胡華國(guó)

(江西六國(guó)化工有限責(zé)任公司，江西 貴溪 335424)

PLC(可編程序控制器)作為傳統(tǒng)繼電器的替代產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域。由于PLC可以用軟件來(lái)改變控制的過(guò)程，并具有體積小，組裝靈活，編程簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等特點(diǎn)，特別適用于惡劣環(huán)境下運(yùn)行。我公司球磨機(jī)屬溢流型球磨機(jī)，用于將磷礦濕磨成礦漿供生產(chǎn)用。其低壓電氣部分采用了PLC作為集中控制，這里以球磨機(jī)筒體主軸承潤(rùn)滑稀油泵站的控制為例介紹了PLC控制的原理及外部接線等。

1 潤(rùn)滑稀油泵站的構(gòu)成及流程

稀油泵站的潤(rùn)滑包括球磨機(jī)筒體兩端主軸承潤(rùn)滑和驅(qū)動(dòng)筒體的小齒輪軸承的潤(rùn)滑。主軸承為滑動(dòng)軸承，它的潤(rùn)滑好壞對(duì)球磨機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行是至關(guān)重要的，如潤(rùn)滑效果不好，將影響軸瓦和軸頸的使用壽命，甚至造成重大設(shè)備事故，影響生產(chǎn)。

根據(jù)工藝投料流程主軸承分為入料口主軸承和出料口主軸承，為其潤(rùn)滑的分別為入口稀油泵站和出口稀油泵站。兩稀油泵站各配置兩臺(tái)低壓油泵，一臺(tái)高壓油泵。低壓油泵：入口為1#、2#泵；出口為4#、5#泵。高壓油泵：入口為3#泵；出口為6#泵。稀油泵站還設(shè)有3只電加熱器，四塊指針式壓力表，兩只用于低壓油壓檢測(cè)的壓力控制器，一只高壓油壓檢測(cè)的壓力開(kāi)關(guān)，一只浮球液位控制器，以及一只鉑熱測(cè)溫?zé)犭娕嫉?。由于兩稀油泵站配置相同，下面以入口稀油泵站為例說(shuō)明泵站的工作流程。泵站流程見(jiàn)圖1。

圖1 入口稀油泵站流程圖

1)稀油站油箱 2)1#低壓油泵 3)2#低壓油泵 4)油過(guò)濾器 5)油冷卻器 6)3#高壓油泵 7)低壓油泵壓力 8)濾后壓力 9)供油壓力 10)1YK低壓油壓檢測(cè) 11)2YK低壓油壓檢測(cè) 12)高壓油壓力 13)3YK高壓油壓檢測(cè)

1#(或2#)低壓油泵工作時(shí)，潤(rùn)滑油從油泵出口閥流入油過(guò)濾器到油冷卻器后，供油分三部分：一部分從筒體軸頸頂部淋下潤(rùn)滑并冷卻主軸承，一部分供驅(qū)動(dòng)筒體的小齒輪軸承潤(rùn)滑，另一部分進(jìn)入高壓油泵，高壓泵工作后，經(jīng)溢流閥調(diào)整，當(dāng)油壓大于調(diào)整壓力時(shí)，溢流閥自動(dòng)打開(kāi)，油流至入口主軸承軸瓦下部的油腔內(nèi)，以在開(kāi)機(jī)前將軸頸頂升起來(lái)，同時(shí)在軸瓦上形成油膜，在筒體旋轉(zhuǎn)時(shí)避免了軸頸與軸瓦的直接摩擦而損壞軸瓦。頂升后潤(rùn)滑油經(jīng)回流管流回稀油站油箱以循環(huán)使用。

2 稀油泵站電氣控制原理

入口和出口兩稀油泵站的配置及其電氣控制原理相同。由圖2稀油泵站邏輯工作框圖可知PLC對(duì)稀油泵站低壓油路和高壓油路的電氣控制原理。稀油站的正常運(yùn)行是球磨機(jī)主電機(jī)開(kāi)起的必要條件，主電機(jī)起動(dòng)的其他條件及其控制在此不作表述。

圖2 球磨機(jī)稀油泵站邏輯框圖

2.1 低壓油路控制

每個(gè)油泵站設(shè)有兩臺(tái)低壓油泵，一臺(tái)工作，一臺(tái)備用，在控制室操作臺(tái)設(shè)有選擇開(kāi)關(guān)1LK(或2LK)，可以選擇工作泵或備用泵的投入，當(dāng)按下SB1時(shí)低壓油泵起動(dòng)并有運(yùn)行燈指示，PLC內(nèi)計(jì)時(shí)器延時(shí)30秒電路自動(dòng)檢測(cè)低壓油路壓力，若實(shí)測(cè)壓力P低于設(shè)定壓力上限P1(由2YK控制，設(shè)定壓力為0.15MPa)即PP2，其壓力差值在設(shè)定時(shí)不能大于0.05 MPa，P1、P2的值根據(jù)磨機(jī)廠家和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試確定。低壓泵停止由操作臺(tái)上SB2控制。

2.2 高壓油路控制

當(dāng)?shù)蛪簼M足條件時(shí)可由SB3起動(dòng)高壓泵，高壓油路中有一只壓力開(kāi)關(guān)(3YK)內(nèi)有兩只微動(dòng)開(kāi)關(guān)，一只設(shè)定高壓油壓上限值P1′，一只設(shè)定高壓油壓下限P2′。高壓泵運(yùn)行后，高壓油進(jìn)入主軸承下軸瓦中部油腔內(nèi)，由于要頂起磨機(jī)筒體的軸頸，油壓瞬間出現(xiàn)一個(gè)高峰值(P1′設(shè)定必須大于此值為24 MPa)，此時(shí)油壓處于頂升區(qū)，當(dāng)軸頸頂升起來(lái)后，潤(rùn)滑油泄壓并在軸瓦上產(chǎn)生油膜，然后壓力急劇下降到P2′(P2′=A，設(shè)定壓力為6 MPa)，當(dāng)實(shí)測(cè)壓力P≥P2時(shí)，油壓處于開(kāi)機(jī)前的靜壓區(qū)，PLC內(nèi)計(jì)時(shí)器延時(shí)5分鐘，才允許主電機(jī)開(kāi)啟，主機(jī)開(kāi)機(jī)時(shí)，由于筒體帶不平衡負(fù)荷，壓力值往上波動(dòng)，油壓處于靜動(dòng)壓區(qū)，待磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度正常時(shí)，軸頸利用旋轉(zhuǎn)慣性在軸瓦油膜上“浮動(dòng)”運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)壓力值下降至動(dòng)壓區(qū)(油壓約2～4 MPa)后比較穩(wěn)定。在主電機(jī)開(kāi)機(jī)前實(shí)測(cè)壓力PP1′時(shí)，分別會(huì)顯示高壓管路油壓低、高壓管路油壓高聲光報(bào)警，此時(shí)需檢查高壓油路、閥門(mén)、油腔進(jìn)出口是否漏油、堵塞等，排除故障后再繼續(xù)工作。主機(jī)開(kāi)起后運(yùn)行10分鐘高壓泵自動(dòng)停止。正常開(kāi)機(jī)時(shí)先開(kāi)低壓泵，后開(kāi)高壓泵，主機(jī)運(yùn)行時(shí)低壓泵不允許停機(jī)，高壓泵未停機(jī)時(shí)不能停低壓泵，當(dāng)主機(jī)停止后，高壓泵自動(dòng)開(kāi)起，延時(shí)10分鐘自動(dòng)停止(或按SB4停止)，此時(shí)可以手動(dòng)停低壓泵。高壓油壓動(dòng)態(tài)曲線見(jiàn)圖3。

圖3 高壓油壓動(dòng)態(tài)曲線

2.3 油箱加熱控制

考慮到冬季潤(rùn)滑油容易凝結(jié)，油箱內(nèi)設(shè)有電加熱器和測(cè)溫?zé)犭娕?、?shù)顯溫控巡檢調(diào)節(jié)儀組成自動(dòng)溫控加熱系統(tǒng)。其控制原理見(jiàn)圖4(以入口油箱加熱為例)。

當(dāng)實(shí)際油溫t小于設(shè)定溫度下限t1(設(shè)定為15℃)時(shí)合上K3，開(kāi)起油箱加熱器中，通過(guò)數(shù)顯溫控巡檢調(diào)節(jié)儀進(jìn)行跟蹤處理，將數(shù)值量變?yōu)槟M開(kāi)關(guān)量傳遞到PLC來(lái)控制電加熱器，使油溫控制在20℃～30℃間，并定時(shí)顯示溫度值，當(dāng)油溫上升到溫度設(shè)定上限t2(設(shè)定為40℃)時(shí)，加熱自動(dòng)停止。如因某種原因油溫升至設(shè)定高溫報(bào)警值t3(設(shè)定為55℃)時(shí)，立即發(fā)出聲音和燈光報(bào)警信號(hào)，操作人員應(yīng)迅速切斷加熱電源并檢查冷卻水和油冷卻器是否正常。

圖4 油箱加熱控制框圖

2.4 油箱油位控制

采用浮球液位計(jì)對(duì)油位檢測(cè)，在油位最高、油位最低時(shí)，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)提示操作人員及時(shí)調(diào)整油位。

3 PLC選型、構(gòu)成及地址分配

根據(jù)潤(rùn)滑系統(tǒng)輸入∕輸出點(diǎn)數(shù)，PLC選用“三菱”公司的F1—60MR型，其輸入地址為36點(diǎn)，輸出地址為24點(diǎn)，電源電壓AC220～240v±10%(50/60HZ)、觸點(diǎn)最大允許負(fù)載電流2A。PLC內(nèi)部組成分輸入、邏輯、輸出三部分，輸入部分一般由無(wú)源觸頭(按鈕、開(kāi)關(guān)等)或集電極開(kāi)路的NPN管發(fā)出指令到輸入繼電器，邏輯部分由中央處理器(CPU)、監(jiān)控程序存儲(chǔ)器(EPROM)、用戶程序存儲(chǔ)器(RAM)和編程器構(gòu)成，各指令由CPU按所編的程序進(jìn)行運(yùn)算處理到輸出繼電器，由于輸出觸點(diǎn)載流量小，其輸出命令經(jīng)外部的中間繼電器、交流接觸器擴(kuò)展后再輸出到各負(fù)載。PLC外部接線見(jiàn)地址分配表。軟件設(shè)計(jì)見(jiàn)各邏輯框圖。梯形圖(略)。

表 F1—60MR.PLC地址分配表

輸入地址輸出地址地 址名 稱(chēng)地 址名 稱(chēng)X500入口油箱油位低X501出口油箱油位高X502出口油箱油位低X503主電機(jī)起動(dòng)X504主電機(jī)停止X505主電機(jī)運(yùn)行X506主電機(jī)高壓故障X507

4 結(jié)束語(yǔ)

采用PLC控制的球磨機(jī)潤(rùn)滑稀油泵站控制系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了控制線路的組成和聯(lián)鎖，將復(fù)雜的硬件控制線路“濃縮”成軟件控制過(guò)程，自動(dòng)化程度提高了；減少了因繼電器觸頭粘連、時(shí)間控制不準(zhǔn)確、誤動(dòng)作等故障，提高了生產(chǎn)效率；抗干擾能力強(qiáng)，邏輯關(guān)系穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)；輸入/輸出地址容量大，適于復(fù)雜線路控制；維修故障直觀，可根據(jù)PLC的邏輯工作框圖和其面板的地址狀態(tài)發(fā)光二級(jí)管來(lái)判斷和檢修PLC內(nèi)、外部故障；采用PLC控制雖然一次性投資較高，但維修成本很低；從可靠性和易維護(hù)性考慮，PLC在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)控制中將得到更廣泛應(yīng)用。我單位球磨機(jī)PLC控制系統(tǒng)已運(yùn)行十多年，保證了生產(chǎn)的連續(xù)運(yùn)行，效果很好。

[1]MQY—310/490溢流型球磨機(jī)說(shuō)明書(shū)(沈陽(yáng)有色冶金機(jī)械總廠).

[2]“三菱”公司的F1系列可編程序控制器說(shuō)明書(shū).