PLC和觸摸屏在球磨機齒輪潤滑系統中的應用

葉　娜

(1.廣東技術師范學院，廣東　廣州　510000； 2.河源技師學院，廣東　河源　 517000)

0　引言

球磨機作為選礦廠主要的磨選設備，對選礦流程的生產效率、成品礦的產量及質量起著至關重要的作用。球磨機屬于重型負載機械，其特殊工作結構決定了它只能采用開式齒輪傳動方式，為了減少大、小齒輪在咬合傳動過程中對齒輪的磨損及減少機械摩擦力，必須對齒輪的咬合面進行潤滑。

某礦業公司選礦廠球磨車間有8臺球磨機，2014年該公司引進了自動噴潤滑油裝置，但該裝置在設計和配置上存在缺陷，使得故障率高、維修量大，且當裝置工作不正常或出現故障時，不能有效報警和提醒操作人員。針對上述問題，本文選用PLC和觸摸屏對潤滑系統進行改造，使其具有手動控制系統和自動控制系統、備用設備驅動和自動切換、故障顯示和報警等功能。

1　噴油裝置的改造思路

經分析研究確定的改造思路如下：

(1) 采用PLC控制系統代替繼電器控制系統。PLC(可編程序控制器)以其功能強、可靠性高、抗干擾能力強、編程安裝調試方便和適應工業現場環境等優點，目前已被廣泛應用于工業生產領域，為了提高噴油裝置的穩定性和可靠性、減少設備的故障率，采用PLC控制系統代替繼電器控制系統。

(2) 采用2臺噴油裝置。該車間一共有8臺球磨機，原來共使用了4臺該型號噴油裝置，如果每隔2 h噴油一次，可以取消2臺噴油裝置，只保留2臺(一工一備)，然后通過管路將噴油系統的氣路和油路連接到各臺球磨機，并在進入噴射板前加裝一個電磁閥，通過 PLC控制系統對電磁閥的控制來實現對各臺球磨機噴油的控制。這樣一方面減少了設備投資、使用成本和維修工作量；另一方面，組合后的油泵和空壓機連續工作的時間變長，啟動的次數減少，既能減少設備因啟動造成的沖擊又能達到節能的效果，同時改善了現場環境。改造前、后噴油裝置配置情況如圖1、圖2所示。

(3) 采用觸摸屏。改造后由于設備較多，采用觸摸屏來進行操作和顯示故障，以提高設備的穩定性、靈活性和故障的可讀性。如需調節設備的噴油、噴氣時間，只需在觸摸屏上輸入相應的數據就可以方便地實現對球磨機的潤滑進行微調，以達到一個良好的潤滑狀態。

(4) 加裝壓力開關。在每臺球磨機的噴油和噴氣電磁閥后面的管路上加裝一個壓力開關，通過該壓力開關與系統壓力開關的動作情況來判斷噴油機工作過程中是否存在不噴油或不噴氣的故障，并通過觸摸屏上的相應故障指示燈指示哪臺機器出現故障，利用聲光報警系統提醒現場操作人員，以避免球磨機因不噴油、不噴氣等故障而造成的設備損壞事故。

圖1　改造前噴油裝置配置示意圖

PS1～PS18-壓力開關；YV1～YV16-電磁閥

2　PLC和觸摸屏控制系統設計

2.1　硬件選型

整個控制系統由PLC、觸摸屏、穩壓電源、直流24 V電源、中間繼電器和電磁閥組成，通過PLC和觸摸屏對16個電磁閥、中間繼電器的控制來實現球磨機的整個噴油、噴氣過程。三菱PLC具有性價比高、工作穩定、編程安裝調試方便等優點，結合本設計控制要求和特點，以及所需I/O點數，選用三菱FX2N-64MRPLC；觸摸屏選用三菱GT1175；由于環境潮濕、導電粉塵較多，因此中間繼電器選用密封的PLC專用繼電器；因控制線路較遠，為了動作更加可靠，電磁閥電壓采用交流220 V驅動。

2.2　PLC程序設計

PLC控制流程如圖3所示。

圖3　PLC控制流程

為了編程和調試方便，控制系統采取4部分組成：手動控制、自動控制、備用設備驅動和自動切換控制、故障報警。

(1) 手動控制系統 ：手動控制方式主要供調試和檢修時用，采用點動方式進行控制。

(2) 自動控制系統：自動控制主要包括正常工作過程和異常情況的防止措施(防雙線圈驅動措施、停電記憶功能的實現、防止自啟動措施)。

(3) 備用設備驅動和自動切換：空壓機采用一工一備工作方式，當運行中的空壓機出現異常或發生故障時，系統自動啟動備用機組，并切斷故障設備。

(4) 故障報警：裝置通過壓力開關和電磁閥后壓力開關的開、閉情況來判斷是否出現噴油、噴氣故障；考慮到系統的建壓和壓力開關動作延時，選擇延時3 s后報警，以防誤報；系統壓力開關取常開點，閥后壓力開關取常閉點。

2.3　觸摸屏設計

三菱觸摸屏GT1175軟件提供了多種功能器件，采用觸摸屏對系統進行操作，調節設備的噴油、噴氣時間，并設置了故障顯示及報警等功能。觸摸屏還可以記錄系統在運行過程中產生的數據和信息，比如按照時間順序記錄歷史信息，操作人員可以隨時查閱相關信息或數據。觸摸屏界面結構如圖4所示。

圖4　觸摸屏界面結構

3　結束語

本文利用PLC、觸摸屏技術實現了球磨機齒輪潤滑系統的自動控制，系統運行穩定，自動化程度高，操作方便，故障率明顯減少，潤滑效果有了顯著提高，避免了因不噴油、不噴氣等故障造成球磨機大、小齒輪磨損嚴重和斷齒等設備事故，對提高球磨機的生產運轉率和降低使用成本起了很大的作用。

參考文獻：

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