高钢

【摘 要】球磨机是一些大型矿山设备的关键性装置，其润滑程度直接影响下线的生产效率。对于大型球磨机一般采用高低压润滑油站来进行润滑。本文以S7-300PLC在球磨机润滑油站系统的应用为例，阐述了PLC控制系统的工作原理和特点、PLC控制系统的硬件构成与软件设计和如何对运行过程中发现的问题进行改进。

【关键词】P L C；球磨机润滑油站；工作原理；系统特点；改进

【中图分类号】TH132.41【文献标识码】B【文章编号】1672-5158（2013）02-0203-01

与常规继电器控制系统相比，PLC系统具有故障率低、可靠性高，接线简单、维护方便，通讯功能强大的优点。具体表现在：PLC程序自动控制功能使磨机润滑系统的自动化程序大大提高，减轻了岗位人员的劳动强度。PLC与电接点压力表、电接点温度表、油流开关、行程开关、温度巡检仪的配合使用，使系统控制的安全性、可靠性大大提高，同时也使球磨机溜瓦的故障率和同步机溜瓦的故障率大大降低，提高了主体设备运行的稳定性。

一、工作原理与主体特点

该稀油润滑站由油箱、过滤器、人字齿轮油泵、电接点温度表、电接点压力表、油流开关、压差发讯器、PLC等组成。

1.1 油压的控制

供油系统分高低压两套系统，两套系统相互独立，分别从油箱抽油到各自的供油管路中，在高压供油系统中有一块量程为16MPa的电接点压力表和一个压力控制器 ，用于对高压管路出油口的油压进行监控，当高压系统油压超过14MPa后，电接点压力表发出报警信号，当高压系统油压低于4MPa时，压力控制器发出压力低信号至油站控制柜，0.5秒后自动切换到备用泵，15秒后压力还低发出停离合器命令。同样在低压供油系统中，有一块量程为800KMa的电接点压力表和一个压力控制器，用于对低压管路出油口的油压进行监控，当低压系统油压超过600MPa后，电接点压力表发出报警信号，当低压系统油压低于100KPa时，压力控制器发出压力低信号至油站控制柜，0.5秒后自动切换到备用泵，启动备用泵后压力还低发出停离合器命令。

1.2 油流的控制

在主轴承附近的高压管道（较细的管道）上，有4个高压流量计（其中进料端2个、出料端2个），用来辅助监控高压油流。高压流量计上的显示屏显示管子里的油流流速，显示值是百分比。当流速小于任何一个流量计的设定值时，元件上的红灯闪烁，柜子土报警“高压油流低”。在主轴承上方的低压管道上，有2个低压流量开关（进料端和出料端各1个）。当油流流速低于任何一个流量开关的设定值时，柜子上报警“低压油流低”。

1.3油箱温度的控制

在压力表后面有一个温度计，其上限设定值为42℃，下限设定值为28℃。低于或等于下限时，柜子上报警“油箱油温低”，泵启动不了，同时电加热器自动启动；高于下限时，报警“油箱油温低”消失，泵允许启动，电加热器继续加热，直到温度达到上限时自动停止加热。停止加热后若油箱温度下降，下降到下限时自动启动电加热器，直到上限，如此自动循环加热，以保持油箱的温度范围。若天气寒冷，则刚开始启动电加热器后的短时间内温度仍有可能继续下降，这时柜子上报警“油箱油温低”，直到油温升高超过下限时报警消失。

1.4 油箱回油区温度控制

回油区（在油箱总回油口附近）有一个温度计，其上限设定值为48℃。当回油区油温达或超过上限时，柜子上报警“回油油温高”。

1.5 低压出油口温度控制

低压出油口上有一个温度计，其下限设定值为32 ℃，上限40 ℃。低压出油口油温达到上限时，电磁水阀自动打开，冷却水进入油冷却器，使油液降温，油温下降到下限时，电磁水阀自动关闭。电磁水阀有旁通的阀门，开启旁通阀门，则冷却水一直通，不受电磁水阀控制。

1.6 高压吸油滤压差控制

两个高压泵从油箱吸油，公用一个吸油滤。吸油滤上有一个压差发讯器，其设定位为0.035MPa，当压差发讯器动作时，柜子上报警“高压滤油器堵”，这时要停机更换滤芯；在压差发讯器上，有一个小压力表，当其指针摆动到红色区域时，压差发讯器动作。

1.7 低压出油滤压差控制

两个低压出油滤各有一个压差发讯器，其设定值为0.35MPa，当有任何一个压差发讯器动作时，柜子上报警“低压滤油器堵”，同时低压泵自动切换。

1. 8 轴瓦和同步机绕组温度控制

球磨机进出料端轴瓦上各有两个Pt100电阻、同步机绕组每相有一个Pt100电阻、同步机两侧轴瓦上各有一个Pt100电阻用于对温度的监测，这些温度信号都送至温度巡检仪，当球磨机瓦温度超过60℃时、同步机绕组温度超过95℃时、同步机轴瓦温度超过65℃时，温度巡检报警一动作送至润滑油油站控制柜，PLC发出温度高信号，报警当球磨机瓦温度超过65℃时、同步机绕组温度超过100℃时、同步机轴瓦温度超过70℃时，温度巡检仪报警二动作润滑油站控制柜，PLC发出跳同步机和离合器信号。

二、硬件构成

根据现场实际需要，稀油站PLC控制系统选用1个机架、一块PS-307电源、S7-312CPU一块、SM321信号输入模块3块、SM322信号输出模块3块组成。主要的检测元件有Pt10铂热电阻、电接点温度表、电接点压力表、压力控制器、压差发讯器、油流开关、温度巡检仪加上开关、按钮、继电器等、执行元件有异步电动机、加热器、再加上面板上的故障指示灯、报警器等。因而该系统具有结构紧凑、系统构成和扩展方便、性价比高、扩展接线方便等优点。

三、软件设计

润滑系统PLC自动控制程序由梯形图编写，由四个功能块组成，FC1功能块控制两台低压泵的启动和停止及自动切换，两台低压泵只允许有一台同时工作，低压油压低或滤油器堵时自动切换到备用泵。FC2功能块控制两台高压泵的启动、停止、自动切换和加热器的工作，两台高压泵只允许有一台同时工作，系统启动时，在低压泵启动15秒后自动启动高压泵。加热器有手动和自动两种方式，自动加热由油箱油温表通过一个SR软触发器控制，手动加热是当按下加热按钮后，加热器运行30分钟后自动停止。FC3功能块程序的信号块，所有的信号都由该功能块进行控制。包括油压低、油压高、油箱温度低、出油口温度高、开冷却水、回油口油温高、液位低、液位异常、油流低、滤油器堵、主电机温度高、主机跳闸、润滑站故障、综合报警等信号。每一个报警信号在控制柜面板上都有一个对应的信号灯。FC4功能块是程序的保护块和执行块，高低压系统系正常、润滑站正常信号都有了以后，才允许启动同步机、离合器及慢传电机和干油喷射润滑机。当润滑系统故障时发出停机命令，以保护球磨机和同步机。

四、油站运行中发现的问题及改进措施

该型号油站投入运行后，在运行之初出现了一些问题，集中表现在油流开关故障率较高、高压泵故障率高、离合器在手动运行时润滑油站PLC发出的停机指令无效。针对此，我们采取了如下的改进措施：1、离合器控制回路的改进；2、对油流开关重新进行了选型；3、对高压泵的供油管路进行了改造；4、增设温度高报警保护回路。

五、结束语

相比常规的继电器控制系统，S7-200PLC控制系统保护功能强大，可靠性更高，能进行复杂的控制。球磨机和同步机的轴瓦温度异常时能迅速跳闸，高低压供油系统压力减小时也能迅速跳闸，能很好地保护主体设备。特别是经过优化改进后，运行的稳定性和可靠性有了进一步的提高。

参考文献

[1] 廖常初，S7一300/400PLC应用技术.北京.机械工业出版社，2006