SIMATIC S7—300和MP277触摸屏在立式辊磨机控制中的应用

刘宇

摘  要：随着北方重工集团有限公司立式辊磨机产品的技术不断升级，越来越多的立式辊磨机的电气控制采用，可编程控制器和触摸屏等先进技术，这样大大提高了立式辊磨机在运行过程中的故障诊断和日常维护等成本，文章主要介绍SIMATIC S7-300和MP277触摸屏在MLS4531立式辊磨机控制中的应用。

关键词：立式辊磨机;S7-300;MP277触摸屏;稳定;可靠

1 SIMATIC S7-300及MP277触摸屏简介

SIMATIC S7-300是一种模块化微型PLC系统，包括离散量、模拟量、特殊I/O模块和相关外围设备，能满足中、小型规模规格的产品性能要求。该模块具有多种性能，能全面满足和适应自动化控制任务。简单的多界面网络能力和分布式结构，方便用户和简易的无风扇设计。当控制程序很多时，还可任意扩展集成功能。SIMATIC S7-300控制器具备强大的处理能力，可以灵活地进行选择和配置其通讯网络、功能模块、存储容量。同时，还有各种网络通讯模块可供选择。允许用户根据不同应用的需要来制定其控制系统，运行安全可靠。

MP277触摸屏作为西门子操作面板系列之一，是人和机器的完美接口。触摸屏的分辨率和色彩度高;坚固、紧凑和多种功能，具备在线模拟创新功能以及300多种配方，支持VB脚本功能。人机界面组态软件WinCC flexible应用灵活，支持多种语言的组态，创新的HMI理念。通过Web进行远程控制和维护，SMS和E-mail支持，开放简易扩展模块的功能，可集成到TCP/IP网络中去。

2 MLS4531立式辊磨机简介

MLS立式磨分磨辊、磨盘座、主传动、主减速机、润滑、液压张紧、三道闸门、密封空气、选粉等部分组成。

MLS4531立式辊磨机是我厂在引进西德技术的基础上，由设计人员通过消化，吸收自主研发的大型水泥生料磨的新产品。它具有节能，环保，低耗，产量高等优点，是在国际上正广泛应用的先进设备。

在国内外，由于其性能，环保特点使立磨在电力，水泥等行业得到日益广泛的应用，它集水泥原料（石灰石，黏土，铁粉等）的烘干，研磨，分选于一体，占地面积小，生产效率高，且不污染环境。文章选用的立磨控制系统设计中采用德国西门子公司SIMATIC S7-300系列的控制系统，经调试运行的检验达到了设计要求。

3 MLS4531立式辊磨机的电气控制系统组成

3.1 电气控制系统的组成

MLS4531立磨系统的主电机也是高压驱动电机，在中央控制系统的控制部分，不进入该系统。该设计应对立磨的辅助设备，包括密封风机、润滑站、张紧站、分离器电机、闸门站和辅传电机等。

在这个系统中，现场所有的信号起停（密封风机、润滑站、张紧站、电机闸门站等），输入输出信号（压差、油位、冷却水、温度、轴承瓦温度检测信息）进入PLC控制柜，再由PLC控制柜通过点对点的方式将信号送到DCS中央控制系统，来控制磨机系统的停止和启动，以及接收停机信号后跳停主电机等。按照PLC存储器中根据设备生产工艺要求编制的程序，输入指令信号，PLC作出判断和逻辑处理，发出指令，使立磨的各个部分按着要求工作。在这个控制系统里，PLC系统只作为DCS系统的一个从站。

3.2 MLS 4531立式辊磨机的PLC系统

本MLS4531立式辊磨机采用的CPU是西门子S7-300，315-2DP，主要技术指标参数：

（1）内置工作存储器128kb，支持最大可插拔存储卡8m;（2）内置RS-485接口;（3）S7记数器256个，S7定时器256个;（4）支持模拟量通道2028，最大数字量通道32768。

本立式磨机系统的可编程控制器PLC选用三个11槽的框架，每个框架最多可安装11个模块，每个框架都选用独立电源，電源模块安装在框架的最左侧。其PLC硬件组成：

CPU：315-2DP，1块

电源：PS307-5A，1块;PS307-2A，2块

槽框架：RACK300，860mm（3个）

接口模块：IM361，2块，IM360（1块）

输入模板：SM321-DI32（1块）;SM321-DI16 （6块）

输出模板：SM322-D016（4块）

模入模块：SM331-AI8 （8块）

并配有触摸屏：MP277（10.4寸 24K彩色）（1块）

3.3 MLS 4531立式辊磨机的程序

根据工艺要求，采用Step-7系统的编程软件，在CPU模块中装载MLS4531立式辊磨机控制程序，磨机开机顺序如下：

（1）控制柜备妥→DCS驱动→张紧电机启动→提升磨辊（砸门电机启动、分离器电机启动）→允许启动主电机→主电机运行

（2）控制柜备妥→DCS驱动→密封风机启动→低压泵启动→高压泵启动→闸门电机启动（提升磨辊、分离器电机启动）→允许启动主电机→主电机运行

（3）控制柜备妥→DCS驱动→密封风机启动→分离器油泵风机启动→分离器电机启动（提升磨辊、砸门电机启动）→允许启动主电机→主电机运行

其中控制柜备妥信号包括：张紧站温度不低、润滑稀油站温度不低、三道闸门站温度不低、密封风机备妥、选粉机备妥、润滑稀油站低压泵电机和高压泵电机备妥、三道闸门站电机备妥、辅传电机备妥、张紧站电机备妥。

磨机停机顺序如下：

（1）停主电机→DCS驱动取消→提升磨辊→张紧电机停止（低压泵停止、分离器电机停止）→密封风机停止

（2）停主电机→DCS驱动取消→闸门电机停止→高压泵停止→低压泵停止（张紧电机停止、分离器电机停止）→密封风机停止

（3）停主电机→DCS驱动取消→闸门电机停止→分离器油泵风机停止→分离器电机停止（张紧电机停止、低压泵停止）→密封风机停止

4 磨机的触摸屏

MLS4531立式辊磨机的监控和操作都在触摸屏上进行，触摸屏是10寸（西门子MP277），在触摸屏上可手动启动张紧站电机、启动密封机、分离器电机、润滑站电机，三道闸门站电机和辅传电机等，还能对润滑压力、密封风机压力和张紧站压力进行实时监控和操作。根据客户的要求该项目设计了几款界面：（1）主界面：设计了触摸屏的默认系统界面，系统启动后将进入此系统界面，此界面可以切换到其他界面中。（2）操作界面：控制磨机的相应辅机启动和停止，显示电机的备妥和运行等信号。（3）监控界面：实时监控密封风机、张紧液压站和润滑站等的模拟量。（4）消息界面：运营维护人员可随时查阅查看报警的信息，及时准确、快速的解决处理问题。

5 结束语

文章对MLS4531立式辊磨机现场的电气系统控制的调试，使用合理的S7-300西门子可编程控制器和MP277触摸屏，大大提升了磨机的工作稳定性，同时满足了磨机的工艺、设计、技术等控制要求。对于现场出现的各种故障问题也及时有效的解决，因此得到了客户的极大好评。该系统经过数十台设备的应用，技术已经非常成熟。对于其他规格的磨机也有很好的参考和借鉴价值。

参考文献

[1]苏宏彪.触摸屏在磨煤机控制系统中的应用[J].中小企业管理与科技，2012，4（4）：240.

[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 S7-300PLC的选煤广原煤准备集中控制系统设计[J].2010（14）.