張紀華

（福建馬坑礦業(yè)股份有限公司一期選礦廠，福建 龍巖 364000）

球磨機是各個基礎行業(yè)中礦石磨漿的關鍵設備，當前應用于金屬礦及非金屬礦的冶煉過程中。為加強球磨機運行故障的控制與管理，隨著自動化技術的不斷發(fā)展與廣泛應用，球磨機運行控制系統(tǒng)設計中也逐漸引入自動化技術，并且取得了較好的應用效果。電氣控制作為球磨機運行控制的關鍵系統(tǒng)與結構部分，也是當前該領域研究和關注的重點。

1 PLC 及傳感器技術

PLC 控制是信息技術發(fā)展與廣泛應用支持下實現(xiàn)的一種的自動化集中控制模式，采用PLC 控制進行企業(yè)生產(chǎn)重要設備的運行控制，不僅控制模式相對簡單、快捷，并且能夠通過網(wǎng)絡通信設置實現(xiàn)現(xiàn)場信息與設備信息有效傳送，為設備運行控制可靠性及其在企業(yè)生產(chǎn)使用中的穩(wěn)定性提供充分的保障和支持。傳感器通過對于現(xiàn)場基礎信息狀況的采集，將多種非電信號向標準的電信號轉化，為PLC提供更大程度的連接口，從而完成與PLC 的通信。

2 球磨機電氣系統(tǒng)

2.1 PLC 電氣勵磁裝置控制柜

同步高壓電機PLC 電氣勵磁裝置控制柜是電氣系統(tǒng)的核心部件，通過電氣控制柜可以完全顯示屏幕上各個系統(tǒng)完整的工作狀況，對各可控硅檢測溫度以及同步電機定子/轉子電流/電壓信號、功率因數(shù)等運行的實際狀態(tài)進行顯示，將所有的離散狀態(tài)的故障進行集中控制，同時在屏幕上形成有效地處理，為電機的穩(wěn)定工作與運行提供支持。以KGLF-2C 型同步電動機勵磁裝置為例，如下圖1所示。

圖1：KGLF-2C 型同步電動機勵磁裝置情況說明

上圖1所示的球磨機電氣勵磁裝置，其控制系統(tǒng)設計中，通過對S7200-PLC以及Pro-face GP37-24V 型觸摸屏的設計運用，同時采用KGLF-2 型的微機勵磁控制器共同組成上述電氣勵磁裝置的控制系統(tǒng)，還針對該裝置的整流供電控制設置了6 只1000W 的KP500A 型晶閘管風冷器件，由其共同構成一個三相全控橋可控硅；通過全數(shù)字控制技術運用，采用人機交互界面觸摸屏控制模式，利用計算機對轉差率檢測與運行顯示、滅磁控制、故障診斷等功能進行自動分析與支持。

2.2 高壓開關柜

球磨機電氣系統(tǒng)中，高壓開關柜是高壓電動機動力的主要來源，該裝置的重要部件為高壓真空斷路器。高壓開關柜的運行控制受軟啟柜、潤滑油站、勵磁裝置等線路聯(lián)鎖影響，能夠通過外控箱進行就地分合閘控制。

2.3 高低壓潤滑站

高低壓潤滑站工作運行中采用自動控制模式，由PLC 控制中心控制。該系統(tǒng)一般配置有兩臺低壓油泵裝置，一臺工作運行，另一臺作為備用，兩臺設備之間可以相互切換，此外還配備有兩臺高壓油泵，能夠同時啟動運行，并且在低壓油泵啟動運行1min 后進行啟動工作，對潤滑站端口處的油溫一般控制為35 至45℃，在超出該范圍標準的情況下，就需要開通冷卻水，同時啟動冷卻器，或者是接通電加熱器，以進行溫度控制。

2.4 磁控軟啟動裝置

磁控軟啟動裝置在高壓電機啟動運行中為其提供磁控軟啟動支持。

此外，球磨機電氣系統(tǒng)中還包含各種儀器與儀表設備，像數(shù)顯溫控表、氣壓表以及油流量開關表、油壓表等。

3 球磨機 PLC 及傳感器系統(tǒng)設計方案

3.1 設計方案

本文在進行基于PLC 與傳感器技術的球磨機電氣控制系統(tǒng)設計中，PLC 設計采用CPU 為KGLF-2C 全數(shù)字同步電動機勵磁裝置系統(tǒng)，通過S7200-PLC 及Pro-face CP37W2 的接觸屏實現(xiàn)整體的勵磁控制，整體的形式為全數(shù)字的控制系統(tǒng)，根據(jù)人機互動的方式進行多種功能運行。此外，在球磨機電氣系統(tǒng)的油站與勵磁柜分別進行獨立的PLC 控制柜設置，通過與電氣系統(tǒng)集中控制裝置的共同作用，進行系統(tǒng)運行控制和故障診斷、管理。

3.1.1 信號采集分析

基于PLC 及傳感器技術的球磨機電氣控制系統(tǒng)中，信號采集包括溫度信號、壓力與流量信號等信號內(nèi)容。球磨機電氣系統(tǒng)運行的溫度參數(shù)采集，主要集中在高壓同步電機前后軸承以及球磨機前后軸瓦、高低壓油站等溫度變化參數(shù)的采集與分析上；球磨機電氣控制系統(tǒng)進行壓力信號采集則是以高低壓油站以及空氣離合器氣囊壓力參數(shù)信息變化與檢測分析為主；流量信號主要是指高低壓油站的油流量變化信息，對該信號采集與壓力信號的采集應用裝置相一致，均為電流為4-20MA 的對應傳感器設備[2]。球磨機振動信號采集以小齒輪與軸瓦等振動部位為主，通過在小齒輪與軸瓦部位分別配置4 個相應的振動傳感器，對其信號進行采集，并由SM331 模擬量輸入模塊進行采集，輸入到PLC，然后由SM332 模擬量輸出模塊向執(zhí)行器進行控制輸出，以完成對信號的采集與控制管理。

3.1.2 控制運行方案

上述控制系統(tǒng)運行中，如果離合器的氣囊的壓力控制在合理的范圍中，可以進行高壓電機的啟動，從而將勵磁控制在正常的狀態(tài)范圍之中，使其處于穩(wěn)妥的狀態(tài)。此外，球磨機電氣控制系統(tǒng)中還具有恒電流跟蹤補償控制方案，該方案能夠在球磨機電氣系統(tǒng)運行中，針對同步電機投勵后快速、平穩(wěn)并且可靠的進入同步運行的控制要求，在對應的控制裝置內(nèi)進行強勵整步控制方案，以滿足其運行控制的功能和要求。

3.2 球磨機故障及控制分析

3.2.1 配套設備故障

通常球磨機的配套設備類型復雜，基于系統(tǒng)復雜程度較大的現(xiàn)實，需要通過集成的方式進行統(tǒng)一處理，通過各系統(tǒng)的統(tǒng)一控制，完成整個調試工作的簡化，一定程度將工作的效率提升。以集成化控制為理論基礎，將控制單元與低壓電氣系統(tǒng)柜集成控制，可以減少不必要的冗余雜線的連接，實現(xiàn)整體功能結構的簡化，一定程度將安裝、維護、調試的工作減少，大幅度節(jié)約了成本[3]。

3.2.2 球磨機系統(tǒng)震動及誤停

如果球磨系統(tǒng)有過度的震動及電磁的系統(tǒng)干擾，都會一定程度上引起設備的誤停，如果齒輪有質量問題，潤滑的程度不夠，也會導致過度震動的情況發(fā)生，對于這些問題的解決通常需要通過溫度傳感器完成良好的溫度控制，若有震動的發(fā)生及時解決，強化整體的設備狀態(tài)養(yǎng)護，維持良好的設備穩(wěn)定形式。

3.2.3 球磨機小齒輪副震動

球磨機小齒輪副震動作為球磨機運行中常見故障，對其設備穩(wěn)定運行存在著較大的不利影響。如果球磨小齒輪的輪齒有副震動的不符合標準，則會引起其自身的損毀以及整個設備系統(tǒng)的破壞，因此需要通過必要的措施將震動控制在規(guī)定的范圍中，從而將小齒輪的副震動情況完全消除，方可再次投入使用。

4 結語

球磨電氣控制系統(tǒng)的結構相對較為復雜，涉及的控制點的內(nèi)容較多，對于工藝的要求程度也更高，為了實現(xiàn)更加新穎、完善的方法的提供，應該逐步進行整體控制技術的優(yōu)化，如控制方法的優(yōu)化等，PLC 及傳感器在球磨電氣系統(tǒng)中的應用，較大程度上提升了整體工作的效率，可以在各有需求的行業(yè)中應用推廣。