基于PLC實現磨機用高低壓稀油站的自動控制

張梅紅，魏冬至

(1.河南工業貿易職業學院，河南 鄭州 450053； 2.鄭州市技師學院，河南 鄭州 450007)

水泥球磨機是水泥生產中的重要設備.水泥球磨機的軸承擔負機器的全部負荷，其潤滑的好壞直接影響到機器的使用壽命和運轉率.高低壓稀油站(包括高、低壓兩個供油系統)主要用于水泥球磨機軸承的靜動壓潤滑[1]112-116.基于PLC的高低壓稀油站自動控制系統能可靠的保證高低壓稀油站的啟停及正常運行工藝需要，實時監測各測試點的溫度、壓力變化，對各種可能出現的故障及時發出聲、光報警，并將報警信號送至關聯設備，具備遠程/本地控制.

1 高低壓稀油站的結構原理及控制需求

1.1 簡單構造及工作原理

如圖1所示，高低壓稀油站主要有高壓部分和低壓部分組成，高壓系統主要由高壓柱塞泵裝置、溢流閥、單向閥、壓力變送器、管道、閥門等組成，低壓潤滑系統主要由低壓齒輪泵、過濾器、冷卻器、安全閥、單向閥、壓力變送器、雙針雙管壓力表、壓差開關、管路、閥門等組成[2]45-46.

1#,2#—低壓油泵 3#,4#—高壓油泵 5—磁網過濾裝置 6—油用加熱器 7—溫度計 8,9,20,21—單向閥 10,22,23—直動溢流閥 11,12,13,14,15,16,17,18,19—旋塞閥 24,25—高壓壓力變送器 26—壓差變送器 27—雙筒網式過濾器 28—冷卻器 29—雙針壓力表 30—低壓壓力表 31,32—高壓壓力表 33—低壓壓力變送器 34—Pt100鉑熱電阻 35—液位信號變送器圖1 高低壓原理圖

油站工作時，低壓潤滑系統的油液由齒輪泵從油管吸出，經單向閥、網式過濾器、列管式冷卻器，被直接送到設備的潤滑點，其最高工作壓力為0.4 Mpa，最低工作壓力為0.12 Mpa，也可根據潤滑點的要求，通過調節安全閥確定使用壓力，當工作壓力超過安全閥的調定壓力時，安全閥將自動開啟，多余的油液將流回油箱.高壓潤滑系統的油液經網式過濾器進入柱塞泵，后經溢流閥、電接點壓力表，高壓軟管送至主軸承靜壓腔，當壓力達到一定值時，兩軸承被稀油托起，主機即可開始運轉.高壓部分最高壓力為31.5 Mpa，可按靜壓軸承的需要壓力調節溢流閥，當工作壓力大于溢流閥壓力時，溢流閥自動開啟減壓，并將溢出的油流入吸油管.

1.2 控制需求

——可以實現就地控制和遠程控制.選擇就地控制時，兩個低壓油泵可分別啟停，低壓油泵正常運行20S之后方可啟動高壓油泵，低壓油泵沒有工作前，高壓油泵不允許啟停.選遠程控制時，油站有“備妥”信號至中控，當中控發出啟動信號時，低壓油泵先正常工作20S，之后兩臺高壓油泵自動運行，30S之后向中控發出“磨機可以啟動”信號，磨機啟動180S之后，兩臺高壓油泵自動停止工作，油站進入正常運行狀態.

需要磨機停機時，兩臺高壓油泵自動啟動工作，磨機停止工作，兩臺高壓油泵繼續工作60S之后自動停止工作，兩臺高壓油泵停止工作后，低壓油泵繼續工作120S之后自動停止工作.

——在磨機頂升過程中，高壓油泵開啟120S，兩路高壓有任意一路沒有完成高壓——泄壓過程，均發出燈光指示.

——出油口油溫高于50度，發出聲光報警信號.

——稀油站正常工作中，兩臺低壓油泵一臺工作，一臺備用，低壓工作壓力一旦低于0.12MPa時，備用泵應立即啟動，兩臺泵同時工作至壓力恢復正常后，備用泵停止工作，若仍有壓力低的現象，將工作泵停止，改用備用泵工作，備用泵工作后，如果再出現壓力低的現象，立即發出聲光報警，并向中控發出“故障”信號，如果壓力繼續下降，低于0.08MPa時，向中控發出“事故跳閘”信號，并使磨機停機，磨機停機后，油站繼續工作6 min后自動停止.

——油箱油溫高、油箱油溫低、油箱油位高、油箱油位高，過濾壓差大均發出聲光報警信號，并向中控發送對應故障信號.

——油站正常工作時，如果出現電機掉電現象，“事故跳閘”信號立即發出，令磨機停機，發出聲光報警信號，并使油站停止工作.

——在安裝完畢后，可進行點動實驗，聲音信號發出5 min后自動停止，防止燒壞電鈴.

2 依據控制工藝需求設計電氣圖紙

2.1 主回路圖

根據1號、2號低壓油泵電機，高壓油泵電機以及電加熱器的功率，分別估算出各支路所需要的電流大小，選定合適的斷路器，接觸器，熔斷器，再根據二次回路及PLC用電量的大小，選擇合適的控制變壓器，最后依據各支路電流的總和，選定合適的空開，構成主回路，如圖2所示.

圖2 主回路圖

2.2 二次回路圖紙

根據控制工藝需求設計如圖3所示的二次回路.圖中“01”“04”標號線路為控制變壓器引出的220V電源.“HL1”為電源指示，電源接通時點亮.“SA1”，“SA2”分別為“機旁”按鈕和“手動”按鈕，當選擇“機旁手動”操作時，中間繼電器“KA1”線圈得點，常開觸點閉合，常閉觸點斷開.對于“1#油泵”，當按下“SB1”按鈕時，接觸器“KM1”線圈得電，相應主觸點閉合，1#低壓油泵開始運轉，“HL2”指示燈點亮，“KA9”是PLC輸出的驅動1#油泵的中間繼電器的常開觸點，當選擇“中控”“自動”控制時，根據程序設定閉合，驅動1#低壓油泵開始運轉.2#油泵，高壓油泵，電加熱器的二次回路電路和1#油泵類似，不做贅述.“SB5”和“KA18”分別為電鈴的手動啟動按鈕和PLC驅動觸點.“KA13”和“KA14”分別為常規故障報警指示和故障跳停主機停車指示.

圖3 二次回路圖

2.3 PLC控制原理圖

依據控制工藝要求，綜合計算出控制點數為25點數字量輸入、14點數字量輸出，綜合考慮性價比，選用國產信捷PLC.主機選用FC-16R-E，AC220V供電，10點輸入，6點輸出；擴展模塊分別選用FC-E8Y，FC-E16X，擴展模塊全部為24V供電.分別將本機柜按鈕及選擇開關信號，高低壓稀油站溫度、壓力及液位變送器信號，遠程中控信號的干點以24V的形式接入PLC定義好的輸入接口；將定義好的PLC輸出端子分別接入相應的中間繼電器線圈.

2.4 元件布置及接線圖

參照元器件安裝尺寸合理選擇柜體尺寸，并畫出柜體布置簡圖，依照一次、二次及PLC控制原理圖做出元件接線圖.

2.5 儀表配電及接線圖

根據所選表頭的接線圖及使用手冊，畫出儀表的配電及接線圖.在儀表上電后，根據高低壓油站的控制工藝需要設定油溫高、油溫低、油壓高、油壓低、油位高低報警參數.

2.6 柜體接線端子圖

根據系統需要，設計畫出柜體接線端子圖.

3 安裝調試

將柜體依照圖紙設計好后，安裝導軌、線槽，安裝表頭及按鈕、指示燈，安裝所有電氣元件，鋪設線路，連接電氣元件，編寫控制程序，下載，調試.

[1] 余雷聲.電氣控制與PLC應用[M].北京：機械工業出版社，2003.

[2] 唐全勝.PLC在大型球磨機稀油站控制系統中的應用[J].水泥，2003(3).