PLC控制在球磨机改造中的应用

PLC控制在球磨机改造中的应用

摘要：随着我国经济的发展，我国对于矿产资源的

需求不断增加。球磨机是一种应用于工业矿产加工中的重要设备，其主要应用于物料初次破碎后的采集粉碎，从而使的物料能够满足下次加工的要求。其在水泥加工、建材加工以及化肥、化工等领域有着广泛的应用。在电子技术日益发展的今天，通过对球磨机进行PLC改造，使其能够满足自动化控制的需求，做好对于球磨机运行状态的监控，确保球磨机

的正常使用。通过对某铜矿球磨机控制系统进行PLC改造以达到提高球磨机使用效率，保障球磨机的安全、稳定的运行。

球磨机；PLC改造

前言球磨机是一种应用在矿物粉碎中的重要设备，其通过对

完成初步破碎的矿物进行再次粉碎用以将矿物粉碎到满足后续加工要求的程度。在球磨机主轴轴颈上采用的是轴瓦作为主要的滑动方式，为更好的提高轴瓦的使用寿命和对轴瓦进行降温需要采用稀油来对轴瓦进行润滑，采用稀油润滑的方式具有流动性好、成本相对较低且散热能力强等特点。润滑站的正常工作与否对于提高球磨机轴瓦运行时间确保球磨机能够正常工作有着十分重要的意义。

1 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

产造成极为严重的影响。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。

2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S7-200C PU226作为一级主站来对球磨机的控制系统进行改造。

2.1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

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。

2.2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

CP U226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。

2.3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。

3球磨机PLC改造时的控制系统软件的编制 3.1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。

3.1.1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。

3.1.2 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。

3.1.3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

号，

转变的方法。

3.2 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