球磨機PLC控制的軟硬件改造

球磨機是礦物破碎后再粉碎的專用設(shè)備，球磨機控制系統(tǒng)是其穩(wěn)定運行的主要根源，只有正確的操控球磨機才能達(dá)到安全生產(chǎn)的目的。某銅礦所采用的球磨機控制系統(tǒng)存在十分嚴(yán)重的問題，下面我們對存在問題進行匯總，并以改進PLC為解決方法進行處理。

一、某銅礦球磨機控制系統(tǒng)中所存在的問題

某廠家所使用的球磨機在控制系統(tǒng)中存在著以下問題：
（1）球磨機中所使用的PLC種類繁多難以組成網(wǎng)絡(luò)。在廠家所使用的球磨機中都先后進行了PLC的改造，但是在PLC的型號選用上種類繁多，有三菱、西門子以及歐姆龍等的多種型號，由于改造的時間跨度較大，一些球磨機所使用的PLC控制設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)元器件的老化從而造成球磨機停機停產(chǎn)等的問題，嚴(yán)重的甚至出現(xiàn)PLC無法對潤滑泵站進行控制從而造成球磨機軸瓦發(fā)熱過大而造成燒瓦的現(xiàn)象，對工廠的生產(chǎn)造成較為嚴(yán)重的影響。一些球磨機的PLC控制使用時間過長已經(jīng)無法發(fā)揮其作用。

（2）球磨機的PLC報警系統(tǒng)較為簡陋，原先造氣的PLC報警系統(tǒng)采用的是面板指示燈顯示報警信息的方式，從而使得報警信息較為籠統(tǒng)，無法根據(jù)報警信息直觀的對球磨機的故障位置進行確定，為了精確定位報警信息需要使用組態(tài)軟件對故障產(chǎn)生的機理進行分析，來查找最原始的故障報警信息，為維修工作帶來了較大的難度。

（3）在球磨機所使用控制系統(tǒng)由于時代的限制致使球磨機的控制系統(tǒng)無法實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，僅能通過本地實現(xiàn)對于球磨機的控制。

二、球磨機控制系統(tǒng)PLC改造的硬件設(shè)計

上文對某工廠的球磨機控制系統(tǒng)中所存在的問題進行了分析，為解決原球磨機控制系統(tǒng)中所存在的問題現(xiàn)確定了使用西門子的S7-200CPU226作為一級主站來對球磨機的控制系統(tǒng)進行改造。

1、球磨機PLC改造中的控制信號和顯示信息

在控制柜面板信息的排布中為了確保操作方便，應(yīng)當(dāng)在球磨機自動控制的模式下，選擇“主機程序”和“油站自動”控制，僅需要按“系統(tǒng)啟動”就可使得球磨機按照設(shè)定的程序進行運作，當(dāng)需要使得球磨機停止運作時僅需要按下“系統(tǒng)停止”按鈕就能夠使得球磨機停止運作，方便操作人員對球磨機進行控制。在控制柜面板上使用綠色的指示燈對球磨機的運行狀態(tài)進行顯示，當(dāng)球磨機運行出現(xiàn)問題，使用醒目的紅色作為報警顯示，并在屏幕上顯示詳細(xì)的報警信息，比如說：當(dāng)PLC由于檢測到傳感器傳來的“壓力低”信號而導(dǎo)致球磨機主機停止工作時，在球磨機PLC控制柜的顯示面板上將顯示主機運行狀態(tài)的綠燈滅而將代表主機停止工作的紅燈亮起，同時代表“壓力低”的工作指示燈亮起。球磨機的操作人員可以根據(jù)顯示屏中所顯示的報警信息來對球磨機的故障進行排除。

2、球磨機PLC控制系統(tǒng)的硬件組成

通過對球磨機的運行狀態(tài)監(jiān)測點進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，球磨機的控制一共需要使用52個I/O點，并在此點數(shù)的基礎(chǔ)上預(yù)留20%的備用I/O點，所以在選用的西門子S7-200PLC系列的CPU226主控模塊的基礎(chǔ)上附加三個擴展模塊，以滿足球磨機PLC的I/O需求，根據(jù)球磨機測量輸入輸出信號的不同，三個附加模塊分別為數(shù)字、模擬與通信模塊來分別用于數(shù)字信號、模擬信號以及組網(wǎng)通信的處理。并附加一個觸摸顯示器來作為PLC運行狀態(tài)的顯示。

3、球磨機PLC改造時所使用的傳感器的設(shè)置

在球磨機PLC改造時所使用的傳感器需要根據(jù)其所作用的位置、傳感器的類型以及精度、量程、信號類型等來進行選取。

三、球磨機PLC改造時的控制系統(tǒng)軟件的編制

1、球磨機PLC控制的系統(tǒng)軟件的編制

在球磨機PLC控制系統(tǒng)軟件的編制過程中，系統(tǒng)的停止與緊急停止都應(yīng)當(dāng)設(shè)置為常閉接入點，避免設(shè)置成常開接入點時因緊急停止信號故障并無法顯示報警而造成事故。同時為了避免重復(fù)按鍵而導(dǎo)致誤操作應(yīng)當(dāng)盡量的減少輸入信號的個數(shù)來避免此類事故的發(fā)生。同時在對系統(tǒng)輸入手動按鈕的設(shè)置時應(yīng)當(dāng)盡量設(shè)置成單按鈕動作，按下后24V接通，PLC接收輸入信號，再按一次按鈕24V斷開，輸入信號終止。

（1）球磨機PLC控制流程。球磨機運行的PLC控制流程如下：當(dāng)球磨機PLC系統(tǒng)啟動時首先低壓泵運行，待到系統(tǒng)低壓壓力穩(wěn)定后延時20S高壓泵運行，待到壓力升高到目標(biāo)后進行泄荷，而后延時15S后球磨機的主機啟動運行，待到主機運行穩(wěn)定后高壓泵停止工作。而球磨機PLC控制系統(tǒng)的停止則需要將其啟動方式反向運行即可。

（2）做好對于系統(tǒng)備用泵的控制。在球磨機的潤滑站中設(shè)置有兩組低壓齒輪泵來確保球磨機潤滑系統(tǒng)的供油，兩組低壓齒輪泵任何一臺都可以設(shè)置成主工作泵，而將另外一臺設(shè)置成輔助泵，當(dāng)PLC檢測到潤滑系統(tǒng)中的壓力低于設(shè)置壓力值時則啟動另外一臺泵對系統(tǒng)壓力進行升壓，直至系統(tǒng)壓力恢復(fù)正常，當(dāng)輔助泵工作后系統(tǒng)壓力仍無法達(dá)到低壓壓力時則需要報警顯示泵組故障。

（3）球磨機PLC控制中的高壓泵的控制。在球磨機主機啟停的過程中，由于球磨機自身重量較大將會帶來較大的慣性力，同時施加于球磨機軸頸與軸瓦之間的摩擦阻力較大，增大了系統(tǒng)主機啟停的困難，為解決這一問題，減少球磨機的摩擦力，需要使用高壓泵將主軸頂升，在軸瓦與軸頸之間形成一層油膜。在球磨機壓力信號的檢測過程中需要將壓力表中的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，在信號轉(zhuǎn)變的過程中需要注意轉(zhuǎn)變的方法。

2、對于球磨機監(jiān)控組態(tài)及報警信息的編制

在球磨機控制柜中的顯示屏中需要顯示主畫面、操作提示、自動控制以及手動控制、報警記錄和壓力記錄等五個主畫面和相應(yīng)的輔助畫面。其中報警畫面將會根據(jù)故障發(fā)生的時間來羅列好相應(yīng)的報警提示，如發(fā)生球磨機主機無法啟動、軸瓦溫度過高、高壓機構(gòu)不脫扣等的重大故障時需要自動彈出報警信息并發(fā)出提示音。同時PLC控制系統(tǒng)中的報警信息可以根據(jù)需要進行編制，其中報警信息中需要包含有報警原因以及報警可能的觸發(fā)因素等信息，從而為后續(xù)維修提供方便。

通過對原有PLC控制系統(tǒng)進行現(xiàn)代化改造，使得系統(tǒng)在具有自動化控制、手動控制的基礎(chǔ)上提升了球磨機控制系統(tǒng)的報警能力，對于PLC中的各項報警信息進行了詳細(xì)說明，為后續(xù)的球磨機維修提供了方便，同時新的PLC控制系統(tǒng)提升了PLC的控制組網(wǎng)能力，從而可以實現(xiàn)對于球磨機生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控，提高了球磨機的運行效率，實時在線的狀態(tài)監(jiān)控可以對球磨機的運行狀態(tài)進行實時了解，從而針對性的做好對于球磨機的維護保養(yǎng)，確保球磨機能夠安全、可靠的運行。