浅析陶瓷过滤机PLC自动控制系统及故障诊断

第37卷第4期 2004年12月 江苏陶瓷 JiangsuCer姗ics V01．37．No．4 December．200423 浅析陶瓷过滤机PLC自动控制系统及故障诊断 李裕安，莫庆州，罗彩威 (广东韶关岭南铅锌集团有限公訇凡口铅锌矿选矿厂，韶关512325) 摘 要 陶瓷过滤机自动控制系统是以PLC为核心的控制系统，本文从系统的硬 件配置、软件设计两方面介绍PLC自动控制系统在过滤机中的应用，以及故障诊断 和排除方法。 关键词 PLC；触摸屏；控制系统；程序 U 刖 吾 陶瓷过滤机是一种矿浆脱水设备，其最终产品 是干燥的滤饼和很清的滤液，具有高效益、低能耗 (总装机容量29kW)，自动化程度高，运行可靠，滤 饼水份低等特点，现已彻底取代原有的园盘真空过 滤机，选矿厂现有陶瓷过滤机4台，全部从芬兰进 口，用在精矿工段，过滤铅精矿、锌精矿、硫精矿、混 精矿；其电气控制系统是集计算机技术、通讯技术、 自动控制为一体的自动控制系统，可编程序控制器 (简称PLC)是整个控制系统的核心，它接受来自触 摸式工业图形显示器(简称触摸屏)的指令，通过通 信电缆将指令传递给PLC，PLC再将输入／输出信号 反馈到触摸屏，触摸屏就以图形的画面方式模拟显 示出过滤机的工艺和机电设备的运行状态等。 1 陶瓷过滤机PLC自动控制系统的 工作原理 1．1 PLC的工作方式 PLC采用循环扫描工作方式，这种工作方式是 在系统软件控制下，顺次扫描各输入点的状态，按 用户程序进行运算处理，然后顺序向输出点发出相 应控制信号，以驱动被控设备。PLC工作过程如图 1所示。 l⋯H纛㈠黧 图l PLC工作过程框图 1．2陶瓷过滤机的工艺流程 陶瓷过滤机的工作过程主要由：滤饼的形成、 收稿日期：2004—08—28 滤饼的脱水、滤饼卸下和返冲洗处理四个部分组 成。 陶瓷过滤机的工作由PLC控制来完成，该控制 系统设有自动，手动两种控制方式，手动状态：单独 启动气动阀、泵、电机等设备；自动状态：启动搅拌 机和圆盘_启动真空泵(真空≤0．7Ba)和滤液泵_ 关闭矿浆排放阀一自来水供给返冲洗管路_矿浆 给入过滤机槽中_圆盘浸入矿浆中_滤盘抽真 空一压力差使滤饼形成_滤饼脱水_刮板从圆盘 上刮下滤饼_滤液对滤盘返冲洗_皮带将精矿送 入矿仓；矿浆液面由超声波液位和给矿阀控制，达 到上限值停止放矿，降到下限值自动放矿，上、下限 值由生产需要自行设定，滤液罐里的滤液面由探测 器和滤液排放阀控制。 过滤机工作一段时间后，必须对陶瓷片进行清 洗，这样才能保持良好的过滤效果，陶瓷片的清洗 采用超声波和酸(草酸、硝酸)洗相结合的方法，清 洗有手动和自动清洗两种，一般采用自动清洗，清 洗过程：过滤停止一矿浆从过滤槽子中排放掉_过 滤机用水冲洗_槽体充满水_超声波和酸(草酸、 硝酸)开始对陶瓷片进行清洗。洗涤完成后，过滤机 自动地重新启动，以上过程即是完成过滤机的一个 过滤、清洗周期。 2控制系统的硬件配置 控制系统的硬件主要包括PLC、触摸屏及外围 元件。硬件框图如图2所示。 根据工艺流程的要求，触摸屏作为PLC上位 机对生产过程进行操作，主要面向操作人员，PLC 作为触摸屏的下位机，则完成生产现场的数据采集 和过程控制，主要是面向生产过程。 PLC采用美国通用公司GE—LM90—30系列， CPU是90—30系列的331型，扫描时间为0．4ms，10 万方数据万方数据 24 江苏陶瓷JiaIlgsuCeramics 2004年12月第37卷第4期 槽底座，内置RS一422通讯模块，配有两个输入模 块，两个输出模块，一个AI模拟量输入模块，共有 I，O点53个，电源的输入、输出都是DC24V，PLC采 用的是模块式结构，具有体积小、接线简单、配置灵 活、可靠性高、抗干扰能力强等优点，PLC通过RS一 422串行端口直接与触摸屏相连，完成对过滤机生 产工艺的电气逻辑控制。PLC—I／O点分配表见表1。 表l PLC—I，o点分配 序号输入点功能 序号输入点功能 触摸屏选用DIGITAL公司GP一570系列，屏幕 为10英寸，640×480点阵，1'I叩彩色液晶8色，内 存1MB，GP570是与PLC配套使用的人机接口设 备，是一种取代控制面板和键盘的智能操作显示 器，用于设置数据，显示参数，以动画形式显示控制 过程，它简化PLC的控制程序，减少操作台上按 钮、开关仪器。 操作箱上设有故障复位按钮，暂停按钮、急停按 钮，维修开关，圆盘变频电机调速电位计，当需要调整 圆盘变频电机时，可由调速电位计调整，当过滤机发 生紧急故障时，可按急停按钮停止所有设备运行。 图2陶瓷过滤机PLC自动控制系统的硬件框图 3 控制系统的软件设计 3．1 PLC的软件设计 根据陶瓷过滤机的生产工艺的要求，确定给 矿、过滤、清洗等各状态的先后次序及联锁关系，分 配好各输入点与输出点的逻辑关系，建立故障保护 和故障报警功能。程序的编制采用的是结构化编 程，整个程序包括主程序与11个子程序(如图3)， 程序中分别由控制程序、报警程序、起动／停止程 序、清洗程序、计时程序、参数输入程序、信息显示 程序等程序组成，具有独立结构，互不干扰的特点。 陶瓷过滤机在过滤过程中滤饼形成时间较短，形成 的条件较多，故系统正常运行和故障联锁全部由 PLC控制。 3．2触摸屏的软件设计 采用DIGITAL公司专用的软件一“GP—PRO／ PB3FoRWin95”，该软件是一个能为用户提供方 便直观的图形化组态软件，首先在计算机上规划并 设定好输入、输出点，分配对应的PLC功能定义 万方数据万方数据 李裕安等：浅析陶瓷过滤机PLC自动控制系统及故障诊断 科技简报 25 图3程序编制 号，完成工艺流程图及状态显示、生产数据统计、参 数的输入，手动起停和清洗设定、故障报警记录，操 作说明书等监控界面的组态，再将这些画面数据下 载到GP中，实现与PLC的通讯，完成现场数据的采 集、监视、记录。当清洗时间需要调整或某台泵、电机 等设备需手动起停时，可进人手动起停和清洗设定 项进行整定；工艺流程图及状态显示项显示过滤机 各机电设备的运行状态，故障报警记录项则记录着 最近200多条故障报警内容，为维修人员提供依据。 4故障诊断 过滤机正常工作时，其过滤清洗过程几乎是一 个连续的过程，在这个过程中，只要有某个环节出 现故障如真空度不够，滤液罐液位超过设定的上下 限，电机发热等异常现象都将使过滤机停止工作， 根据PLC软件自诊断功能，能有效地将故障点信 息反映在触摸屏上，维修人员就可以非常方便的通 过查看故障报警记录准确找到故障点的位置，表2 为故障诊断及排除方法。 5 结 语 由于整个自动控制系统采用了PLC、触摸屏及 通信技术，并将通信技术溶于自动控制系统中，自 动化程度高，大大简化了系统布线和外围元件，从 而提高了系统的稳定性和可靠性，并且操作简单直 观，与继电器控制系统相比具有编程简单，逻辑功 能强、体积小、故障率低，维护方便、抗干扰能力强， 装机容量小、节能显著等优点，大大提高工作效率， 保障开机率，减轻劳动强度、减少了空耗，因而产生 良好的经济效益和社会效益。 表2故障诊断及排除方法 参 考 文 献 [1]芬兰奥托昆普．陶瓷过滤机的操作，1990 [2】GE公司．F明ucAutomation系列901”一30可编程控制 器安装手册，1993 f31 DIGITAL公司．GP—PR0，PB3f'0RWIN95使用手册， 20()0 【4】 常斗南．可编程序控制器原理、应用及通信基础，1997 ]J丁一旧旧恢旧一一T冈二_1引一一『—蚓二。冈㈩[。同刿磊丁罔 一 T一控制一二。剐 一再吲引F网引引 万方数据万方数据