黃澤洪

（南寧浮法玻璃有限責(zé)任公司，南寧 530031）

因其控制系統(tǒng)器件多，接線復(fù)雜，尤其是窯頭工礦環(huán)境差，溫度高、灰塵多，使得其控制系統(tǒng)可靠性不高，其檢修難度和設(shè)備器件損壞概率較大，維修頻率且維修成本較高。這對(duì)公司生產(chǎn)的穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)的節(jié)能帶來(lái)極大的損失。

1 原因分析

1.1 傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的缺陷

1）安全性及可靠性不高

繼電器控制系統(tǒng)是通過(guò)繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的吸合與斷開(kāi)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的傳送，當(dāng)電流較大且頻繁通斷瞬間時(shí)容易產(chǎn)生火花，對(duì)系統(tǒng)的安全是一個(gè)隱患。同時(shí)，機(jī)械觸點(diǎn)容易氧化、抖動(dòng)，易造成信號(hào)傳送錯(cuò)誤。

2）可維護(hù)性及可擴(kuò)展性較差

繼電器的觸點(diǎn)數(shù)量有限，要實(shí)現(xiàn)工藝生產(chǎn)要求的邏輯功能需要大量的繼電器和接觸器，連線多并且復(fù)雜，檢修難度較大。當(dāng)需要增加一個(gè)邏輯功能時(shí)，相應(yīng)地要增加多個(gè)繼電器或輔助觸頭才能實(shí)現(xiàn)。

3）控制性能不佳

顏色檢測(cè)方法：樣品采用直徑10 cm的培養(yǎng)皿盛裝，單層覆蓋皿底面；采用38 W無(wú)影燈照明，光源與樣品距離30 cm；拍攝參數(shù)：M1/200，F(xiàn)3.5，ISO250 18 mm，白平衡為陰天；采用Photoshop軟件選取照片中典型樣品3點(diǎn)，得到3組RGB數(shù)值[7]。再通過(guò)公式(1)把RGB模式轉(zhuǎn)換成 YUV 模式，通過(guò)Y值比較顏色：

繼電器控制系統(tǒng)對(duì)皮帶小車(chē)速度的控制不佳，速度單一，只能工頻運(yùn)行，在停止時(shí)因?yàn)閼T性的緣故容易沖過(guò)頭。

1.2 窯頭工礦環(huán)境對(duì)繼電器控制系統(tǒng)的影響

窯頭是高溫、多粉塵場(chǎng)所。尤其粉塵對(duì)繼電器影響極大，易造成電氣設(shè)備短路、電氣開(kāi)關(guān)按觸不良。而接觸器粘連或接觸不良經(jīng)常造成電動(dòng)機(jī)的損壞和控制系統(tǒng)的誤動(dòng)作。

為此，通過(guò)PLC和變頻器對(duì)窯頭皮帶卸料小車(chē)原控制系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。

2 改造目標(biāo)和方法

2.1 改造方案概述

改造方案包含主回路改造和PLC控制回路改造。

1）主回路改造主要是在原系統(tǒng)上增設(shè)變頻器主回路控制，原繼電器主回路控制作為備用。

改造后電氣系統(tǒng)變頻主回路如圖1所示。

圖1 主回路原理圖

主回路KM1吸合，變頻器得電；KM3吸合，電動(dòng)機(jī)工作。

2）PLC控制回路改造由PLC控制代替原有復(fù)雜的繼電器邏輯控制。改造后PLC控制回路如圖2所示。

圖2 PLC控制回路原理圖

繼電器KA1、KA2、KA3、KA4分別為4個(gè)料倉(cāng)位置到位信號(hào)，繼電器吸合時(shí)，小車(chē)停止，PLC內(nèi)部時(shí)間計(jì)時(shí)器完成停止時(shí)間工作；行程開(kāi)關(guān)SQ1、SQ2為限位保護(hù)，觸動(dòng)任意一個(gè)，PLC停止工作，電動(dòng)機(jī)掉電。

3）PLC實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的停車(chē)、計(jì)時(shí)、正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)等邏輯運(yùn)算功能。因此，次改造設(shè)涉及點(diǎn)數(shù)不多，從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看，選取西門(mén)子LOGO!控制器。

2.2 改造后電氣控制系統(tǒng)特性分析

1）主回路變頻器在電動(dòng)機(jī)運(yùn)行控制的優(yōu)勢(shì)

（1）變頻器能實(shí)現(xiàn)全范圍調(diào)速，根據(jù)生產(chǎn)需要的不同調(diào)節(jié)速度，極大地提高工藝水平。

（2）變頻器容易實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正、反轉(zhuǎn)。只需要通過(guò)PLC發(fā)出邏輯信號(hào)即可改變變頻器內(nèi)部逆變管的開(kāi)關(guān)順序，即可實(shí)現(xiàn)輸出換相，也不存在因換相不當(dāng)而燒毀電動(dòng)機(jī)的問(wèn)題。

（3）變頻器軟起動(dòng)功能對(duì)電動(dòng)機(jī)有很好的保護(hù)作用。變頻器能使電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流較小，同時(shí)只需修改電動(dòng)機(jī)的加、減速時(shí)間參數(shù)，便能實(shí)現(xiàn)電動(dòng)平緩地起停，因而能夠較高頻率的起停。而用工頻直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流為額定電流6～7倍，將產(chǎn)生機(jī)械電氣上的沖擊。

（4）變頻器有過(guò)流、欠壓、過(guò)載等保護(hù)功能。只需設(shè)置電流、電壓等保護(hù)參數(shù)，變頻器，便能在極短時(shí)間內(nèi)以高靈敏度完成電動(dòng)機(jī)保護(hù)動(dòng)作，而熱繼電器保護(hù)是由電流產(chǎn)生熱量，使雙金屬片發(fā)生形變，當(dāng)形變達(dá)到一定距離時(shí)，才推動(dòng)連桿動(dòng)作，使控制電路斷開(kāi)，從而使接觸器失電，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的過(guò)流過(guò)載保護(hù)，耗時(shí)較長(zhǎng)，有時(shí)甚至?xí)驗(yàn)檫^(guò)熱而粘連，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)燒毀。

2）控制回路PLC在電氣控制的優(yōu)勢(shì)

（1）邏輯控制。PLC具有豐富的邏輯運(yùn)算功能，可輕易實(shí)現(xiàn)多種通斷控制，例如電動(dòng)機(jī)的起停、正反轉(zhuǎn)。而繼電器控制系統(tǒng)是依靠繼電器機(jī)械觸點(diǎn)的串聯(lián)或并聯(lián)等組合成控制邏輯，需要繼電器多，連線多而且復(fù)雜，系統(tǒng)構(gòu)成后，要改變或增加功能，較為困難。

（2）定時(shí)控制。PLC提供了諸多計(jì)時(shí)器，只需修改時(shí)間參數(shù)，即可實(shí)現(xiàn)延時(shí)的長(zhǎng)短，延時(shí)范圍大并且計(jì)時(shí)精確。而時(shí)間繼電器延時(shí)范圍小，并且內(nèi)部的機(jī)械結(jié)構(gòu)易受環(huán)境影響，造成定時(shí)精度不高。

（3）順序控制。根據(jù)生產(chǎn)工藝過(guò)程，只要修改邏輯功能圖，即可輕易實(shí)現(xiàn)定位輸出、順序起動(dòng)等功能。

（4）方便可靠。PLC控制系統(tǒng)連線少、易維護(hù)，增加控制功能，只需修改相應(yīng)的邏輯功能梯形圖，即可極大提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和靈活性。

3 改造效果分析

此次改造操作簡(jiǎn)單方便，僅增設(shè)一臺(tái)變頻器和一個(gè)小型PLC，改造后的皮帶卸料小車(chē)電氣控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，改造效果非常明顯，達(dá)到了改造的目的。

1）變頻器有效地保護(hù)了卸料小車(chē)電動(dòng)機(jī)，自改造以來(lái)，再?zèng)]有發(fā)生過(guò)因接觸器粘連而導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)燒壞的現(xiàn)象，多次因?yàn)闄C(jī)械磨損和卡堵引起的小車(chē)故障，變頻器都迅速地起到了過(guò)流和過(guò)載保護(hù)作用，而沒(méi)有改造前，小車(chē)電動(dòng)機(jī)平均故障記錄為4月/次。

2）變頻器的調(diào)速功能極大提升了喂料的均勻度和準(zhǔn)確度，使得料倉(cāng)能夠均勻的得料，而過(guò)去工頻運(yùn)行對(duì)小車(chē)的喂料速度不能隨意控制。

3）PLC的控制代替了原有大量的接觸器繼電器控制，接觸器粘連、接觸不良、抖動(dòng)等故障得到了有效排除，節(jié)約了維修成本。

4）隨著改造后的控制系統(tǒng)的投入，使其投料喂料勞動(dòng)量降低，公司在此工段上縮減了3個(gè)工作崗位，降低了勞動(dòng)成本。

4 結(jié)論

改造后的控制系統(tǒng)自我保護(hù)功能更加完善，可有效防止電動(dòng)機(jī)燒壞，故障率和維修工作量明顯降低，節(jié)約了維修成本和生產(chǎn)成本，同時(shí)一定程度上也提高了生產(chǎn)工藝水平和質(zhì)量。改造后的控制系統(tǒng)因其自動(dòng)化程度較高，使公司在此投料人員崗位上進(jìn)行了縮減，降低了勞動(dòng)成本，為公司帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

[1] 王廷才. 變頻器原理及應(yīng)用[M]. 2版. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009.

[2] 廖常初. PLC編程及應(yīng)用[M]. 北京： 機(jī)械工業(yè)出版社, 2002.

[3] 王輯祥, 王慶華, 梁志堅(jiān). 電氣接線原理及運(yùn)行[M].2版. 北京： 中國(guó)電力出版社, 2012.

[4] 陳遠(yuǎn)剛. PLC控制系統(tǒng)在套筒窯中的運(yùn)用[J]. 電氣技術(shù), 2014, 15(10)： 131-133.

[5] 鄭國(guó)軍, 金儒衡. 西門(mén)子PLC與ABB變頻器在軟起動(dòng)器改造系統(tǒng)中的應(yīng)用[J]. 電氣技術(shù), 2016, 17(8)：119-121, 129.