李志敏

摘 要：機(jī)電設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)的基礎(chǔ)和保障，其安裝質(zhì)量與精度對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)具有極大的影響。本文就以電石爐為例，來(lái)針對(duì)機(jī)電設(shè)備的常見(jiàn)安裝故障進(jìn)行有效分析，并在此基礎(chǔ)上指出機(jī)電設(shè)備安裝故障的原因，然后進(jìn)一步總結(jié)出機(jī)電設(shè)備的安裝關(guān)鍵技術(shù)，為日后的機(jī)電設(shè)備安裝提供簡(jiǎn)單參考。

關(guān)鍵詞：機(jī)電設(shè)備；安裝；關(guān)鍵技術(shù)

1 電石爐的基本結(jié)構(gòu)及工作原理

電石爐是一種利用電弧發(fā)熱來(lái)進(jìn)行加熱的裝置，它是生產(chǎn)電石的核心設(shè)備。在冶煉過(guò)程中，電石爐通過(guò)石墨電極與爐料之間電弧產(chǎn)生的熱量，對(duì)爐料進(jìn)行加熱和熔化。石墨電極與爐料之間的電弧，是通過(guò)向三根電極通以三相交流電來(lái)產(chǎn)生的，實(shí)質(zhì)就是借助控制三相電極電流、電壓等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)電石爐爐溫控制。在冶煉電石時(shí)，電石爐處于不斷的起弧、滅弧狀態(tài)，耗電量非常大，功率因數(shù)也很低，導(dǎo)致電能損耗極大，并且也易對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)很大沖擊。此外，由于電極中的電流還存在快速、不規(guī)則變化的無(wú)功功率和高次諧波，也同時(shí)會(huì)引起電壓、電流沖激現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)供電電壓、電流波形畸變，進(jìn)一步增加了線損和用電設(shè)備的損耗，從而影響電能質(zhì)量和電網(wǎng)穩(wěn)定性。

2 常見(jiàn)安裝故障

2.1 系統(tǒng)性故障

在安裝過(guò)程中，機(jī)電設(shè)備故障通?？煞譃閮煞N，即系統(tǒng)性故障與隨機(jī)性故障。前者屬于不可避免的故障且不可逆，不過(guò)具有一定的規(guī)律性可循。比如，如果電網(wǎng)電壓出現(xiàn)異常，系統(tǒng)也會(huì)相應(yīng)地出現(xiàn)失壓欠壓現(xiàn)象。后者又被稱(chēng)為“軟故障”，就是指機(jī)床工作中，因?yàn)樵O(shè)備或人為因素，偶爾才會(huì)出現(xiàn)的故障，重復(fù)性小，也難以診斷。

2.2 破壞性故障

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，我們所說(shuō)的破壞性故障，主要就是由人為操作不當(dāng)導(dǎo)致，此類(lèi)故障危害性極大，不但會(huì)對(duì)機(jī)床造成損壞，也會(huì)對(duì)操作者帶來(lái)很大的人身安全威脅。如果發(fā)生破壞性故障，需要立即停止設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，并由專(zhuān)業(yè)維修人員進(jìn)行維修。機(jī)床中出現(xiàn)的故障大多都是非破壞性故障，解決的辦法也很簡(jiǎn)單，通常只需要進(jìn)行“清零”操作就可以。

3 控制系統(tǒng)的硬件集成方案

3.1 控制系統(tǒng)的總體配置方案

根據(jù)電石爐生產(chǎn)工藝特點(diǎn)及工作環(huán)境條件，可以看出，電石爐工作的現(xiàn)場(chǎng)條件一般都非常惡劣，不僅溫度高，而且灰塵多，電磁干擾嚴(yán)重，為了提高設(shè)備的工作性能和使用壽命，必須要加強(qiáng)控制設(shè)備的可靠性研究和設(shè)計(jì)。在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，一方面要采取防塵、屏蔽等措施，另一方面還要提升控制系統(tǒng)的性能和可靠性。國(guó)內(nèi)外目前一般都選用DCS系統(tǒng)或PLC系統(tǒng)作為控制系統(tǒng)。其特點(diǎn)是調(diào)節(jié)回路比較少，但是，檢測(cè)參數(shù)卻相對(duì)較多；模擬量比較少，開(kāi)關(guān)量相對(duì)較多。通過(guò)研究冶金行業(yè)類(lèi)似的電弧爐的性?xún)r(jià)比及應(yīng)用情況，在該類(lèi)型的控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)上，主要是利用了可編程控制器和上位計(jì)算機(jī)構(gòu)成PIC+PLC控制系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有較高的可靠性以及較強(qiáng)的抗干擾性，非常適用于電石爐機(jī)電設(shè)備控制。為了保證上位計(jì)算機(jī)的良好的性能，一般都是選用工業(yè)控制級(jí)計(jì)算機(jī)，以此來(lái)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)督、顯示和存儲(chǔ)?？删幊炭刂破骱蜕衔挥?jì)算機(jī)通過(guò)RS-485串口通信。采用TsEP7編程軟件來(lái)對(duì)PLC控制程序進(jìn)行編程，以組態(tài)軟件WniCC開(kāi)發(fā)工具來(lái)設(shè)計(jì)上位監(jiān)控部分。

3.2 硬件系統(tǒng)的選配與設(shè)計(jì)

（1）PLC的中央處理器CPU315-ZDP（新型）

PLC的核心是CPU3SI-ZDP，一般來(lái)說(shuō)，其存儲(chǔ)器（RAM）容量為128K字節(jié)，如果選擇不同的微存儲(chǔ)器卡（MMC），就能夠獲得不同的裝載容量。實(shí)踐表明，位操作最小執(zhí)行時(shí)間一般為0.lus，而浮點(diǎn)數(shù)加法最小執(zhí)行時(shí)間一般為u6s，由此可以判斷，其在二進(jìn)制和浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算方面的處理性能比較優(yōu)良；最大可擴(kuò)充1024點(diǎn)開(kāi)關(guān)量IO/通道或256路模擬量1/0通道，通常適用于中等規(guī)模1/0配置。

（2）接口模塊對(duì)IM360和IM361

如果PLC系統(tǒng)的規(guī)模比較大，僅僅利用一個(gè)機(jī)架，則無(wú)法容納所有的模塊，為解決這一問(wèn)題，需要增添擴(kuò)展機(jī)架。主機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架之間的連接，是通過(guò)接口模塊IM360和IM361來(lái)實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)總線連接器，各個(gè)機(jī)架的接口模塊連接到I/0模塊上。通常57-300的0號(hào)主機(jī)架上安裝IM360；57-300的l號(hào)到3號(hào)的機(jī)架上安裝IM36、接口模塊；系統(tǒng)信息數(shù)據(jù)的傳遞，分別從IM36O經(jīng)連接線368傳輸?shù)絀M361，然后，再傳輸?shù)较聜€(gè)機(jī)架上的IM361上，依次傳輸。為了保證各IM361的正常工作，均需要設(shè)置一個(gè)外部24V電源，通常是選用PS307模塊電源。

（3）16路開(kāi)關(guān)量輸入模塊SM321DIX16DC24V或AC120V

現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)的狀態(tài)，通過(guò)開(kāi)關(guān)量輸入模塊SM321，進(jìn)行光電隔離或繼電器的轉(zhuǎn)化，將外部開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)化為內(nèi)部S7-300信號(hào)電平，經(jīng)過(guò)處理之后，再將其送至輸入緩沖器來(lái)等待CPU采樣。CPU采樣的時(shí)候，信號(hào)將通過(guò)背板總線進(jìn)入到輸入映像區(qū)。

（4）8路開(kāi)關(guān)量輸出模塊SM322DOSXREL 230ACV/5A

開(kāi)關(guān)量輸出模塊主要功能是轉(zhuǎn)化57-300的內(nèi)部信號(hào)電平，將其變?yōu)榭刂七^(guò)程所需的外部信號(hào)電平。根據(jù)負(fù)載回路使用的電源來(lái)劃分，開(kāi)關(guān)量輸出模塊可分為直流輸出模塊（晶體管）、交流輸出模塊（可控硅）和交直流（繼電器）兩用輸出模塊等。每種模塊都具有自己的特點(diǎn)與功能。SM322DO8X230REL屬于繼電器輸出方式的模塊，在正常工作狀態(tài)下，直流或者交流負(fù)載都可以直接驅(qū)動(dòng)，該模塊8個(gè)輸出點(diǎn)分成8組接地，最大負(fù)載電流SA，具有短路保護(hù)功能，安全隔離效果非常好，而且應(yīng)用非常靈活，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，可適用于連接電磁閥、接觸器、小功率電機(jī)和電機(jī)啟動(dòng)器等。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，機(jī)電設(shè)備是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)平穩(wěn)、有序進(jìn)行的基礎(chǔ)和保障，只有有效確保機(jī)電設(shè)備的安裝質(zhì)量和精度，才能促進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。因此，我們必須要做好機(jī)電設(shè)備的驗(yàn)收調(diào)試，完善機(jī)電設(shè)備的基礎(chǔ)驗(yàn)收，確保機(jī)電設(shè)備的安裝精度，強(qiáng)化機(jī)電設(shè)備的安置管理，從根本上來(lái)保證機(jī)電設(shè)備安裝質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

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