段書發(fā) 白學(xué)勇 李紅剛

(河鋼集團礦業(yè)公司司家營北區(qū)分公司)

KY-310牙輪鉆PLC控制系統(tǒng)的改進(jìn)

段書發(fā) 白學(xué)勇 李紅剛

(河鋼集團礦業(yè)公司司家營北區(qū)分公司)

司家營北區(qū)分公司所使用的牙輪鉆由于作業(yè)環(huán)境惡劣，設(shè)備通訊故障率高、維修困難，同時通訊線路的老化破損也影響其控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，不利于生產(chǎn)的正常進(jìn)行。通過分析牙輪鉆機各主機構(gòu)電氣控制原理，對其PLC控制系統(tǒng)硬件和軟件進(jìn)行部分技術(shù)改進(jìn)。改進(jìn)方案實踐結(jié)果表明，PLC控制系統(tǒng)部分改進(jìn)可明顯降低設(shè)備故障率，減少維修時間，提高設(shè)備效率，達(dá)到了節(jié)約成本的目的。

牙輪鉆 PLC逆變器

牙輪鉆穿孔是礦山生產(chǎn)流程的第一道工序。司家營北區(qū)分公司采用南昌凱馬公司生產(chǎn)的KY-310型牙輪鉆機，其中5臺牙輪鉆機主機構(gòu)的逆變器與西門子PLC(S7-300)之間是通過Profibus-DP現(xiàn)場總線控制技術(shù)來實現(xiàn)通訊，最終完成PLC對各機構(gòu)驅(qū)動單元的控制。由于礦山環(huán)境惡劣，粉塵大、震動強，設(shè)備通訊故障率較高且維修困難。加之現(xiàn)場晝夜溫差較大，濕度變化較快，加快了設(shè)備通訊線路老化破損，信號等容易受到干擾，給系統(tǒng)穩(wěn)定運轉(zhuǎn)帶來很大影響。鑒于現(xiàn)場環(huán)境特點和設(shè)備運轉(zhuǎn)情況，在滿足設(shè)備安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，本著降低故障率、減少備件和維修成本的原則，對其中一臺牙輪鉆機主機構(gòu)的電氣控制進(jìn)行部分改進(jìn)。

1 牙輪鉆機各主機構(gòu)驅(qū)動工作原理

牙輪鉆機各主機構(gòu)電氣控制原理見圖1。

圖1 牙輪鉆機各主機構(gòu)電氣原理示意

系統(tǒng)通過統(tǒng)一整流環(huán)節(jié)之后送至各個逆變單元模塊，最終拖動相應(yīng)電機，實現(xiàn)各個主機構(gòu)運轉(zhuǎn)。西門子PLC(S7-300)通過Profibus-DP現(xiàn)場總線控制技術(shù)對逆變器的啟停控制和逆變器故障復(fù)位信號進(jìn)行反饋。

2 系統(tǒng)電氣控制的改造

逆變器系統(tǒng)硬件的改造涉及到更改逆變器控制板的程序版本，取消原有的通訊模塊和通訊線。

2.1 控制系統(tǒng)PLC的改造

PLC控制系統(tǒng)改造涉及的輸入信號有6個，輸出信號8個，均為開關(guān)量。根據(jù)輸入輸出信號的數(shù)量、類型及控制要求，本著對原有系統(tǒng)改動最小的原則，決定在原有PLC控制系統(tǒng)上增加一個型號為6ES7 322-1HH01-0AA0的輸出模塊，并改動部分輸入信號和輸出信號，以滿足改造控制要求?，F(xiàn)場改動的信號與PLC地址對照見表1。

表1 現(xiàn)場改動的信號與PLC地址對照

2.2 部分硬件設(shè)計

根據(jù)系統(tǒng)的功能和控制要求，改動部分的PLC控制系統(tǒng)外部接線見圖2。

2.3 PLC控制系統(tǒng)改進(jìn)部分軟件設(shè)計

根據(jù)改進(jìn)部分的控制要求，主機構(gòu)逆變器啟?？刂菩盘柤肮收闲盘柡椭苿涌刂仆ㄟ^PLC控制系統(tǒng)處理，在滿足工作條件的前提下，實現(xiàn)逆變器的控制。圖3是PLC控制系統(tǒng)改進(jìn)部分軟件設(shè)計的部分梯形圖。

圖2 改造部分PLC接線示意

3 改進(jìn)后的效果

2015年3月份實施改進(jìn)方案，用時4 d完成了現(xiàn)場線路敷設(shè)、硬件安裝、試驗和整體調(diào)試工作。此次改進(jìn)備件成本約4萬元，消除了該臺牙輪鉆的通訊方面的故障。根據(jù)設(shè)備運轉(zhuǎn)臺賬記錄，從4—10月份，另外4臺鉆機通訊方面的故障發(fā)生次數(shù)累計23次、故障維修時間累計167 h、備件消耗成本合計7.6萬元。可見，此次改進(jìn)明顯地提高了設(shè)備的利用率，降低了設(shè)備故障率，為持續(xù)生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件。

圖3 主要改造部分梯形圖

4 結(jié) 論

KY-310牙輪鉆機主機構(gòu)逆變器控制系統(tǒng)的改進(jìn)，在保證設(shè)備安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，不僅改善了設(shè)備性能、降低了故障率，而且簡化了設(shè)備、減少了故障點，同時減少了備件使用和儲備成本。改進(jìn)后的系統(tǒng)在生產(chǎn)中運行效果良好，可完全滿足現(xiàn)場生產(chǎn)的要求。

[1] 廖常初.S7-300/400 PLC 應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.

[2] 陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

2015-09-23)

段書發(fā)(1984—)，男，助理工程師，063701 河北省唐山市灤縣。