基于PLC实现磨机用高低压稀油站的自动控制

张梅红，魏冬至

(1.河南工业贸易职业学院，河南 郑州 450053； 2.郑州市技师学院，河南 郑州 450007)

水泥球磨机是水泥生产中的重要设备.水泥球磨机的轴承担负机器的全部负荷，其润滑的好坏直接影响到机器的使用寿命和运转率.高低压稀油站(包括高、低压两个供油系统)主要用于水泥球磨机轴承的静动压润滑[1]112-116.基于PLC的高低压稀油站自动控制系统能可靠的保证高低压稀油站的启停及正常运行工艺需要，实时监测各测试点的温度、压力变化，对各种可能出现的故障及时发出声、光报警，并将报警信号送至关联设备，具备远程/本地控制.

1 高低压稀油站的结构原理及控制需求

1.1 简单构造及工作原理

如图1所示，高低压稀油站主要有高压部分和低压部分组成，高压系统主要由高压柱塞泵装置、溢流阀、单向阀、压力变送器、管道、阀门等组成，低压润滑系统主要由低压齿轮泵、过滤器、冷却器、安全阀、单向阀、压力变送器、双针双管压力表、压差开关、管路、阀门等组成[2]45-46.

1#,2#—低压油泵 3#,4#—高压油泵 5—磁网过滤装置 6—油用加热器 7—温度计 8,9,20,21—单向阀 10,22,23—直动溢流阀 11,12,13,14,15,16,17,18,19—旋塞阀 24,25—高压压力变送器 26—压差变送器 27—双筒网式过滤器 28—冷却器 29—双针压力表 30—低压压力表 31,32—高压压力表 33—低压压力变送器 34—Pt100铂热电阻 35—液位信号变送器图1 高低压原理图

油站工作时，低压润滑系统的油液由齿轮泵从油管吸出，经单向阀、网式过滤器、列管式冷却器，被直接送到设备的润滑点，其最高工作压力为0.4 Mpa，最低工作压力为0.12 Mpa，也可根据润滑点的要求，通过调节安全阀确定使用压力，当工作压力超过安全阀的调定压力时，安全阀将自动开启，多余的油液将流回油箱.高压润滑系统的油液经网式过滤器进入柱塞泵，后经溢流阀、电接点压力表，高压软管送至主轴承静压腔，当压力达到一定值时，两轴承被稀油托起，主机即可开始运转.高压部分最高压力为31.5 Mpa，可按静压轴承的需要压力调节溢流阀，当工作压力大于溢流阀压力时，溢流阀自动开启减压，并将溢出的油流入吸油管.

1.2 控制需求

——可以实现就地控制和远程控制.选择就地控制时，两个低压油泵可分别启停，低压油泵正常运行20S之后方可启动高压油泵，低压油泵没有工作前，高压油泵不允许启停.选远程控制时，油站有“备妥”信号至中控，当中控发出启动信号时，低压油泵先正常工作20S，之后两台高压油泵自动运行，30S之后向中控发出“磨机可以启动”信号，磨机启动180S之后，两台高压油泵自动停止工作，油站进入正常运行状态.

需要磨机停机时，两台高压油泵自动启动工作，磨机停止工作，两台高压油泵继续工作60S之后自动停止工作，两台高压油泵停止工作后，低压油泵继续工作120S之后自动停止工作.

——在磨机顶升过程中，高压油泵开启120S，两路高压有任意一路没有完成高压——泄压过程，均发出灯光指示.

——出油口油温高于50度，发出声光报警信号.

——稀油站正常工作中，两台低压油泵一台工作，一台备用，低压工作压力一旦低于0.12MPa时，备用泵应立即启动，两台泵同时工作至压力恢复正常后，备用泵停止工作，若仍有压力低的现象，将工作泵停止，改用备用泵工作，备用泵工作后，如果再出现压力低的现象，立即发出声光报警，并向中控发出“故障”信号，如果压力继续下降，低于0.08MPa时，向中控发出“事故跳闸”信号，并使磨机停机，磨机停机后，油站继续工作6 min后自动停止.

——油箱油温高、油箱油温低、油箱油位高、油箱油位高，过滤压差大均发出声光报警信号，并向中控发送对应故障信号.

——油站正常工作时，如果出现电机掉电现象，“事故跳闸”信号立即发出，令磨机停机，发出声光报警信号，并使油站停止工作.

——在安装完毕后，可进行点动实验，声音信号发出5 min后自动停止，防止烧坏电铃.

2 依据控制工艺需求设计电气图纸

2.1 主回路图

根据1号、2号低压油泵电机，高压油泵电机以及电加热器的功率，分别估算出各支路所需要的电流大小，选定合适的断路器，接触器，熔断器，再根据二次回路及PLC用电量的大小，选择合适的控制变压器，最后依据各支路电流的总和，选定合适的空开，构成主回路，如图2所示.

图2 主回路图

2.2 二次回路图纸

根据控制工艺需求设计如图3所示的二次回路.图中“01”“04”标号线路为控制变压器引出的220V电源.“HL1”为电源指示，电源接通时点亮.“SA1”，“SA2”分别为“机旁”按钮和“手动”按钮，当选择“机旁手动”操作时，中间继电器“KA1”线圈得点，常开触点闭合，常闭触点断开.对于“1#油泵”，当按下“SB1”按钮时，接触器“KM1”线圈得电，相应主触点闭合，1#低压油泵开始运转，“HL2”指示灯点亮，“KA9”是PLC输出的驱动1#油泵的中间继电器的常开触点，当选择“中控”“自动”控制时，根据程序设定闭合，驱动1#低压油泵开始运转.2#油泵，高压油泵，电加热器的二次回路电路和1#油泵类似，不做赘述.“SB5”和“KA18”分别为电铃的手动启动按钮和PLC驱动触点.“KA13”和“KA14”分别为常规故障报警指示和故障跳停主机停车指示.

图3 二次回路图

2.3 PLC控制原理图

依据控制工艺要求，综合计算出控制点数为25点数字量输入、14点数字量输出，综合考虑性价比，选用国产信捷PLC.主机选用FC-16R-E，AC220V供电，10点输入，6点输出；扩展模块分别选用FC-E8Y，FC-E16X，扩展模块全部为24V供电.分别将本机柜按钮及选择开关信号，高低压稀油站温度、压力及液位变送器信号，远程中控信号的干点以24V的形式接入PLC定义好的输入接口；将定义好的PLC输出端子分别接入相应的中间继电器线圈.

2.4 元件布置及接线图

参照元器件安装尺寸合理选择柜体尺寸，并画出柜体布置简图，依照一次、二次及PLC控制原理图做出元件接线图.

2.5 仪表配电及接线图

根据所选表头的接线图及使用手册，画出仪表的配电及接线图.在仪表上电后，根据高低压油站的控制工艺需要设定油温高、油温低、油压高、油压低、油位高低报警参数.

2.6 柜体接线端子图

根据系统需要，设计画出柜体接线端子图.

3 安装调试

将柜体依照图纸设计好后，安装导轨、线槽，安装表头及按钮、指示灯，安装所有电气元件，铺设线路，连接电气元件，编写控制程序，下载，调试.

[1] 余雷声.电气控制与PLC应用[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2] 唐全胜.PLC在大型球磨机稀油站控制系统中的应用[J].水泥，2003(3).