基于PLC的磨机控制系统的检测技术分析

周秩宇

（南充科技职业学院，四川 南充 637200）

引言

PLC是一种具备可编程功能的数字运算操作电子系统，克服了工业现场较为恶劣工作环境条件下的各种问题，由于磨机设备投入成本较高，高频率出现故障，不仅会加剧磨机损耗，工作性能下降，严重也会导致生产无法继续进行，造成巨大损失。因此，将PLC在磨机控制系统中引入，发挥PLC多样化控制功能优势，实现对磨机使用状态实时监测和控制，保障生产效率和质量，继而创造更高的经济效益。

1 PLC基本内容

PLC全称“可编程逻辑控制器”，基于满足现阶段工业生产需求而设计的数字运算操作电子系统。以具有可编程功能的存储器为载体，将各种操作指令在内部就进行存储，如顺序控制、执行逻辑运算、定时等，将操作指令以数字式或模拟式进行输入或输出，以此来达到对不同类型机械设备及生产过程的有效控制。

可编程逻辑控制器具有自动化控制、可靠性高、编程操作简单、组态灵活、安装方便、运行效率高以及输入/输出功能模块齐全等功能特点，其中输入/输出功能模块齐全是PLC核心功能，即使现场信号不同，均可通过现有模板辅助工业现场的器件完成连接，通过总线连接CPU主板。PLC应用于工业控制方面具有极大优势，硬件结构和微型计算机基本相似，由中央处理单元、存储器、输入单元以及输出单元四个部分构成；现阶段PLC供电方式均采用开关式稳压电源[1]。

2 基于PLC的磨机控制系统检测技术具体应用

2.1 关键检测技术

2.1.1 主电机控制

主电机为磨机运行提供动力，主电机可靠稳定运行是确保该工艺流程顺利进行的前提。通过利用PLC，拓展针对主电机运行状态的覆盖面，实时监测主电机能耗，及时掌握磨机负荷及运转情况。鉴于所处环境中潮气对停机状态下电机的影响，需要靠考虑线圈绝缘性降低因素，为其安装电机加热装置，进而解决此方面问题，为主电机安全启动提供保障。

2.1.2 滑动轴承润滑控制

由可编程逻辑控制技术与闭环定量给油技术相互融合构成智能润滑技术，实现对磨机滑动轴承的定时及定量润滑[2]。

其中主控制器装置在磨机PLC控制系统中，作用是对润滑过程中压力、重力等其他变量参数进行实时监测，润滑指令和反馈指令操作完成通过总线及电磁给油箱内部安装的信息识别器进行信息交互来实现。帮助使用者对各润滑点的注油量与注油频率灵活调整，并对运行中的润滑点进行实时监测，及时反馈故障保障信息等。

为电动润滑泵装置压力传感器，将出口油压设置在0.5 MPa（5 bar）以上，当出口油压比压力传感器检测到低于既定压力下限值时，润滑泵则开始执行升压指令，反之超过既定压力上限值时，润滑泵运行则会停滞。通过传感器对筒内油脂重量进行判断，若油脂重量低于设定值，此时系统会向工作人员反馈报警信息。

2.1.3 磨机钢球填充率检测

被磨物体的颗粒度被磨机钢球填充率直接影响，钢球填充率设置过大，则会将内部容积缩减，促使磨机符合增加；钢球填充率设置过小，则会降低磨机工作效率。有功功率法是现阶段对磨机钢球填充率进行检测的常用方法，虽然在国内外磨机中运用，但偏大的检测误差问题一直难以解决。鉴于钢球和物料重量比是磨机产生噪音的主要因素，当磨机内部钢球量增多，各钢球间及钢球与筒体所产生的撞击声音也会升高；当磨机内部钢球量减少，磨机所撞击频率下降，声强被削弱，基于此，针对磨机钢球填充率检测可选择音频分析法[3]。

具体操作如下：一是通过音频传感器对工作状态下的磨机内部声音进行获取，PLC模块将接收转换完成的声音电流信号，经过总线向上位机传输噪音数据，利用内保所安装的数据分析软件处理传输过来的噪音数据，同时将噪音数据中存在的环境杂声进行过滤，确保所反映的噪声值是磨机工作时所产生的有效噪声值；二是分析后获取的有效噪声值，可实现对磨机钢球填充率直观性检测，及时掌握磨机钢球填充量，利用PLC磨机控制系统完成自动钢球补加，达到精准稳定控制磨机钢球充填率目的。

2.2 PLC磨机自动检测控制系统设计

2.2.1 设计思路

鉴于对电气控制系统极易发生故障问题综合性考虑，为避免此方面情况对磨机造成严重损坏，在此基础上为磨机建立长期且可靠的自动检测控制系统，减少故障问题对磨机的损坏影响，降低经济损失，延长磨机使用寿命。

利用传感器对磨机的油箱和出油口温度进行检测，将模拟信号通过A/D转换模块转换成数字信号，再利用压力开关，借助液位变送器对管道压力油箱的压力和液位分别检测，将分配好的信号通过PLC完成对磨机启动及系统维持控制指令操作，单片机将传输过来的温度信号经过处理后在驱动数码管上进行实际温度显示。

2.2.2 自动检测控制要求

1）根据磨机使用用途和工艺系统所提出的自动检测控制要求，PLC磨机自动检测控制系统需要对磨机整个运行全过程中进行集中控制，用可编程控制器对被控设备开启和停用加以控制，技术人员可通过上位机来完成控制指令操作。

2）自动检测控制系统将对与磨机相关联的设备及器件进行集中监控、管理以自动顺序控制，其目的实现对磨机运行状态、各项操作指令的远程控制和检测。其中现场就地手动控制起到辅助控制作用，主要负责现场设备调试、维护以及自动检测系统故障等情况应对[4]。

3）集中监控要求主要涉及到以下几个方面：一是，对磨机运行工况进行集中监控，涉及到各个环节，由中央控制室负责监视和调节工艺参数，各单元设备及器件启动和停止，同时处理报警等相关数据信息，以此来达到对磨机运行全过程有效自动检测控制；二是，为了保证磨机运行工艺稳定，需要通过自动检测控制系统结合当下运行工况随时调节工业生产过程中所涉及到的各项参数，将参数始终维持在既定设置范围内，一旦检测出的各项参数与设置的正常范围偏差过大，将会立即发出报警信号。

2.2.3 PLC及单片机选择

结合磨机自动检测控制要求，选择外观精致且小巧的PLC，超小型PLC外形可不受设备型号限制，解决以往小型机器无法安装PLC问题。选择低功耗、高性能单片机，具有良好系统兼容性，既能满足常规编程器编程于要求，又能在线重新进行编程，在同一芯片上集成多种功能，进一步提升磨机自动检测控制系统灵活性，减少运行成本投入。

针对PLC和单片机之间通信功能实现，选择九针插口，为控制信号接收和数据传送提供保障，由于通信距离不同，其信号线的选用也有着一定差异性，超过15 m以上均为远距离，需要添加Modem，需要设置较多信号线，短距离信号及数据传输，则不需要上述调节器进行辅助通信[5]。

上述文中提及到，PLC是一种具备可编程功能的数字运算操作电子系统，具有编程操作便捷、高稳定性以及抗外界因素干扰能力强等优点，是现阶段工业控制领域中不可或缺的重要辅助工具，PLC技术在磨机控制系统中设计引入，实现自动检测磨机实际运行工况，切实解决原有磨机控制系统潜在的各项问题。PLC集成功能让磨机运行更加稳定和安全，同时基于PLC的磨机控制系统检测技术也要不断扩展覆盖范围，将磨机运行全过程、生产工艺全流程进行全方位覆盖，及时发现导致磨机无法正常运行的故障，通过相应检测技术分析故障成因，及时对磨机控制系统进行改进和优化，从根本上降低磨机故障损害情况出现几率，延长使用寿命，实现投资效益最大化目标。

3 结语

鉴于PLC所具备的功能优点，随着我国工业现代化发展，为满足目前工业控制需求，PLC技术引入和应用，不仅能够确保被控设备可靠稳定运行，也有利于降低成本投入，磨机控制系统融合PLC技术，可减少磨机故障发生。同时可以强化磨机的工作性能，突破恶劣工作条件下工业现场制约，保障经济效益。