PLC在RP系列輥壓機自動控制系統中應用

孔明明 郭浩浩 張萌

PLC自動控制系統作為RP系列輥壓機的控制系統，具有功能齊全，控制精度高、操作簡單、維護方便等特點，為RP系列輥壓機系統的穩定及高產節能提供了保障。

關鍵詞：輥壓機、PLC自動化控制系統配置、控制單元

引言：

PLC自動控制系統是確保輥壓機設備安全、高效運行的有效保障，一旦設備出現異常，自動控制系統能及時提供保護。RP系列輥壓機采用PLC可編程控制器來實現自動控制，CPU型號為S7-1500，采用模塊化結構，可隨時增加程序功能和進行程序編制，采用DP或以太網通訊方式與DCS控制中心進行通訊，方便用戶遠程控制輥壓機系統。

一、輥壓機的工作原理

RP系列輥壓機由兩個相向且同步旋轉的擠壓輥組成，具有一定料壓的物料經可調式進料裝置被擠壓輥連續地帶入輥間，同時液壓系統向擠壓輥施以高壓壓力，物料在高壓作用下變成壓實料餅從機下排出。

二、RP系列輥壓機PLC自動控制系統的配置

1、系統硬件配置

1）電源 PM70W 120/230VAC

2）CPU CPU 1511-1 PN

3）通訊模塊 CP 1542-5

4）從站接口模塊 ET 200SP

5）模擬量輸入模塊 AI 8xI 2-，4-wire BA

6）開關量輸入模塊 DI 16x24VDC ST

7）開關量輸出模塊 DQ16x24VDC/0.5A ST

8）觸摸屏 TP1200 精智面板

2、系統軟件組態

在西門子博圖軟件組態中，通過OB（組織塊）、FC（功能塊）、DB（數據塊）創建用戶程序，用戶程序將輥壓機系統各檢測信號進行分析處理，實現各單元間的啟停順序控制及連鎖保護、顯示故障報警信息，以保證設備安全、可靠的運行。

PLC自動控制系統模擬量模塊處理功能將系統檢測到倉重、輥縫壓力、電流、溫度等模擬量信號存儲在DB（數據塊）中，實時更新顯示數據，有助于現場巡檢、數據記錄等工作。

博圖軟件組態中的邏輯控制采用模塊化程序設計，根據采集到的輥壓機運行數據，通過邏輯運算、數據比較、程序控制等功能指令，實現各控制單元間啟停順序及連鎖保護。同時采用PROFIBUS-DP、INTERNET等通訊方式與DCS控制中心進行通訊，防止信號在傳輸過程中的干擾，節省PLC模塊和電纜，減少用戶維護工作，充分顯示現場總線控制的優越性。

三、輥壓機PLC自動控制系統的控制單元

1、稱重倉電氣系統控制單元

輥壓機帶料運行時，需要喂入的物料應具有一定的料壓，借以保證物料穩定連續地喂入輥間，形成較密實的料層。稱重倉電氣系統能夠實時監控倉重，反饋料壓。

電控系統包含以下兩部分：

1）、稱重傳感器，稱重傳感器最常用的是電阻應變式，彈性體在外力作用下產生彈性形變，從而完成將外力變換為電信號的過程。

2）、稱重儀表，稱重儀表把傳感器發過來的電信號進行處理，輸出4-20MA電流信號，并把這個信號傳到PLC自動控制系統中進行顯示（4-20ma對應0-50噸）。

2、氣動閥門電氣系統控制單元

1）、通過PLC自動控制系統來控制電磁閥的得失電，來控制氣缸的伸縮;

2）、氣缸伸縮到位后，有接近開關監控氣缸位置，并將位置信號反饋給PLC自動控制系統。

3、新式雙側料流調節進料裝置控制單元

雙側料流調節進料裝置配有拉繩式位移傳感器，實時監控進料裝置可調擋板的位置，PLC自動控制系統可以通過控制電機的正反轉，來調節進料裝置的開口度（0%-100%），實現對輥壓機通過量的控制，該種結構在調整過程中，無論進料口開度大小，始終確保飽和喂料，對輥壓機的進料量實現線性控制。

4、液壓系統電氣控制單元

RP系列輥壓機提供一種恒輥縫控制原理的輥壓機，該輥壓機通過位移檢測系統測量輥壓機固定輥與活動輥間隙，測量靠近驅動側的輥間隙和非驅動側的輥間隙，再將采集的數據輸入PLC控制模塊，進行邏輯判斷處理后，PLC自動控制系統發出驅動電信號控制液壓系統元器件來推進油缸或撤回油缸，進而調整輥壓機固定輥與活動輥的間隙與軸線平行度，通過在線實時檢測輥壓機固定輥與活動輥的間隙，且有效地調節輥壓機輥子的間距與工作狀態，提高物料擠壓效果，提升設備工作的可靠性。

液壓系統的參數設置及控制原理：

輥縫偏差糾偏開始值： ? ? ? ?D1 （10-12mm）

輥縫偏差糾偏停止值： ? ? ? ?D2 （6-8mm）

輥縫偏差極限設定值： ? ? ? ?D3（18-20mm）

輥縫極限設定值： ? ? ? ? ? ? D4（60-65mm）

壓力正常停止加壓值： ? ? ? ?P1（85-90 Mpa）

壓力低開始加壓值： ? ? ? ? ?P2 （70-75 Mpa）

壓力高開始卸荷值： ? ? ? ? ?P3 （ 120-125Mpa）

壓力高卸荷停止值： ? ? ? ? ?P4（ 110-115Mpa）

壓力高快速卸荷值： ? ? ? ? ?P5 （ 135-145Mpa）

氣動閥關閉壓力高開始卸荷值：P6（90-100Mpa）

停機卸荷值： ? ? ? ? ? ? ? ?P7（20-25Mpa）

1）PLC控制系統檢測到主電機運行信號后延時1MIN，開始驅動液壓系統對驅動側和非驅動側油缸進行加壓，當壓力加到設定值P1后，停止加壓。當壓力達到設定值后，輥壓機PLC控制系統發出允許供料信號后，DCS控制中心可以開啟進料裝置，輥壓機開始帶料生產，可以通過控制新式雙側料流調節進料裝置的開口度來控制輥壓機的通過量。

2）輥壓機運行過程中，當驅動側和非驅動側壓力低于設定值P2時，液壓系統開始自動補壓，壓力到正常值P1后停止加壓。

3）生產過程中當來料不穩或者粉料過多時，輥壓機系統不穩定輥縫發生變化后，兩側輥縫偏差大于設定值D1并持續3S后，根據現場調試經驗如果先對輥縫大的一側進行加壓糾偏，由于輥縫大的一側壓力值已經很高，再進行加壓糾偏不僅不能減少輥偏，反而會造成油泵頻繁工作，液壓系統不穩定，影響輥壓機系統的穩定運行。如果對輥縫小的一側先進行卸荷，能讓細粉盡快通過，有助于撐開輥縫，更有助于輥縫糾偏。當兩側輥縫偏差值小于設定值D2或者輥縫小的這側壓力值小于P1后，液壓系統也不再進行卸荷。

4）當輥縫偏差值超過設定值D3持續3S后，PLC檢測到該信號后，氣動閥門自動關閉，防止輥偏過大，損壞擠壓輥軸承。

5）輥壓機系統運行過程中，驅動側和非驅動的壓力值超過設定值P3，超過的一側進行卸荷，卸荷到設定值P4，停止卸荷。

6）驅動側和非驅動側只要有一側壓力超過P5或者兩側輥縫值超過設定值D4后，PLC檢測到該信號后認為兩輥之間有大塊異物進入，而且是不能破碎的異物，為保護輥面和擠壓輥軸承，液壓系統開始快速卸荷，此時氣動閥門快速關閉，防止因液壓系統卸荷，活動輥后退，兩輥縫間隙變大，塌料壓死循環斗提。

7）在輥壓機運行過程中如果因其它原因，需要關閉氣動閥門而不需要停主電機機，PLC自動控制系統檢測到驅動側或者非驅動壓力值超過設定值P6，驅動側和非驅動側壓力會自動卸荷到設定值P1，為輥壓機下一次運行帶料做準備。

8）PLC自動控制系統檢測到主電機運行信號停止后，會發出指令讓驅動側壓力和非驅動壓力自動卸荷到設定值P7。

5、減速機潤滑系統電氣控制單元

RP系列輥壓機減速機潤滑系統，PLC控制系統主要檢測潤滑站油泵電機運行信號，潤滑站出油口壓力信號、油流信號，減速機高速軸軸承溫度、減速機油溫、減速機高速軸震動等信號，檢測信號如有異常，PLC控制系統會發出報警、故障信息，并把故障記錄下來，便用后續故障問題的處理。

6、輥壓機主軸承干油潤滑系統控制單元

1）RP系列輥壓機主軸承干油潤滑系統采用雙線智能潤滑控制系統，驅動側8個潤滑點，非驅動側10個潤滑點，有任何一個潤滑點PLC控制系統檢測到堵塞時，會發出報警信息，報警信號持續2H后，PLC控制系統發出故障信息，避免因潤滑不良造成主軸承損壞。

2）為節約潤滑油，主軸承每個干油點有分配器進行流量分配，干油系統的工作和停止時間也可以在PLC控制系統中設定。

7、主電機系統控制單元

PLC控制系統主要控制主電機的啟動、停止，監控主電機的軸承溫度、定子溫度、主電機電流等信號，當物料不穩主電機電流波動過大、主電機電流超多額定電流1.1倍后，PLC發出故障信號，系統自動保護停機。

四、結語

RP系列輥壓機在聯合粉磨系統及礦山破碎系統中的大量應用表明，PLC自動控制系統具有功能完善、可靠性高、操作簡單、方便維護等特點，為輥壓機設備的穩定運行和工藝系統的高產、節能、降耗提供了有效保障。