PLC在RP系列辊压机自动控制系统中应用

孔明明 郭浩浩 张萌

PLC自动控制系统作为RP系列辊压机的控制系统，具有功能齐全，控制精度高、操作简单、维护方便等特点，为RP系列辊压机系统的稳定及高产节能提供了保障。

关键词：辊压机、PLC自动化控制系统配置、控制单元

引言：

PLC自动控制系统是确保辊压机设备安全、高效运行的有效保障，一旦设备出现异常，自动控制系统能及时提供保护。RP系列辊压机采用PLC可编程控制器来实现自动控制，CPU型号为S7-1500，采用模块化结构，可随时增加程序功能和进行程序编制，采用DP或以太网通讯方式与DCS控制中心进行通讯，方便用户远程控制辊压机系统。

一、辊压机的工作原理

RP系列辊压机由两个相向且同步旋转的挤压辊组成，具有一定料压的物料经可调式进料装置被挤压辊连续地带入辊间，同时液压系统向挤压辊施以高压压力，物料在高压作用下变成压实料饼从机下排出。

二、RP系列辊压机PLC自动控制系统的配置

1、系统硬件配置

1）电源 PM70W 120/230VAC

2）CPU CPU 1511-1 PN

3）通讯模块 CP 1542-5

4）从站接口模块 ET 200SP

5）模拟量输入模块 AI 8xI 2-，4-wire BA

6）开关量输入模块 DI 16x24VDC ST

7）开关量输出模块 DQ16x24VDC/0.5A ST

8）触摸屏 TP1200 精智面板

2、系统软件组态

在西门子博图软件组态中，通过OB（组织块）、FC（功能块）、DB（数据块）创建用户程序，用户程序将辊压机系统各检测信号进行分析处理，实现各单元间的启停顺序控制及连锁保护、显示故障报警信息，以保证设备安全、可靠的运行。

PLC自动控制系统模拟量模块处理功能将系统检测到仓重、辊缝压力、电流、温度等模拟量信号存储在DB（数据块）中，实时更新显示数据，有助于现场巡检、数据记录等工作。

博图软件组态中的逻辑控制采用模块化程序设计，根据采集到的辊压机运行数据，通过逻辑运算、数据比较、程序控制等功能指令，实现各控制单元间启停顺序及连锁保护。同时采用PROFIBUS-DP、INTERNET等通讯方式与DCS控制中心进行通讯，防止信号在传输过程中的干扰，节省PLC模块和电缆，减少用户维护工作，充分显示现场总线控制的优越性。

三、辊压机PLC自动控制系统的控制单元

1、称重仓电气系统控制单元

辊压机带料运行时，需要喂入的物料应具有一定的料压，借以保证物料稳定连续地喂入辊间，形成较密实的料层。称重仓电气系统能够实时监控仓重，反馈料压。

电控系统包含以下两部分：

1）、称重传感器，称重传感器最常用的是电阻应变式，弹性体在外力作用下产生弹性形变，从而完成将外力变换为电信号的过程。

2）、称重仪表，称重仪表把传感器发过来的电信号进行处理，输出4-20MA电流信号，并把这个信号传到PLC自动控制系统中进行显示（4-20ma对应0-50吨）。

2、气动阀门电气系统控制单元

1）、通过PLC自动控制系统来控制电磁阀的得失电，来控制气缸的伸缩;

2）、气缸伸缩到位后，有接近开关监控气缸位置，并将位置信号反馈给PLC自动控制系统。

3、新式双侧料流调节进料装置控制单元

双侧料流调节进料装置配有拉绳式位移传感器，实时监控进料装置可调挡板的位置，PLC自动控制系统可以通过控制电机的正反转，来调节进料装置的开口度（0%-100%），实现对辊压机通过量的控制，该种结构在调整过程中，无论进料口开度大小，始终确保饱和喂料，对辊压机的进料量实现线性控制。

4、液压系统电气控制单元

RP系列辊压机提供一种恒辊缝控制原理的辊压机，该辊压机通过位移检测系统测量辊压机固定辊与活动辊间隙，测量靠近驱动侧的辊间隙和非驱动侧的辊间隙，再将采集的数据输入PLC控制模块，进行逻辑判断处理后，PLC自动控制系统发出驱动电信号控制液压系统元器件来推进油缸或撤回油缸，进而调整辊压机固定辊与活动辊的间隙与轴线平行度，通过在线实时检测辊压机固定辊与活动辊的间隙，且有效地调节辊压机辊子的间距与工作状态，提高物料挤压效果，提升设备工作的可靠性。

液压系统的参数设置及控制原理：

辊缝偏差纠偏开始值：        D1 （10-12mm）

辊缝偏差纠偏停止值：        D2 （6-8mm）

辊缝偏差极限设定值：        D3（18-20mm）

辊缝极限设定值：             D4（60-65mm）

压力正常停止加压值：        P1（85-90 Mpa）

压力低开始加压值：          P2 （70-75 Mpa）

压力高开始卸荷值：          P3 （ 120-125Mpa）

压力高卸荷停止值：          P4（ 110-115Mpa）

压力高快速卸荷值：          P5 （ 135-145Mpa）

气动阀关闭压力高开始卸荷值：P6（90-100Mpa）

停机卸荷值：                P7（20-25Mpa）

1）PLC控制系统检测到主电机运行信号后延时1MIN，开始驱动液压系统对驱动侧和非驱动侧油缸进行加压，当压力加到设定值P1后，停止加压。当压力达到设定值后，辊压机PLC控制系统发出允许供料信号后，DCS控制中心可以开启进料装置，辊压机开始带料生产，可以通過控制新式双侧料流调节进料装置的开口度来控制辊压机的通过量。

2）辊压机运行过程中，当驱动侧和非驱动侧压力低于设定值P2时，液压系统开始自动补压，压力到正常值P1后停止加压。

3）生产过程中当来料不稳或者粉料过多时，辊压机系统不稳定辊缝发生变化后，两侧辊缝偏差大于设定值D1并持续3S后，根据现场调试经验如果先对辊缝大的一侧进行加压纠偏，由于辊缝大的一侧压力值已经很高，再进行加压纠偏不仅不能减少辊偏，反而会造成油泵频繁工作，液压系统不稳定，影响辊压机系统的稳定运行。如果对辊缝小的一侧先进行卸荷，能让细粉尽快通过，有助于撑开辊缝，更有助于辊缝纠偏。当两侧辊缝偏差值小于设定值D2或者辊缝小的这侧压力值小于P1后，液压系统也不再进行卸荷。

4）当辊缝偏差值超过设定值D3持续3S后，PLC检测到该信号后，气动阀门自动关闭，防止辊偏过大，损坏挤压辊轴承。

5）辊压机系统运行过程中，驱动侧和非驱动的压力值超过设定值P3，超过的一侧进行卸荷，卸荷到设定值P4，停止卸荷。

6）驱动侧和非驱动侧只要有一侧压力超过P5或者两侧辊缝值超过设定值D4后，PLC检测到该信号后认为两辊之间有大块异物进入，而且是不能破碎的异物，为保护辊面和挤压辊轴承，液压系统开始快速卸荷，此时气动阀门快速关闭，防止因液压系统卸荷，活动辊后退，两辊缝间隙变大，塌料压死循环斗提。

7）在辊压机运行过程中如果因其它原因，需要关闭气动阀门而不需要停主电机机，PLC自动控制系统检测到驱动侧或者非驱动压力值超过设定值P6，驱动侧和非驱动侧压力会自动卸荷到设定值P1，为辊压机下一次运行带料做准备。

8）PLC自动控制系统检测到主电机运行信号停止后，会发出指令让驱动侧压力和非驱动压力自动卸荷到设定值P7。

5、减速机润滑系统电气控制单元

RP系列辊压机减速机润滑系统，PLC控制系统主要检测润滑站油泵电机运行信号，润滑站出油口压力信号、油流信号，减速机高速轴轴承温度、减速机油温、减速机高速轴震动等信号，检测信号如有异常，PLC控制系统会发出报警、故障信息，并把故障记录下来，便用后续故障问题的处理。

6、辊压机主轴承干油润滑系统控制单元

1）RP系列辊压机主轴承干油润滑系统采用双线智能润滑控制系统，驱动侧8个润滑点，非驱动侧10个润滑点，有任何一个润滑点PLC控制系统检测到堵塞时，会发出报警信息，报警信号持续2H后，PLC控制系统发出故障信息，避免因润滑不良造成主轴承损坏。

2）为节约润滑油，主轴承每个干油点有分配器进行流量分配，干油系统的工作和停止时间也可以在PLC控制系统中设定。

7、主电机系统控制单元

PLC控制系统主要控制主电机的启动、停止，监控主电机的轴承温度、定子温度、主电机电流等信号，当物料不稳主电机电流波动过大、主电机电流超多额定电流1.1倍后，PLC发出故障信号，系统自动保护停机。

四、结语

RP系列辊压机在联合粉磨系统及矿山破碎系统中的大量应用表明，PLC自动控制系统具有功能完善、可靠性高、操作简单、方便维护等特点，为辊压机设备的稳定运行和工艺系统的高产、节能、降耗提供了有效保障。