MCGS與西門子PLC在大齒圈潤滑控制系統中的應用

段謨喜 ，孫益敏

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

干燥窯作為冶金行業的一種大型常用設備，負責物料的干燥和輸送，大齒圈是干燥窯的傳動裝置，該齒輪的潤滑狀態嚴重影響設備的運行。備料車間大齒圈此前采用油浴潤滑，由于慣性的作用，運行的時候,油從齒輪上順著筒體滴到地面上，污染環境。為了加強現場治理，后來改為開式齒輪油，由于此油粘度大，引起干燥窯振動大。為了解決振動問題，車間在前幾年改為噴霧潤滑，效果不錯，既解決了現場衛生，也解決了振動問題。兩套大齒圈潤滑系統自2000年投入使用以來，一直使用較正常，但隨著時間的推移，元器件老化、損壞，又是采用原始的繼電器控制［1］，自動噴油系統故障較高,越來越難以滿足生產的需要，更新改造勢在必行。本文以噴油控制系統為例，介紹MCGS觸摸屏和S7-300PLC在干燥窯大齒圈潤滑控制系統中的應用。

2 干燥窯大齒圈潤滑工藝

2000年干燥窯大齒圈上安裝了一套SP4型自動噴油裝置［2］，該裝置的工作原理：通過氣動閥和液壓泵的作用把潤滑油進行霧化處理，然后噴射到大齒圈上，霧狀的潤滑油覆蓋在齒輪上，使齒面形成一定厚度的油膜，保護齒輪的潤滑效果，并在噴射結束后，再延長噴氣3～5s，保證低溫下噴嘴不會被油堵塞，其噴射潤滑工作原理見圖1。

圖1 噴射潤滑工藝原理圖

3 控制系統的選擇

由于原繼電器式控制系統故障較高，存在潤滑不良的安全隱患，為了保證大齒圈的正常潤滑，決定把繼電器控制系統改為PLC和觸摸屏控制。根據車間內其他控制系統的使用情況和操作習慣，考慮到以后維護和備件的管理問題，決定采用相同品牌的觸摸屏和PLC進行控制。這樣可以更好地保留操作習慣，容易學會，并預留與DCS通訊接口，為以后工廠智能化做準備，納入到車間生產監控系統中。

控制系統軟件由觸摸屏與PLC編程軟件組成，觸摸屏選用北京昆侖通態公司的MCGS自帶組態軟件包，它具有與主流PLC兼容性高等優點。系統硬件主要由西門子PLC；溫度、水分傳感器；油壓傳感器；管路加熱裝置；油泵；氣泵；電磁閥；電機保護等組成。按照噴油控制流程要求，分別設計手動、自動、調試三種控制方式。傳感器將測量參數送至PLC模塊［3］，再由程序完成多路測量信號的實時顯示與報警，同時通過以太網通訊將PLC數據送到上位機觸摸屏，觸摸屏負責噴油控制的監控與操作。

4 程序設計

4.1 組態軟件的界面設計

MCGS 組態軟件負責設備的操作、控制，提供設備的狀態監控和設備故障記錄查詢，觸摸屏畫面由工藝流程、參數修改、調試、報警等畫面構成,主畫面如圖2所示。

圖2 觸摸屏畫面

4.2 PLC程序設計

程序采用模塊化設計，思路清晰，對于功能相同的設備，編寫為功能塊FB，便于重復調用，設備控制方式分為自動、手動、調試［4］。其工藝流程：正常工作為：來自設備運行允許→設備啟動→設備自檢→儀表自檢、季節判斷、油溫度、品質判斷→氣路吹掃→運行開始后第一次滑潤、時間20s→時間到后按照周期和潤滑時間循環；如需停機，停機信號發出后，潤滑20s→延遲30min關機。由于采用觸摸屏進行可視化控制，噴油周期各項參數和時間控制可自由設置。控制邏輯關系圖如圖3。

圖3 控制邏輯關系圖

4.2.1 Pt100與模塊的連接及設置

PLC控制器選用CPU314C型，自帶PT100溫度檢測模塊（默認溫度量程：-200℃--850℃），Pt100與模擬量模塊的接線方式根據端口連接圖確認。此CPU采用二線制測量電阻，適合測量精度低一些的場合，在軟件設置的輸入通道選擇RTD-2L，測量范圍顯示：Pt100標準［5］。通常情況下，Pt100設計成四線制形式的，測量精度更高。設計方法是：在兩線制Pt100的每一端分別接出兩股屏蔽線。

4.2.2 PT100模擬量程序的編寫

編寫模擬量程序時，可以采用西門子自帶的模擬量［6］轉換塊處理，但此CPU中對PT100的參數有默認數據，其數據可以這樣處理：直接讀取PIW數據后，先轉化為整型，再轉化為雙整型，然后轉化為實型，最后除以10.0即為溫度值，程序如下。

L PIW 108 // 讀取AI地址108的數據；

ITD //轉換整型；

DTR //轉換實型，并送入ACC1寄存器；

L 1.000000e+001 // 裝載10.0到ACC1寄存器中，原來ACC1中的數據自動送入ACC2寄存器中；

/R //ACC2除以ACC1并把結果送入ACC1中；

T MD 10 //把結果ACC1中數據送入MD10。

4.3 觸摸屏與PLC的通訊

MCGS觸摸屏與PLC的通訊方式有許多方式,本設計中采用以太網通信［7］，在通訊前需要設置通訊IP地址，觸摸屏IP地址可以在MCGS觸摸屏軟件中設置，也可以在觸摸屏系統中設置。當在觸摸屏系統中設置時，設置如下：在進入系統之前，點擊畫面進入系統設置，在IP地址設置框內填寫IP，可以隨意設置，子掩碼保持系統默認。然后回到PLC編程軟件，進入硬件設置，在PLC地址欄內設置與觸摸屏一樣的IP，最后一位不同就可以，確保兩臺設備處于同一子網內，下載程序，連接網絡就可以通訊。

5 結語

MCGS組態軟件與西門子PLC的組合構成的控制及監控系統，在噴油系統中獲得了較好的應用,實現了控制、監控、報警提示、歷史趨勢顯示和設備調試等功能，改造后的控制系統自動化程度高、運行可靠、使用方便等優點。

［1］王松美.回轉干燥窯大齒圈自動噴油系統的控制[J].電工技術,2002(11):56.

［2］王永祥,王智祥.回轉干燥窯大齒圈潤滑技術的改進[J].機械 ,2002, 29(S0):247-248.

［3］包建華.基于MCGS組態軟件的空壓機組監控軟件開發[J].測控自動化, 2007(7):36-38.

［4］段謨喜.西門子S7-300 PLC在天然氣熱風爐中的應用[J].銅業工程,2016(6):88-90.

［5］李成春,郭瓊.基于西門子PLC 溫控調速系統的設計[J].湖南工業職業技術學院學報, 2014(4):10-12.

［6］丁欣, 等.基于PLC和PT100的閉環溫度控制系統的設計[J].企業科技與發展, 2016(1):37-39.

［7］鄒偉.基于MCGS組態軟件的上位機控制系統設計[J].制造自動化,2008(12):103-108.