周秩宇

（南充科技職業(yè)學院，四川 南充 637200）

引言

PLC是一種具備可編程功能的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，克服了工業(yè)現(xiàn)場較為惡劣工作環(huán)境條件下的各種問題，由于磨機設(shè)備投入成本較高，高頻率出現(xiàn)故障，不僅會加劇磨機損耗，工作性能下降，嚴重也會導致生產(chǎn)無法繼續(xù)進行，造成巨大損失。因此，將PLC在磨機控制系統(tǒng)中引入，發(fā)揮PLC多樣化控制功能優(yōu)勢，實現(xiàn)對磨機使用狀態(tài)實時監(jiān)測和控制，保障生產(chǎn)效率和質(zhì)量，繼而創(chuàng)造更高的經(jīng)濟效益。

1 PLC基本內(nèi)容

PLC全稱“可編程邏輯控制器”，基于滿足現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)需求而設(shè)計的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)。以具有可編程功能的存儲器為載體，將各種操作指令在內(nèi)部就進行存儲，如順序控制、執(zhí)行邏輯運算、定時等，將操作指令以數(shù)字式或模擬式進行輸入或輸出，以此來達到對不同類型機械設(shè)備及生產(chǎn)過程的有效控制。

可編程邏輯控制器具有自動化控制、可靠性高、編程操作簡單、組態(tài)靈活、安裝方便、運行效率高以及輸入/輸出功能模塊齊全等功能特點，其中輸入/輸出功能模塊齊全是PLC核心功能，即使現(xiàn)場信號不同，均可通過現(xiàn)有模板輔助工業(yè)現(xiàn)場的器件完成連接，通過總線連接CPU主板。PLC應用于工業(yè)控制方面具有極大優(yōu)勢，硬件結(jié)構(gòu)和微型計算機基本相似，由中央處理單元、存儲器、輸入單元以及輸出單元四個部分構(gòu)成；現(xiàn)階段PLC供電方式均采用開關(guān)式穩(wěn)壓電源[1]。

2 基于PLC的磨機控制系統(tǒng)檢測技術(shù)具體應用

2.1 關(guān)鍵檢測技術(shù)

2.1.1 主電機控制

主電機為磨機運行提供動力，主電機可靠穩(wěn)定運行是確保該工藝流程順利進行的前提。通過利用PLC，拓展針對主電機運行狀態(tài)的覆蓋面，實時監(jiān)測主電機能耗，及時掌握磨機負荷及運轉(zhuǎn)情況。鑒于所處環(huán)境中潮氣對停機狀態(tài)下電機的影響，需要靠考慮線圈絕緣性降低因素，為其安裝電機加熱裝置，進而解決此方面問題，為主電機安全啟動提供保障。

2.1.2 滑動軸承潤滑控制

由可編程邏輯控制技術(shù)與閉環(huán)定量給油技術(shù)相互融合構(gòu)成智能潤滑技術(shù)，實現(xiàn)對磨機滑動軸承的定時及定量潤滑[2]。

其中主控制器裝置在磨機PLC控制系統(tǒng)中，作用是對潤滑過程中壓力、重力等其他變量參數(shù)進行實時監(jiān)測，潤滑指令和反饋指令操作完成通過總線及電磁給油箱內(nèi)部安裝的信息識別器進行信息交互來實現(xiàn)。幫助使用者對各潤滑點的注油量與注油頻率靈活調(diào)整，并對運行中的潤滑點進行實時監(jiān)測，及時反饋故障保障信息等。

為電動潤滑泵裝置壓力傳感器，將出口油壓設(shè)置在0.5 MPa（5 bar）以上，當出口油壓比壓力傳感器檢測到低于既定壓力下限值時，潤滑泵則開始執(zhí)行升壓指令，反之超過既定壓力上限值時，潤滑泵運行則會停滯。通過傳感器對筒內(nèi)油脂重量進行判斷，若油脂重量低于設(shè)定值，此時系統(tǒng)會向工作人員反饋報警信息。

2.1.3 磨機鋼球填充率檢測

被磨物體的顆粒度被磨機鋼球填充率直接影響，鋼球填充率設(shè)置過大，則會將內(nèi)部容積縮減，促使磨機符合增加；鋼球填充率設(shè)置過小，則會降低磨機工作效率。有功功率法是現(xiàn)階段對磨機鋼球填充率進行檢測的常用方法，雖然在國內(nèi)外磨機中運用，但偏大的檢測誤差問題一直難以解決。鑒于鋼球和物料重量比是磨機產(chǎn)生噪音的主要因素，當磨機內(nèi)部鋼球量增多，各鋼球間及鋼球與筒體所產(chǎn)生的撞擊聲音也會升高；當磨機內(nèi)部鋼球量減少，磨機所撞擊頻率下降，聲強被削弱，基于此，針對磨機鋼球填充率檢測可選擇音頻分析法[3]。

具體操作如下：一是通過音頻傳感器對工作狀態(tài)下的磨機內(nèi)部聲音進行獲取，PLC模塊將接收轉(zhuǎn)換完成的聲音電流信號，經(jīng)過總線向上位機傳輸噪音數(shù)據(jù)，利用內(nèi)保所安裝的數(shù)據(jù)分析軟件處理傳輸過來的噪音數(shù)據(jù)，同時將噪音數(shù)據(jù)中存在的環(huán)境雜聲進行過濾，確保所反映的噪聲值是磨機工作時所產(chǎn)生的有效噪聲值；二是分析后獲取的有效噪聲值，可實現(xiàn)對磨機鋼球填充率直觀性檢測，及時掌握磨機鋼球填充量，利用PLC磨機控制系統(tǒng)完成自動鋼球補加，達到精準穩(wěn)定控制磨機鋼球充填率目的。

2.2 PLC磨機自動檢測控制系統(tǒng)設(shè)計

2.2.1 設(shè)計思路

鑒于對電氣控制系統(tǒng)極易發(fā)生故障問題綜合性考慮，為避免此方面情況對磨機造成嚴重損壞，在此基礎(chǔ)上為磨機建立長期且可靠的自動檢測控制系統(tǒng)，減少故障問題對磨機的損壞影響，降低經(jīng)濟損失，延長磨機使用壽命。

利用傳感器對磨機的油箱和出油口溫度進行檢測，將模擬信號通過A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，再利用壓力開關(guān)，借助液位變送器對管道壓力油箱的壓力和液位分別檢測，將分配好的信號通過PLC完成對磨機啟動及系統(tǒng)維持控制指令操作，單片機將傳輸過來的溫度信號經(jīng)過處理后在驅(qū)動數(shù)碼管上進行實際溫度顯示。

2.2.2 自動檢測控制要求

1）根據(jù)磨機使用用途和工藝系統(tǒng)所提出的自動檢測控制要求，PLC磨機自動檢測控制系統(tǒng)需要對磨機整個運行全過程中進行集中控制，用可編程控制器對被控設(shè)備開啟和停用加以控制，技術(shù)人員可通過上位機來完成控制指令操作。

2）自動檢測控制系統(tǒng)將對與磨機相關(guān)聯(lián)的設(shè)備及器件進行集中監(jiān)控、管理以自動順序控制，其目的實現(xiàn)對磨機運行狀態(tài)、各項操作指令的遠程控制和檢測。其中現(xiàn)場就地手動控制起到輔助控制作用，主要負責現(xiàn)場設(shè)備調(diào)試、維護以及自動檢測系統(tǒng)故障等情況應對[4]。

3）集中監(jiān)控要求主要涉及到以下幾個方面：一是，對磨機運行工況進行集中監(jiān)控，涉及到各個環(huán)節(jié)，由中央控制室負責監(jiān)視和調(diào)節(jié)工藝參數(shù)，各單元設(shè)備及器件啟動和停止，同時處理報警等相關(guān)數(shù)據(jù)信息，以此來達到對磨機運行全過程有效自動檢測控制；二是，為了保證磨機運行工藝穩(wěn)定，需要通過自動檢測控制系統(tǒng)結(jié)合當下運行工況隨時調(diào)節(jié)工業(yè)生產(chǎn)過程中所涉及到的各項參數(shù)，將參數(shù)始終維持在既定設(shè)置范圍內(nèi)，一旦檢測出的各項參數(shù)與設(shè)置的正常范圍偏差過大，將會立即發(fā)出報警信號。

2.2.3 PLC及單片機選擇

結(jié)合磨機自動檢測控制要求，選擇外觀精致且小巧的PLC，超小型PLC外形可不受設(shè)備型號限制，解決以往小型機器無法安裝PLC問題。選擇低功耗、高性能單片機，具有良好系統(tǒng)兼容性，既能滿足常規(guī)編程器編程于要求，又能在線重新進行編程，在同一芯片上集成多種功能，進一步提升磨機自動檢測控制系統(tǒng)靈活性，減少運行成本投入。

針對PLC和單片機之間通信功能實現(xiàn)，選擇九針插口，為控制信號接收和數(shù)據(jù)傳送提供保障，由于通信距離不同，其信號線的選用也有著一定差異性，超過15 m以上均為遠距離，需要添加Modem，需要設(shè)置較多信號線，短距離信號及數(shù)據(jù)傳輸，則不需要上述調(diào)節(jié)器進行輔助通信[5]。

上述文中提及到，PLC是一種具備可編程功能的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，具有編程操作便捷、高穩(wěn)定性以及抗外界因素干擾能力強等優(yōu)點，是現(xiàn)階段工業(yè)控制領(lǐng)域中不可或缺的重要輔助工具，PLC技術(shù)在磨機控制系統(tǒng)中設(shè)計引入，實現(xiàn)自動檢測磨機實際運行工況，切實解決原有磨機控制系統(tǒng)潛在的各項問題。PLC集成功能讓磨機運行更加穩(wěn)定和安全，同時基于PLC的磨機控制系統(tǒng)檢測技術(shù)也要不斷擴展覆蓋范圍，將磨機運行全過程、生產(chǎn)工藝全流程進行全方位覆蓋，及時發(fā)現(xiàn)導致磨機無法正常運行的故障，通過相應檢測技術(shù)分析故障成因，及時對磨機控制系統(tǒng)進行改進和優(yōu)化，從根本上降低磨機故障損害情況出現(xiàn)幾率，延長使用壽命，實現(xiàn)投資效益最大化目標。

3 結(jié)語

鑒于PLC所具備的功能優(yōu)點，隨著我國工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展，為滿足目前工業(yè)控制需求，PLC技術(shù)引入和應用，不僅能夠確保被控設(shè)備可靠穩(wěn)定運行，也有利于降低成本投入，磨機控制系統(tǒng)融合PLC技術(shù)，可減少磨機故障發(fā)生。同時可以強化磨機的工作性能，突破惡劣工作條件下工業(yè)現(xiàn)場制約，保障經(jīng)濟效益。