主要完成對磨機主電機的啟?？刂?，主軸承潤滑的控制和保護，并協(xié)調(diào)磨機電控系統(tǒng)各設(shè)備之間的報警和聯(lián)鎖控制。

低壓配電保護柜實現(xiàn)以下功能：磨機潤滑站高低壓油泵電機的控制主回路，為其他控制柜和控制箱提供電源。

慢驅(qū)控制箱控制磨機慢速驅(qū)動電機的起動、停止，正向、反向運行，以及對慢速驅(qū)動電機實施過流、過載、短路、缺相等保護；并與磨機主電機高壓開關(guān)柜及磨機PLC控制柜保持聯(lián)鎖。

現(xiàn)場就地操作箱主要是來實現(xiàn)磨機和主電機的就地起、停操作。

3 磨機電控的軟件組成

磨機電控軟件有控制器軟件組態(tài)部分和觸摸屏軟件組態(tài)部分組成。控制器軟件組態(tài)部分主要實現(xiàn)采集模塊輸出信號的量化處理，系統(tǒng)啟停順序和控制邏輯的搭建，系統(tǒng)各參數(shù)的報警和歸檔處理。

控制器組態(tài)部分采用西門子的編程軟件STEP 7。控制器組態(tài)軟件的部分邏輯功能圖如2～3所示。

圖2 磨機電控系統(tǒng)啟停組態(tài)邏輯圖

監(jiān)控部分是一個人機對話窗口。它通過控制信號、動態(tài)圖形、以及通訊等手段來監(jiān)控生產(chǎn)線。其主要功能如下：

（1）顯示設(shè)備狀態(tài)；

（2）控制方式選擇；

圖3 磨機電控系統(tǒng)故障信號組態(tài)邏輯圖

（3）參數(shù)設(shè)定；

（4）重要參數(shù)實時趨勢；

（5）故障復(fù)位；

（6）口令保護。觸摸屏組畫面由組態(tài)軟件Wincc flexible完成。觸摸屏控制畫面部分如圖4所示。

圖4

4 磨機系統(tǒng)調(diào)試和維護中常見問題的處理

4.1 主軸承溫差大

常見問題之一為主軸承溫差大。其表現(xiàn)現(xiàn)象為幾個點的溫度有一點溫度高。解決問題的思路就是要縮小問題的查找范圍，首先需要判斷問題出現(xiàn)在哪個模塊，為此需要執(zhí)行以下步驟：

（1）查此點溫度是否確實高。若就地表和畫面顯示相同，基本可以判斷此點的實際溫度值確實高。若畫面和就地表顯示不同，則應(yīng)查找儀表是否有故障或者信號線路出現(xiàn)斷線的情況。一般斷線但硬件內(nèi)部沒有做斷線處理時會出現(xiàn)畫面顯示高值的情形。

（2）若溫度確實高，查循環(huán)冷卻水是否正常，或者查干油是否打足。從工藝上順藤找出問題所在。

4.2 出現(xiàn)振動大跳停

常見問題之二為振動大跳停。此問題的表現(xiàn)現(xiàn)象為振動信號有突然的長時間的波峰，電控系統(tǒng)程序分析該振動信號高值超設(shè)定時間后，發(fā)出跳停主電機信號。出現(xiàn)此問題應(yīng)首先判斷振動傳感器信號是否正常，檢查信號采集回路和信號處理元件及軟件是否有問題，或者有無出現(xiàn)信號干擾。確定信號來源無問題后，應(yīng)進行供料或機械安裝問題的檢查，檢查來料是否均勻，是否有粘料。同時應(yīng)檢查設(shè)備的安裝問題，連接部分是否有松動情況。

4.3 模擬量報警及故障處理

此問題的表現(xiàn)現(xiàn)象為畫面提示模擬量超量程。出現(xiàn)該問題是由于模塊的模擬量通道檢查到的4～20mA電流超過了模擬量模塊所能接受的最大電流值，或者模塊本身檢測到斷線故障，會向內(nèi)存送出一個最大值，以標(biāo)志該故障。此時，需要檢查以下幾個方面：

（1）從模塊開始到傳感器的整個信號回路是否有斷線現(xiàn)象。如西門子的AI模塊，當(dāng)模塊電源斷開時，但通訊良好，則此時模塊內(nèi)部接收到的16進制值為7FFF，提示超上量程。當(dāng)模塊電源良好，但DP通訊中斷時，則畫面模擬量都顯示超下量程，即內(nèi)部接收到的16進制值為8000。

（2）控制器內(nèi)部分組態(tài)是否有問題。若控制器內(nèi)部組態(tài)模擬量輸入模塊為雙極輸入范圍，即-32768-32767。那么大于32767為上溢，此時大于數(shù)值為全部量程的118.515%，當(dāng)數(shù)值小于全部量程的-117.596%為下溢，此時16進制為-32768。27648對應(yīng)100%，-27648對應(yīng)-100%。100%到32767之間及-100%到-32768之間為過沖范圍[2]，若控制器內(nèi)部組態(tài)模擬量輸入模塊為單極輸入范圍，對應(yīng)數(shù)值為-32768～32767之間。大于32767為上溢，此時大于118.515%，小于-17.596%為下溢，此時小于-32768。27648對應(yīng)100%，-32768對應(yīng)-17.596%，-4868對應(yīng)-17.593%，100%到32768之間及0到-868之為過沖范圍，小，4～32768為下溢。

對應(yīng)電流數(shù)值如下：-32768對應(yīng)8000，單極對應(yīng)1.18MA以下。

32767 對應(yīng)7FFF，電流對應(yīng)22.96mA。

（3）若為熱電阻PT100信號，或者熱電偶信號，需要檢查控制器內(nèi)部組態(tài)的熱電阻類型。西門子系統(tǒng)默認(rèn)的為標(biāo)準(zhǔn)型熱電阻，標(biāo)準(zhǔn)型熱電阻的測溫范圍為-243～1000℃，標(biāo)稱范圍為-200～850℃。而另一種常用的熱電阻類型為氣溫型熱電阻，氣溫型熱電阻的測溫范圍為-145～155℃。標(biāo)稱范圍為-120～130℃。

（4）檢查傳感器本身是否有故障。

4.4 磨機無法啟動或者電流大跳停

調(diào)試中經(jīng)常出現(xiàn)磨機無法啟動的情況，若此時有水電阻柜的超時信號輸出，說明水電阻啟動柜的液阻配比有問題，需要重新配置。

電流大跳停是由于系統(tǒng)負(fù)荷過大，導(dǎo)致電機輸出扭矩增大，從而造成電流增大。長時間的電流大造成電機過載，系統(tǒng)跳停。應(yīng)從以下幾個方面查找原因：首先看進料量過大，若有突然的大規(guī)模進料，應(yīng)調(diào)節(jié)給料。檢查磨內(nèi)負(fù)壓是否正常，磨內(nèi)負(fù)壓決定磨內(nèi)料層的厚度，太多物料的滯留造成了磨電流過高。

4.5 磨機系統(tǒng)電控柜的日常維護和檢修

磨機系統(tǒng)電控柜的日常維護也很重要，大問題往往是由小問題積累的，平時維護時注意提前預(yù)防和小問題的處理，會大大提高磨機電控系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和無故障工作時間。平時維護應(yīng)做到以下工作：

檢查電柜周圍環(huán)境，利用溫度計，濕度計，記錄儀檢查周圍溫度-10℃～+50°C，周圍濕度 90%以下，是否凍結(jié)。

檢查全部裝置是否有異常振動，異常聲音。

檢查電源電壓主回路電壓是否正常。

加強緊固件，觀察元件是否有發(fā)熱的跡象。

檢查端子排是否損傷，導(dǎo)體是否歪斜，導(dǎo)線外層是否破損。

檢查繼電器動作時是否有“Be，Be”聲音，觸點是否粗糙、斷裂；檢查電阻器電阻器絕緣物是否有裂痕，確認(rèn)是否有斷線[3]。

進行順序保護動作試驗、顯示、保護回路是否異常。

4.6 控制器組態(tài)及調(diào)試中遇到的問題及其解決辦法

（1）如果把IO輸入輸出映像的值放入FC中，再在另外一個FC中調(diào)用時，當(dāng)本次循環(huán)沒調(diào)用FC時，F(xiàn)C的值會保持，

（2）上位機對M點寫值的時候，PLC對M點也可以同時寫值，且PLC的優(yōu)先級高于上位機的優(yōu)先級。

（3）找問題要分析到點再去改東西，先觀察，再改動。

（4）有時侯下載往往不如上載，不確定的時候，先上載，然后把DB塊和符號表拷貝過來，這樣注釋就有了。

（5）上升沿可以當(dāng)觸發(fā)信號來用的，我自己做的用一個計時器，然后一上電就復(fù)位的辦法也可以用的。

（6）DB塊的值同時只可以有一個地方往里面寫。

（7）DB35循環(huán)塊必須要在STEP7在線的時候來刪才可以刪掉，否則是刪不掉的。即使你再次下載，它任然存在于PLC中。

5 小結(jié)

文中所總結(jié)的問題和解決辦法為本人長期從事電控系統(tǒng)的設(shè)計和現(xiàn)場調(diào)試工作時，從屢次遇到問題，解決問題后總結(jié)而來?？偨Y(jié)分類于此，希望對同為此類工作的同行提供參考解決辦法。