触摸屏在磨煤机控制系统中的应用

摘要：本文介绍了MPF280辊盘式中速磨煤机在控制系统中采用SIMATIC S7-300 PLC和TP277触摸面板，提高了系统的可靠性和灵活性，还满足了设备的生产要求

关键词：SIMATIC S7-300PLC TP277 MPF280磨煤机

0 引言

MPF280磨煤机是外加力型辊盘式磨机，主要在钢厂或电厂使用。由于MPF280辊盘式中速磨煤机的主电机为高压驱动电机，应用户要求由他们自己配套，由中央控制室统一控制。随磨煤机配套的设备有密封风机、液压站、站，控制要求有两地操作机旁控制和集中控制的功能。

本系统采用SIMATIC S7-300 PLC控制，提高了系统的可靠性和灵活性，并增加了一系列连锁和保护功能并采用TP277触摸面板进行设备操作和显示工作，满足设备的生产要求。

1 SIMATIC S7-300简介

SIMATIC S7-300是模块化中小型PLC系统，它具有体积小，重量轻，抗干扰能力强，可靠性高，模块化，无排风扇结构，易于实现分布，易于用户掌握等特点，它能满足中等性能要求的应用，使得S7-300成为各种从小规模到中等性能要求控制任务的方便又经济的解决方案，SIMATIC的S7-300应用领域特别广泛，有多种性能递增的CPU和丰富的且带有许多方便功能的I/O扩展模块，当任务规模扩大并且愈加复杂时，可随时使用附加模块对PLC扩展。对机械设备的控制关系可以通过编程来实现。S7-300具有高电磁兼容性和抗振动，冲击性的特点使其具有较高的工业环境适应性，我们在MPF280中速磨煤机的控制系统中就采用SIMATIC S7-300。

2 MPF280中速磨煤机的工作原理及控制要求

北方重工生产的MPF型中速磨煤机是从德国引进的先进设备。此产品广泛地应用于冶金、建材、化工、电力等行业的制粉系统，适用于粉磨烟煤、次烟煤以及高挥发粉的褐煤等中等硬度以下的物料。

MPF280型中速磨煤机是外加力型辊盘式磨煤机。电动机通过主减速机驱动磨盘旋转，磨盘的转动带动三个磨辊自转。原煤通过进料口落入磨盘，在离心力的作用下沿径向向磨盘周边运动，均匀进入磨盘辊道，在磨辊与磨盘瓦之间进行碾磨。整个碾磨系统封闭在中架体内。碾磨压力通过磨辊上部的加载架及三个拉杆传至磨煤机基础，磨煤机外壳不承受碾磨力。碾磨压力由液压系统提供，可根据物料进行调整，在触摸屏上设定压力值。碾磨压力及磨辊的自重全部作用于减速机上，由减速机传至基础。三个磨辊固定在加载架上。加载架与磨辊支架通过定滚柱可沿径向作倾斜12度至15度的摆动，以适应物料层厚度的变化及磨辊与磨盘瓦磨损时所带来的角度变化。

热风对于磨煤机很重要的，它的作用是把物料烘干和带走被磨细的物料。热风从热风口进入磨煤机，通过磨盘外侧的喷嘴环将静压转化为动压，并以75-90m/s的速度将磨好的煤粉吹向磨煤机上部的分离器。同时通过强烈的搅拌运动完成对原煤的干燥。没有达到细度的物料被重新吹回磨盘碾磨。物料中铁块、矸石等不可破碎物落入磨盘下部的热风室内，借助于固定在磨盘支座上的刮板机构把异物刮至废料口处落入废料箱中，排出磨外。

磨好的煤粉进入磨煤机上部的分离器后，满足细度要求的合格煤粉被选出，并由分离器出口管道输送到煤粉仓。较粗的煤粉通过分离器下部重新返回磨盘碾磨。

3 控制系统的硬件设计

由于本控制系统是主电机工作的先决条件，只有在密封风机工作，站工作，液压站工作及各检测点的温度、压力、行程等一次元件在系统的允许范围内才由PLC通过中间继电器发出指令启动主电机工作，允许由温度开关、压差开关及中央控制室来的开关信号，三个输入开关量构成控制系统运动的初始条件和结束条件，由电磁阀，信号灯，交流接触器，温度显示，报警信号输出开关量来控制系统的执行机构，完成密封机的启动与停止，液压系统的加压和卸载控制，站的工作控制，所有输入开关的一端连在一起，另一端根据定义与S7-300的输入模块连接。某一开关闭合，则输入模块所对应的输入点指示灯亮，否则指示灯熄灭。S7-300自动检测所有开关的输入状态，供控制程序使用。

本控制系统采用输出模块驱动中间继电器，再由中间继电器的触点驱动接触器，这么做的优点是可以降低成本。当执行部件满足运动条件后，S7-300执行输出指令，输出模块对应输出点的指示灯亮，对应小型继电器动作，其所驱动执行部件运动。整个控制系统连线极其简单，且各开关和执行机构的工作状态实时显示，便于设备的维护和故障检修，提高了整个控制系统的可维护性和可靠性，本控制系统PLC硬件配置如下图所示：

由于S7-300型PLC配置灵活，输入、输出模块扩展方便，在该系统中，具体硬件配置如下：CPU模块（315-2DP）数字量输入模板(SM321)5个，数字量输出模板（SM322）2个，模拟量输入模板（331）1个，TP277触摸屏一台以便满足现场设备状态显示及报警功能，完全满足本系统要求并为以后系统的扩展提供了保证。

4 系统的软件设计及触摸屏画面制作

梯形图说明此系统的软件设计工艺过程。当主电机运行时，不允许停密封风机电机、液压站电机启动条件、站电机。只有当主电机停止后，才能停密封风机电机、液压站电机启动条件、站电机。但必须满足以下条件：密封风机正常工作、电机高速工作或电机低速工作、液压站工作、液压站和站的压差开关小于0.1M P、液压站油压小于下限、站油池温度没有超过规定的下限、轴承温度没有超过规定的上限、减速机油池温度没有超过工艺上规定的上限才能启动主机。当不满足以上的条件时，本系统软件都能通过程序编写，将信号反馈到触摸屏上及电笛报警。以方便现场调试及日常维护工作的要求，使中速磨煤机能正常工作。

5 结束语

该系统操作简单，可靠性高，维护方便。通过对MPF280辊式磨煤机控制系统的现场调试，使自己对SIMATIC S7-300的PLC有了进一步的了解和掌握。本系统有电机工作及故障指示，温度动态显示及温度上、下限报警功能。即为调试和维护提供了方便，也为生产提供了可靠的保证。这套中速磨煤机电控系统在铜陵上峰水泥厂已运行，各方面考核指标均已达到设计要求。

参考文献：

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[2]赵光辉.论选煤厂监测监控系统总体方案设计[J].技术与市场.2008(11).

[3]葛锡云.基于SIMATIC S7-300 PLC的选煤厂原煤准备集中控制系统设计[J].矿山机械.2010(14).

作者简介：苏宏彪（1980-），男，黑龙江双鸭山市人，工程师，从事工业电气自动化研究。