PLC在RP系列輥壓機自動控制系統(tǒng)中應(yīng)用

孔明明 郭浩浩 張萌

PLC自動控制系統(tǒng)作為RP系列輥壓機的控制系統(tǒng)，具有功能齊全，控制精度高、操作簡單、維護方便等特點，為RP系列輥壓機系統(tǒng)的穩(wěn)定及高產(chǎn)節(jié)能提供了保障。

關(guān)鍵詞：輥壓機、PLC自動化控制系統(tǒng)配置、控制單元

引言：

PLC自動控制系統(tǒng)是確保輥壓機設(shè)備安全、高效運行的有效保障，一旦設(shè)備出現(xiàn)異常，自動控制系統(tǒng)能及時提供保護。RP系列輥壓機采用PLC可編程控制器來實現(xiàn)自動控制，CPU型號為S7-1500，采用模塊化結(jié)構(gòu)，可隨時增加程序功能和進行程序編制，采用DP或以太網(wǎng)通訊方式與DCS控制中心進行通訊，方便用戶遠程控制輥壓機系統(tǒng)。

一、輥壓機的工作原理

RP系列輥壓機由兩個相向且同步旋轉(zhuǎn)的擠壓輥組成，具有一定料壓的物料經(jīng)可調(diào)式進料裝置被擠壓輥連續(xù)地帶入輥間，同時液壓系統(tǒng)向擠壓輥施以高壓壓力，物料在高壓作用下變成壓實料餅從機下排出。

二、RP系列輥壓機PLC自動控制系統(tǒng)的配置

1、系統(tǒng)硬件配置

1）電源 PM70W 120/230VAC

2）CPU CPU 1511-1 PN

3）通訊模塊 CP 1542-5

4）從站接口模塊 ET 200SP

5）模擬量輸入模塊 AI 8xI 2-，4-wire BA

6）開關(guān)量輸入模塊 DI 16x24VDC ST

7）開關(guān)量輸出模塊 DQ16x24VDC/0.5A ST

8）觸摸屏 TP1200 精智面板

2、系統(tǒng)軟件組態(tài)

在西門子博圖軟件組態(tài)中，通過OB（組織塊）、FC（功能塊）、DB（數(shù)據(jù)塊）創(chuàng)建用戶程序，用戶程序?qū)⑤亯簷C系統(tǒng)各檢測信號進行分析處理，實現(xiàn)各單元間的啟停順序控制及連鎖保護、顯示故障報警信息，以保證設(shè)備安全、可靠的運行。

PLC自動控制系統(tǒng)模擬量模塊處理功能將系統(tǒng)檢測到倉重、輥縫壓力、電流、溫度等模擬量信號存儲在DB（數(shù)據(jù)塊）中，實時更新顯示數(shù)據(jù)，有助于現(xiàn)場巡檢、數(shù)據(jù)記錄等工作。

博圖軟件組態(tài)中的邏輯控制采用模塊化程序設(shè)計，根據(jù)采集到的輥壓機運行數(shù)據(jù)，通過邏輯運算、數(shù)據(jù)比較、程序控制等功能指令，實現(xiàn)各控制單元間啟停順序及連鎖保護。同時采用PROFIBUS-DP、INTERNET等通訊方式與DCS控制中心進行通訊，防止信號在傳輸過程中的干擾，節(jié)省PLC模塊和電纜，減少用戶維護工作，充分顯示現(xiàn)場總線控制的優(yōu)越性。

三、輥壓機PLC自動控制系統(tǒng)的控制單元

1、稱重倉電氣系統(tǒng)控制單元

輥壓機帶料運行時，需要喂入的物料應(yīng)具有一定的料壓，借以保證物料穩(wěn)定連續(xù)地喂入輥間，形成較密實的料層。稱重倉電氣系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)控倉重，反饋料壓。

電控系統(tǒng)包含以下兩部分：

1）、稱重傳感器，稱重傳感器最常用的是電阻應(yīng)變式，彈性體在外力作用下產(chǎn)生彈性形變，從而完成將外力變換為電信號的過程。

2）、稱重儀表，稱重儀表把傳感器發(fā)過來的電信號進行處理，輸出4-20MA電流信號，并把這個信號傳到PLC自動控制系統(tǒng)中進行顯示（4-20ma對應(yīng)0-50噸）。

2、氣動閥門電氣系統(tǒng)控制單元

1）、通過PLC自動控制系統(tǒng)來控制電磁閥的得失電，來控制氣缸的伸縮;

2）、氣缸伸縮到位后，有接近開關(guān)監(jiān)控氣缸位置，并將位置信號反饋給PLC自動控制系統(tǒng)。

3、新式雙側(cè)料流調(diào)節(jié)進料裝置控制單元

雙側(cè)料流調(diào)節(jié)進料裝置配有拉繩式位移傳感器，實時監(jiān)控進料裝置可調(diào)擋板的位置，PLC自動控制系統(tǒng)可以通過控制電機的正反轉(zhuǎn)，來調(diào)節(jié)進料裝置的開口度（0%-100%），實現(xiàn)對輥壓機通過量的控制，該種結(jié)構(gòu)在調(diào)整過程中，無論進料口開度大小，始終確保飽和喂料，對輥壓機的進料量實現(xiàn)線性控制。

4、液壓系統(tǒng)電氣控制單元

RP系列輥壓機提供一種恒輥縫控制原理的輥壓機，該輥壓機通過位移檢測系統(tǒng)測量輥壓機固定輥與活動輥間隙，測量靠近驅(qū)動側(cè)的輥間隙和非驅(qū)動側(cè)的輥間隙，再將采集的數(shù)據(jù)輸入PLC控制模塊，進行邏輯判斷處理后，PLC自動控制系統(tǒng)發(fā)出驅(qū)動電信號控制液壓系統(tǒng)元器件來推進油缸或撤回油缸，進而調(diào)整輥壓機固定輥與活動輥的間隙與軸線平行度，通過在線實時檢測輥壓機固定輥與活動輥的間隙，且有效地調(diào)節(jié)輥壓機輥子的間距與工作狀態(tài)，提高物料擠壓效果，提升設(shè)備工作的可靠性。

液壓系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置及控制原理：

輥縫偏差糾偏開始值： ? ? ? ?D1 （10-12mm）

輥縫偏差糾偏停止值： ? ? ? ?D2 （6-8mm）

輥縫偏差極限設(shè)定值： ? ? ? ?D3（18-20mm）

輥縫極限設(shè)定值： ? ? ? ? ? ? D4（60-65mm）

壓力正常停止加壓值： ? ? ? ?P1（85-90 Mpa）

壓力低開始加壓值： ? ? ? ? ?P2 （70-75 Mpa）

壓力高開始卸荷值： ? ? ? ? ?P3 （ 120-125Mpa）

壓力高卸荷停止值： ? ? ? ? ?P4（ 110-115Mpa）

壓力高快速卸荷值： ? ? ? ? ?P5 （ 135-145Mpa）

氣動閥關(guān)閉壓力高開始卸荷值：P6（90-100Mpa）

停機卸荷值： ? ? ? ? ? ? ? ?P7（20-25Mpa）

1）PLC控制系統(tǒng)檢測到主電機運行信號后延時1MIN，開始驅(qū)動液壓系統(tǒng)對驅(qū)動側(cè)和非驅(qū)動側(cè)油缸進行加壓，當壓力加到設(shè)定值P1后，停止加壓。當壓力達到設(shè)定值后，輥壓機PLC控制系統(tǒng)發(fā)出允許供料信號后，DCS控制中心可以開啟進料裝置，輥壓機開始帶料生產(chǎn)，可以通過控制新式雙側(cè)料流調(diào)節(jié)進料裝置的開口度來控制輥壓機的通過量。

2）輥壓機運行過程中，當驅(qū)動側(cè)和非驅(qū)動側(cè)壓力低于設(shè)定值P2時，液壓系統(tǒng)開始自動補壓，壓力到正常值P1后停止加壓。

3）生產(chǎn)過程中當來料不穩(wěn)或者粉料過多時，輥壓機系統(tǒng)不穩(wěn)定輥縫發(fā)生變化后，兩側(cè)輥縫偏差大于設(shè)定值D1并持續(xù)3S后，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試經(jīng)驗如果先對輥縫大的一側(cè)進行加壓糾偏，由于輥縫大的一側(cè)壓力值已經(jīng)很高，再進行加壓糾偏不僅不能減少輥偏，反而會造成油泵頻繁工作，液壓系統(tǒng)不穩(wěn)定，影響輥壓機系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。如果對輥縫小的一側(cè)先進行卸荷，能讓細粉盡快通過，有助于撐開輥縫，更有助于輥縫糾偏。當兩側(cè)輥縫偏差值小于設(shè)定值D2或者輥縫小的這側(cè)壓力值小于P1后，液壓系統(tǒng)也不再進行卸荷。

4）當輥縫偏差值超過設(shè)定值D3持續(xù)3S后，PLC檢測到該信號后，氣動閥門自動關(guān)閉，防止輥偏過大，損壞擠壓輥軸承。

5）輥壓機系統(tǒng)運行過程中，驅(qū)動側(cè)和非驅(qū)動的壓力值超過設(shè)定值P3，超過的一側(cè)進行卸荷，卸荷到設(shè)定值P4，停止卸荷。

6）驅(qū)動側(cè)和非驅(qū)動側(cè)只要有一側(cè)壓力超過P5或者兩側(cè)輥縫值超過設(shè)定值D4后，PLC檢測到該信號后認為兩輥之間有大塊異物進入，而且是不能破碎的異物，為保護輥面和擠壓輥軸承，液壓系統(tǒng)開始快速卸荷，此時氣動閥門快速關(guān)閉，防止因液壓系統(tǒng)卸荷，活動輥后退，兩輥縫間隙變大，塌料壓死循環(huán)斗提。

7）在輥壓機運行過程中如果因其它原因，需要關(guān)閉氣動閥門而不需要停主電機機，PLC自動控制系統(tǒng)檢測到驅(qū)動側(cè)或者非驅(qū)動壓力值超過設(shè)定值P6，驅(qū)動側(cè)和非驅(qū)動側(cè)壓力會自動卸荷到設(shè)定值P1，為輥壓機下一次運行帶料做準備。

8）PLC自動控制系統(tǒng)檢測到主電機運行信號停止后，會發(fā)出指令讓驅(qū)動側(cè)壓力和非驅(qū)動壓力自動卸荷到設(shè)定值P7。

5、減速機潤滑系統(tǒng)電氣控制單元

RP系列輥壓機減速機潤滑系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)主要檢測潤滑站油泵電機運行信號，潤滑站出油口壓力信號、油流信號，減速機高速軸軸承溫度、減速機油溫、減速機高速軸震動等信號，檢測信號如有異常，PLC控制系統(tǒng)會發(fā)出報警、故障信息，并把故障記錄下來，便用后續(xù)故障問題的處理。

6、輥壓機主軸承干油潤滑系統(tǒng)控制單元

1）RP系列輥壓機主軸承干油潤滑系統(tǒng)采用雙線智能潤滑控制系統(tǒng)，驅(qū)動側(cè)8個潤滑點，非驅(qū)動側(cè)10個潤滑點，有任何一個潤滑點PLC控制系統(tǒng)檢測到堵塞時，會發(fā)出報警信息，報警信號持續(xù)2H后，PLC控制系統(tǒng)發(fā)出故障信息，避免因潤滑不良造成主軸承損壞。

2）為節(jié)約潤滑油，主軸承每個干油點有分配器進行流量分配，干油系統(tǒng)的工作和停止時間也可以在PLC控制系統(tǒng)中設(shè)定。

7、主電機系統(tǒng)控制單元

PLC控制系統(tǒng)主要控制主電機的啟動、停止，監(jiān)控主電機的軸承溫度、定子溫度、主電機電流等信號，當物料不穩(wěn)主電機電流波動過大、主電機電流超多額定電流1.1倍后，PLC發(fā)出故障信號，系統(tǒng)自動保護停機。

四、結(jié)語

RP系列輥壓機在聯(lián)合粉磨系統(tǒng)及礦山破碎系統(tǒng)中的大量應(yīng)用表明，PLC自動控制系統(tǒng)具有功能完善、可靠性高、操作簡單、方便維護等特點，為輥壓機設(shè)備的穩(wěn)定運行和工藝系統(tǒng)的高產(chǎn)、節(jié)能、降耗提供了有效保障。