球磨机PLC控制的软硬件改造

球磨机是矿物破碎后再粉碎的专用设备，球磨机控制系统是其稳定运行的主要根源，只有正确的操控球磨机才能达到安全生产的目的。某铜矿所采用的球磨机控制系统存在十分严重的问题，下面我们对存在问题进行汇总，并以改进PLC为解决方法进行处理。

一、某铜矿球磨机控制系统中所存在的问题

某厂家所使用的球磨机在控制系统中存在着以下问题：
（1）球磨机中所使用的PLC种类繁多难以组成网络。在厂家所使用的球磨机中都先后进行了PLC的改造，但是在PLC的型号选用上种类繁多，有三菱、西门子以及欧姆龙等的多种型号，由于改造的时间跨度较大，一些球磨机所使用的PLC控制设备已经出现元器件的老化从而造成球磨机停机停产等的问题，严重的甚至出现PLC无法对润滑泵站进行控制从而造成球磨机轴瓦发热过大而造成烧瓦的现象，对工厂的生产造成较为严重的影响。一些球磨机的PLC控制使用时间过长已经无法发挥其作用。

（2）球磨机的PLC报警系统较为简陋，原先造气的PLC报警系统采用的是面板指示灯显示报警信息的方式，从而使得报警信息较为笼统，无法根据报警信息直观的对球磨机的故障位置进行确定，为了精确定位报警信息需要使用组态软件对故障产生的机理进行分析，来查找最原始的故障报警信息，为维修工作带来了较大的难度。

（3）在球磨机所使用控制系统由于时代的限制致使球磨机的控制系统无法实现远程控制，仅能通过本地实现对于球磨机的控制。

二、球磨机控制系统PLC改造的硬件设计

上文对某工厂的球磨机控制系统中所存在的问题进行了分析，为解决原球磨机控制系统中所存在的问题现确定了使用西门子的S7-200CPU226作为一级主站来对球磨机的控制系统进行改造。

1、球磨机PLC改造中的控制信号和显示信息

在控制柜面板信息的排布中为了确保操作方便，应当在球磨机自动控制的模式下，选择“主机程序”和“油站自动”控制，仅需要按“系统启动”就可使得球磨机按照设定的程序进行运作，当需要使得球磨机停止运作时仅需要按下“系统停止”按钮就能够使得球磨机停止运作，方便操作人员对球磨机进行控制。在控制柜面板上使用绿色的指示灯对球磨机的运行状态进行显示，当球磨机运行出现问题，使用醒目的红色作为报警显示，并在屏幕上显示详细的报警信息，比如说：当PLC由于检测到传感器传来的“压力低”信号而导致球磨机主机停止工作时，在球磨机PLC控制柜的显示面板上将显示主机运行状态的绿灯灭而将代表主机停止工作的红灯亮起，同时代表“压力低”的工作指示灯亮起。球磨机的操作人员可以根据显示屏中所显示的报警信息来对球磨机的故障进行排除。

2、球磨机PLC控制系统的硬件组成

通过对球磨机的运行状态监测点进行统计发现，球磨机的控制一共需要使用52个I/O点，并在此点数的基础上预留20%的备用I/O点，所以在选用的西门子S7-200PLC系列的CPU226主控模块的基础上附加三个扩展模块，以满足球磨机PLC的I/O需求，根据球磨机测量输入输出信号的不同，三个附加模块分别为数字、模拟与通信模块来分别用于数字信号、模拟信号以及组网通信的处理。并附加一个触摸显示器来作为PLC运行状态的显示。

3、球磨机PLC改造时所使用的传感器的设置

在球磨机PLC改造时所使用的传感器需要根据其所作用的位置、传感器的类型以及精度、量程、信号类型等来进行选取。

三、球磨机PLC改造时的控制系统软件的编制

1、球磨机PLC控制的系统软件的编制

在球磨机PLC控制系统软件的编制过程中，系统的停止与紧急停止都应当设置为常闭接入点，避免设置成常开接入点时因紧急停止信号故障并无法显示报警而造成事故。同时为了避免重复按键而导致误操作应当尽量的减少输入信号的个数来避免此类事故的发生。同时在对系统输入手动按钮的设置时应当尽量设置成单按钮动作，按下后24V接通，PLC接收输入信号，再按一次按钮24V断开，输入信号终止。

（1）球磨机PLC控制流程。球磨机运行的PLC控制流程如下：当球磨机PLC系统启动时首先低压泵运行，待到系统低压压力稳定后延时20S高压泵运行，待到压力升高到目标后进行泄荷，而后延时15S后球磨机的主机启动运行，待到主机运行稳定后高压泵停止工作。而球磨机PLC控制系统的停止则需要将其启动方式反向运行即可。

（2）做好对于系统备用泵的控制。在球磨机的润滑站中设置有两组低压齿轮泵来确保球磨机润滑系统的供油，两组低压齿轮泵任何一台都可以设置成主工作泵，而将另外一台设置成辅助泵，当PLC检测到润滑系统中的压力低于设置压力值时则启动另外一台泵对系统压力进行升压，直至系统压力恢复正常，当辅助泵工作后系统压力仍无法达到低压压力时则需要报警显示泵组故障。

（3）球磨机PLC控制中的高压泵的控制。在球磨机主机启停的过程中，由于球磨机自身重量较大将会带来较大的惯性力，同时施加于球磨机轴颈与轴瓦之间的摩擦阻力较大，增大了系统主机启停的困难，为解决这一问题，减少球磨机的摩擦力，需要使用高压泵将主轴顶升，在轴瓦与轴颈之间形成一层油膜。在球磨机压力信号的检测过程中需要将压力表中的模拟信号转变为数字信号，在信号转变的过程中需要注意转变的方法。

2、对于球磨机监控组态及报警信息的编制

在球磨机控制柜中的显示屏中需要显示主画面、操作提示、自动控制以及手动控制、报警记录和压力记录等五个主画面和相应的辅助画面。其中报警画面将会根据故障发生的时间来罗列好相应的报警提示，如发生球磨机主机无法启动、轴瓦温度过高、高压机构不脱扣等的重大故障时需要自动弹出报警信息并发出提示音。同时PLC控制系统中的报警信息可以根据需要进行编制，其中报警信息中需要包含有报警原因以及报警可能的触发因素等信息，从而为后续维修提供方便。

通过对原有PLC控制系统进行现代化改造，使得系统在具有自动化控制、手动控制的基础上提升了球磨机控制系统的报警能力，对于PLC中的各项报警信息进行了详细说明，为后续的球磨机维修提供了方便，同时新的PLC控制系统提升了PLC的控制组网能力，从而可以实现对于球磨机生产过程的实时监控，提高了球磨机的运行效率，实时在线的状态监控可以对球磨机的运行状态进行实时了解，从而针对性的做好对于球磨机的维护保养，确保球磨机能够安全、可靠的运行。