段書發(fā) 白學(xué)勇 李紅剛

(河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司司家營北區(qū)分公司)

KY-310牙輪鉆PLC控制系統(tǒng)的改進(jìn)

段書發(fā) 白學(xué)勇 李紅剛

(河鋼集團(tuán)礦業(yè)公司司家營北區(qū)分公司)

司家營北區(qū)分公司所使用的牙輪鉆由于作業(yè)環(huán)境惡劣，設(shè)備通訊故障率高、維修困難，同時(shí)通訊線路的老化破損也影響其控制系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，不利于生產(chǎn)的正常進(jìn)行。通過分析牙輪鉆機(jī)各主機(jī)構(gòu)電氣控制原理，對(duì)其PLC控制系統(tǒng)硬件和軟件進(jìn)行部分技術(shù)改進(jìn)。改進(jìn)方案實(shí)踐結(jié)果表明，PLC控制系統(tǒng)部分改進(jìn)可明顯降低設(shè)備故障率，減少維修時(shí)間，提高設(shè)備效率，達(dá)到了節(jié)約成本的目的。

牙輪鉆 PLC逆變器

牙輪鉆穿孔是礦山生產(chǎn)流程的第一道工序。司家營北區(qū)分公司采用南昌凱馬公司生產(chǎn)的KY-310型牙輪鉆機(jī)，其中5臺(tái)牙輪鉆機(jī)主機(jī)構(gòu)的逆變器與西門子PLC(S7-300)之間是通過Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)來實(shí)現(xiàn)通訊，最終完成PLC對(duì)各機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)單元的控制。由于礦山環(huán)境惡劣，粉塵大、震動(dòng)強(qiáng)，設(shè)備通訊故障率較高且維修困難。加之現(xiàn)場(chǎng)晝夜溫差較大，濕度變化較快，加快了設(shè)備通訊線路老化破損，信號(hào)等容易受到干擾，給系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)帶來很大影響。鑒于現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境特點(diǎn)和設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)情況，在滿足設(shè)備安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，本著降低故障率、減少備件和維修成本的原則，對(duì)其中一臺(tái)牙輪鉆機(jī)主機(jī)構(gòu)的電氣控制進(jìn)行部分改進(jìn)。

1 牙輪鉆機(jī)各主機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)工作原理

牙輪鉆機(jī)各主機(jī)構(gòu)電氣控制原理見圖1。

圖1 牙輪鉆機(jī)各主機(jī)構(gòu)電氣原理示意

系統(tǒng)通過統(tǒng)一整流環(huán)節(jié)之后送至各個(gè)逆變單元模塊，最終拖動(dòng)相應(yīng)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)各個(gè)主機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)。西門子PLC(S7-300)通過Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)對(duì)逆變器的啟停控制和逆變器故障復(fù)位信號(hào)進(jìn)行反饋。

2 系統(tǒng)電氣控制的改造

逆變器系統(tǒng)硬件的改造涉及到更改逆變器控制板的程序版本，取消原有的通訊模塊和通訊線。

2.1 控制系統(tǒng)PLC的改造

PLC控制系統(tǒng)改造涉及的輸入信號(hào)有6個(gè)，輸出信號(hào)8個(gè)，均為開關(guān)量。根據(jù)輸入輸出信號(hào)的數(shù)量、類型及控制要求，本著對(duì)原有系統(tǒng)改動(dòng)最小的原則，決定在原有PLC控制系統(tǒng)上增加一個(gè)型號(hào)為6ES7 322-1HH01-0AA0的輸出模塊，并改動(dòng)部分輸入信號(hào)和輸出信號(hào)，以滿足改造控制要求。現(xiàn)場(chǎng)改動(dòng)的信號(hào)與PLC地址對(duì)照見表1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)改動(dòng)的信號(hào)與PLC地址對(duì)照

2.2 部分硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)系統(tǒng)的功能和控制要求，改動(dòng)部分的PLC控制系統(tǒng)外部接線見圖2。

2.3 PLC控制系統(tǒng)改進(jìn)部分軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)改進(jìn)部分的控制要求，主機(jī)構(gòu)逆變器啟?？刂菩盘?hào)及故障信號(hào)和制動(dòng)控制通過PLC控制系統(tǒng)處理，在滿足工作條件的前提下，實(shí)現(xiàn)逆變器的控制。圖3是PLC控制系統(tǒng)改進(jìn)部分軟件設(shè)計(jì)的部分梯形圖。

圖2 改造部分PLC接線示意

3 改進(jìn)后的效果

2015年3月份實(shí)施改進(jìn)方案，用時(shí)4 d完成了現(xiàn)場(chǎng)線路敷設(shè)、硬件安裝、試驗(yàn)和整體調(diào)試工作。此次改進(jìn)備件成本約4萬元，消除了該臺(tái)牙輪鉆的通訊方面的故障。根據(jù)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)賬記錄，從4—10月份，另外4臺(tái)鉆機(jī)通訊方面的故障發(fā)生次數(shù)累計(jì)23次、故障維修時(shí)間累計(jì)167 h、備件消耗成本合計(jì)7.6萬元?？梢姡舜胃倪M(jìn)明顯地提高了設(shè)備的利用率，降低了設(shè)備故障率，為持續(xù)生產(chǎn)創(chuàng)造了良好的條件。

圖3 主要改造部分梯形圖

4 結(jié) 論

KY-310牙輪鉆機(jī)主機(jī)構(gòu)逆變器控制系統(tǒng)的改進(jìn)，在保證設(shè)備安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，不僅改善了設(shè)備性能、降低了故障率，而且簡(jiǎn)化了設(shè)備、減少了故障點(diǎn)，同時(shí)減少了備件使用和儲(chǔ)備成本。改進(jìn)后的系統(tǒng)在生產(chǎn)中運(yùn)行效果良好，可完全滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的要求。

[1] 廖常初.S7-300/400 PLC 應(yīng)用技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[2] 陽憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.

2015-09-23)

段書發(fā)(1984—)，男，助理工程師，063701 河北省唐山市灤縣。