王應(yīng)麗 苑香麗

（中信重工工程技術(shù)有限責(zé)任公司 河南洛陽(yáng) 471000）

1 磨機(jī)電控系統(tǒng)的重要性

磨機(jī)作為整個(gè)生產(chǎn)線的中間環(huán)節(jié)，磨機(jī)電控系統(tǒng)的可靠性與安全性對(duì)磨機(jī)自身的正常運(yùn)行，磨機(jī)系統(tǒng)的各個(gè)參數(shù)，整條生產(chǎn)線產(chǎn)量的影響至關(guān)重要，這就對(duì)磨機(jī)電控系統(tǒng)提出了較高的要求。系統(tǒng)的可靠性是指系統(tǒng)正確，準(zhǔn)確，有效；安全性是指對(duì)系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)的保護(hù)以及相關(guān)故障的處理能力。磨機(jī)電控系統(tǒng)的可靠性和安全性除了靠設(shè)計(jì)來保證外，調(diào)試和日常的維護(hù)也對(duì)系統(tǒng)的可靠性和安全性有著極其重要的作用。

2 磨機(jī)電控的主要硬件組成部分

磨機(jī)電控系統(tǒng)采用PLC為核心控制部件，以其作為過程控制的實(shí)際單元以確保磨機(jī)的安全可靠運(yùn)行；以觸摸屏為監(jiān)控平臺(tái)，作為操作人員和磨機(jī)之間接口，使復(fù)雜的生產(chǎn)過程可視化并且操作人員可以通過圖形界面控制磨機(jī)生產(chǎn)過程；電控系統(tǒng)輔以DP通訊接口同整個(gè)生產(chǎn)線系統(tǒng)的其他設(shè)備相關(guān)聯(lián)進(jìn)行信息傳遞。同時(shí)，在啟動(dòng)控制方面，磨機(jī)有重載啟動(dòng)的要求，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流也相應(yīng)增加，引起電網(wǎng)系統(tǒng)的的電壓降和電壓波動(dòng)，妨礙其他用電設(shè)備的正常工作，通常采用水電阻柜軟啟動(dòng)的方式進(jìn)行啟動(dòng)，以保證啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的需要。整個(gè)磨機(jī)電控系統(tǒng)由主電機(jī)高壓控制設(shè)備，低壓成套電控設(shè)備組成?？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 磨機(jī)電控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

其中，磨機(jī)主電機(jī)高壓開關(guān)柜選用固定式戶內(nèi)交流金屬封閉開關(guān)設(shè)備，它主要控制磨機(jī)主電機(jī)的起、停，并對(duì)主電機(jī)具有過電壓保護(hù)、欠電壓保護(hù)、過載、短路保護(hù)、零序、差動(dòng)保護(hù)等功能，滿足“五防”要求。同時(shí)與磨機(jī)低壓控制系統(tǒng)聯(lián)鎖。大于1000kW或者啟動(dòng)容量大于上級(jí)變壓器20%的鼠籠交流異步電動(dòng)機(jī)或異步起動(dòng)的高壓同步電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的磨機(jī)采用液體電阻軟起動(dòng)裝置，作為電機(jī)降壓起動(dòng)之用[1]。

磨機(jī)低壓電控系統(tǒng)包括主電機(jī)同步電機(jī)勵(lì)磁柜、PLC控制柜、低壓配電保護(hù)柜、慢驅(qū)控制箱、磨機(jī)現(xiàn)場(chǎng)就地操作箱、潤(rùn)滑站機(jī)旁操作箱、大小齒輪噴射潤(rùn)滑控制箱、氣動(dòng)離合器控制箱、測(cè)溫電阻接線箱等。

勵(lì)磁柜為同步電機(jī)提供勵(lì)磁電壓和勵(lì)磁電流。

PLC控制柜為磨機(jī)電控系統(tǒng)的核心，采用PLC可編程控制器和液晶觸摸屏控制。主要完成對(duì)磨機(jī)主電機(jī)的啟停控制，主軸承潤(rùn)滑的控制和保護(hù)，并協(xié)調(diào)磨機(jī)電控系統(tǒng)各設(shè)備之間的報(bào)警和聯(lián)鎖控制。

低壓配電保護(hù)柜實(shí)現(xiàn)以下功能：磨機(jī)潤(rùn)滑站高低壓油泵電機(jī)的控制主回路，為其他控制柜和控制箱提供電源。

慢驅(qū)控制箱控制磨機(jī)慢速驅(qū)動(dòng)電機(jī)的起動(dòng)、停止，正向、反向運(yùn)行，以及對(duì)慢速驅(qū)動(dòng)電機(jī)實(shí)施過流、過載、短路、缺相等保護(hù)；并與磨機(jī)主電機(jī)高壓開關(guān)柜及磨機(jī)PLC控制柜保持聯(lián)鎖。

現(xiàn)場(chǎng)就地操作箱主要是來實(shí)現(xiàn)磨機(jī)和主電機(jī)的就地起、停操作。

3 磨機(jī)電控的軟件組成

磨機(jī)電控軟件有控制器軟件組態(tài)部分和觸摸屏軟件組態(tài)部分組成。控制器軟件組態(tài)部分主要實(shí)現(xiàn)采集模塊輸出信號(hào)的量化處理，系統(tǒng)啟停順序和控制邏輯的搭建，系統(tǒng)各參數(shù)的報(bào)警和歸檔處理。

控制器組態(tài)部分采用西門子的編程軟件STEP 7?？刂破鹘M態(tài)軟件的部分邏輯功能圖如2～3所示。

圖2 磨機(jī)電控系統(tǒng)啟停組態(tài)邏輯圖

監(jiān)控部分是一個(gè)人機(jī)對(duì)話窗口。它通過控制信號(hào)、動(dòng)態(tài)圖形、以及通訊等手段來監(jiān)控生產(chǎn)線。其主要功能如下：

（1）顯示設(shè)備狀態(tài)；

（2）控制方式選擇；

圖3 磨機(jī)電控系統(tǒng)故障信號(hào)組態(tài)邏輯圖

（3）參數(shù)設(shè)定；

（4）重要參數(shù)實(shí)時(shí)趨勢(shì)；

（5）故障復(fù)位；

（6）口令保護(hù)。觸摸屏組畫面由組態(tài)軟件Wincc flexible完成。觸摸屏控制畫面部分如圖4所示。

圖4

4 磨機(jī)系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)中常見問題的處理

4.1 主軸承溫差大

常見問題之一為主軸承溫差大。其表現(xiàn)現(xiàn)象為幾個(gè)點(diǎn)的溫度有一點(diǎn)溫度高。解決問題的思路就是要縮小問題的查找范圍，首先需要判斷問題出現(xiàn)在哪個(gè)模塊，為此需要執(zhí)行以下步驟：

（1）查此點(diǎn)溫度是否確實(shí)高。若就地表和畫面顯示相同，基本可以判斷此點(diǎn)的實(shí)際溫度值確實(shí)高。若畫面和就地表顯示不同，則應(yīng)查找儀表是否有故障或者信號(hào)線路出現(xiàn)斷線的情況。一般斷線但硬件內(nèi)部沒有做斷線處理時(shí)會(huì)出現(xiàn)畫面顯示高值的情形。

（2）若溫度確實(shí)高，查循環(huán)冷卻水是否正常，或者查干油是否打足。從工藝上順藤找出問題所在。

4.2 出現(xiàn)振動(dòng)大跳停

常見問題之二為振動(dòng)大跳停。此問題的表現(xiàn)現(xiàn)象為振動(dòng)信號(hào)有突然的長(zhǎng)時(shí)間的波峰，電控系統(tǒng)程序分析該振動(dòng)信號(hào)高值超設(shè)定時(shí)間后，發(fā)出跳停主電機(jī)信號(hào)。出現(xiàn)此問題應(yīng)首先判斷振動(dòng)傳感器信號(hào)是否正常，檢查信號(hào)采集回路和信號(hào)處理元件及軟件是否有問題，或者有無(wú)出現(xiàn)信號(hào)干擾。確定信號(hào)來源無(wú)問題后，應(yīng)進(jìn)行供料或機(jī)械安裝問題的檢查，檢查來料是否均勻，是否有粘料。同時(shí)應(yīng)檢查設(shè)備的安裝問題，連接部分是否有松動(dòng)情況。

4.3 模擬量報(bào)警及故障處理

此問題的表現(xiàn)現(xiàn)象為畫面提示模擬量超量程。出現(xiàn)該問題是由于模塊的模擬量通道檢查到的4～20mA電流超過了模擬量模塊所能接受的最大電流值，或者模塊本身檢測(cè)到斷線故障，會(huì)向內(nèi)存送出一個(gè)最大值，以標(biāo)志該故障。此時(shí)，需要檢查以下幾個(gè)方面：

（1）從模塊開始到傳感器的整個(gè)信號(hào)回路是否有斷線現(xiàn)象。如西門子的AI模塊，當(dāng)模塊電源斷開時(shí)，但通訊良好，則此時(shí)模塊內(nèi)部接收到的16進(jìn)制值為7FFF，提示超上量程。當(dāng)模塊電源良好，但DP通訊中斷時(shí)，則畫面模擬量都顯示超下量程，即內(nèi)部接收到的16進(jìn)制值為8000。

（2）控制器內(nèi)部分組態(tài)是否有問題。若控制器內(nèi)部組態(tài)模擬量輸入模塊為雙極輸入范圍，即-32768-32767。那么大于32767為上溢，此時(shí)大于數(shù)值為全部量程的118.515%，當(dāng)數(shù)值小于全部量程的-117.596%為下溢，此時(shí)16進(jìn)制為-32768。27648對(duì)應(yīng)100%，-27648對(duì)應(yīng)-100%。100%到32767之間及-100%到-32768之間為過沖范圍[2]，若控制器內(nèi)部組態(tài)模擬量輸入模塊為單極輸入范圍，對(duì)應(yīng)數(shù)值為-32768～32767之間。大于32767為上溢，此時(shí)大于118.515%，小于-17.596%為下溢，此時(shí)小于-32768。27648對(duì)應(yīng)100%，-32768對(duì)應(yīng)-17.596%，-4868對(duì)應(yīng)-17.593%，100%到32768之間及0到-868之為過沖范圍，小，4～32768為下溢。

對(duì)應(yīng)電流數(shù)值如下：-32768對(duì)應(yīng)8000，單極對(duì)應(yīng)1.18MA以下。

32767 對(duì)應(yīng)7FFF，電流對(duì)應(yīng)22.96mA。

（3）若為熱電阻PT100信號(hào)，或者熱電偶信號(hào)，需要檢查控制器內(nèi)部組態(tài)的熱電阻類型。西門子系統(tǒng)默認(rèn)的為標(biāo)準(zhǔn)型熱電阻，標(biāo)準(zhǔn)型熱電阻的測(cè)溫范圍為-243～1000℃，標(biāo)稱范圍為-200～850℃。而另一種常用的熱電阻類型為氣溫型熱電阻，氣溫型熱電阻的測(cè)溫范圍為-145～155℃。標(biāo)稱范圍為-120～130℃。

（4）檢查傳感器本身是否有故障。

4.4 磨機(jī)無(wú)法啟動(dòng)或者電流大跳停

調(diào)試中經(jīng)常出現(xiàn)磨機(jī)無(wú)法啟動(dòng)的情況，若此時(shí)有水電阻柜的超時(shí)信號(hào)輸出，說明水電阻啟動(dòng)柜的液阻配比有問題，需要重新配置。

電流大跳停是由于系統(tǒng)負(fù)荷過大，導(dǎo)致電機(jī)輸出扭矩增大，從而造成電流增大。長(zhǎng)時(shí)間的電流大造成電機(jī)過載，系統(tǒng)跳停。應(yīng)從以下幾個(gè)方面查找原因：首先看進(jìn)料量過大，若有突然的大規(guī)模進(jìn)料，應(yīng)調(diào)節(jié)給料。檢查磨內(nèi)負(fù)壓是否正常，磨內(nèi)負(fù)壓決定磨內(nèi)料層的厚度，太多物料的滯留造成了磨電流過高。

4.5 磨機(jī)系統(tǒng)電控柜的日常維護(hù)和檢修

磨機(jī)系統(tǒng)電控柜的日常維護(hù)也很重要，大問題往往是由小問題積累的，平時(shí)維護(hù)時(shí)注意提前預(yù)防和小問題的處理，會(huì)大大提高磨機(jī)電控系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和無(wú)故障工作時(shí)間。平時(shí)維護(hù)應(yīng)做到以下工作：

檢查電柜周圍環(huán)境，利用溫度計(jì)，濕度計(jì)，記錄儀檢查周圍溫度-10℃～+50°C，周圍濕度 90%以下，是否凍結(jié)。

檢查全部裝置是否有異常振動(dòng)，異常聲音。

檢查電源電壓主回路電壓是否正常。

加強(qiáng)緊固件，觀察元件是否有發(fā)熱的跡象。

檢查端子排是否損傷，導(dǎo)體是否歪斜，導(dǎo)線外層是否破損。

檢查繼電器動(dòng)作時(shí)是否有“Be，Be”聲音，觸點(diǎn)是否粗糙、斷裂；檢查電阻器電阻器絕緣物是否有裂痕，確認(rèn)是否有斷線[3]。

進(jìn)行順序保護(hù)動(dòng)作試驗(yàn)、顯示、保護(hù)回路是否異常。

4.6 控制器組態(tài)及調(diào)試中遇到的問題及其解決辦法

（1）如果把IO輸入輸出映像的值放入FC中，再在另外一個(gè)FC中調(diào)用時(shí)，當(dāng)本次循環(huán)沒調(diào)用FC時(shí)，F(xiàn)C的值會(huì)保持，

（2）上位機(jī)對(duì)M點(diǎn)寫值的時(shí)候，PLC對(duì)M點(diǎn)也可以同時(shí)寫值，且PLC的優(yōu)先級(jí)高于上位機(jī)的優(yōu)先級(jí)。

（3）找問題要分析到點(diǎn)再去改東西，先觀察，再改動(dòng)。

（4）有時(shí)侯下載往往不如上載，不確定的時(shí)候，先上載，然后把DB塊和符號(hào)表拷貝過來，這樣注釋就有了。

（5）上升沿可以當(dāng)觸發(fā)信號(hào)來用的，我自己做的用一個(gè)計(jì)時(shí)器，然后一上電就復(fù)位的辦法也可以用的。

（6）DB塊的值同時(shí)只可以有一個(gè)地方往里面寫。

（7）DB35循環(huán)塊必須要在STEP7在線的時(shí)候來刪才可以刪掉，否則是刪不掉的。即使你再次下載，它任然存在于PLC中。

5 小結(jié)

文中所總結(jié)的問題和解決辦法為本人長(zhǎng)期從事電控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工作時(shí)，從屢次遇到問題，解決問題后總結(jié)而來?？偨Y(jié)分類于此，希望對(duì)同為此類工作的同行提供參考解決辦法。