MCGS与西门子PLC在大齿圈润滑控制系统中的应用

段谟喜 ，孙益敏

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

干燥窑作为冶金行业的一种大型常用设备，负责物料的干燥和输送，大齿圈是干燥窑的传动装置，该齿轮的润滑状态严重影响设备的运行。备料车间大齿圈此前采用油浴润滑，由于惯性的作用，运行的时候,油从齿轮上顺着筒体滴到地面上，污染环境。为了加强现场治理，后来改为开式齿轮油，由于此油粘度大，引起干燥窑振动大。为了解决振动问题，车间在前几年改为喷雾润滑，效果不错，既解决了现场卫生，也解决了振动问题。两套大齿圈润滑系统自2000年投入使用以来，一直使用较正常，但随着时间的推移，元器件老化、损坏，又是采用原始的继电器控制［1］，自动喷油系统故障较高,越来越难以满足生产的需要，更新改造势在必行。本文以喷油控制系统为例，介绍MCGS触摸屏和S7-300PLC在干燥窑大齿圈润滑控制系统中的应用。

2 干燥窑大齿圈润滑工艺

2000年干燥窑大齿圈上安装了一套SP4型自动喷油装置［2］，该装置的工作原理：通过气动阀和液压泵的作用把润滑油进行雾化处理，然后喷射到大齿圈上，雾状的润滑油覆盖在齿轮上，使齿面形成一定厚度的油膜，保护齿轮的润滑效果，并在喷射结束后，再延长喷气3～5s，保证低温下喷嘴不会被油堵塞，其喷射润滑工作原理见图1。

图1 喷射润滑工艺原理图

3 控制系统的选择

由于原继电器式控制系统故障较高，存在润滑不良的安全隐患，为了保证大齿圈的正常润滑，决定把继电器控制系统改为PLC和触摸屏控制。根据车间内其他控制系统的使用情况和操作习惯，考虑到以后维护和备件的管理问题，决定采用相同品牌的触摸屏和PLC进行控制。这样可以更好地保留操作习惯，容易学会，并预留与DCS通讯接口，为以后工厂智能化做准备，纳入到车间生产监控系统中。

控制系统软件由触摸屏与PLC编程软件组成，触摸屏选用北京昆仑通态公司的MCGS自带组态软件包，它具有与主流PLC兼容性高等优点。系统硬件主要由西门子PLC；温度、水分传感器；油压传感器；管路加热装置；油泵；气泵；电磁阀；电机保护等组成。按照喷油控制流程要求，分别设计手动、自动、调试三种控制方式。传感器将测量参数送至PLC模块［3］，再由程序完成多路测量信号的实时显示与报警，同时通过以太网通讯将PLC数据送到上位机触摸屏，触摸屏负责喷油控制的监控与操作。

4 程序设计

4.1 组态软件的界面设计

MCGS 组态软件负责设备的操作、控制，提供设备的状态监控和设备故障记录查询，触摸屏画面由工艺流程、参数修改、调试、报警等画面构成,主画面如图2所示。

图2 触摸屏画面

4.2 PLC程序设计

程序采用模块化设计，思路清晰，对于功能相同的设备，编写为功能块FB，便于重复调用，设备控制方式分为自动、手动、调试［4］。其工艺流程：正常工作为：来自设备运行允许→设备启动→设备自检→仪表自检、季节判断、油温度、品质判断→气路吹扫→运行开始后第一次滑润、时间20s→时间到后按照周期和润滑时间循环；如需停机，停机信号发出后，润滑20s→延迟30min关机。由于采用触摸屏进行可视化控制，喷油周期各项参数和时间控制可自由设置。控制逻辑关系图如图3。

图3 控制逻辑关系图

4.2.1 Pt100与模块的连接及设置

PLC控制器选用CPU314C型，自带PT100温度检测模块（默认温度量程：-200℃--850℃），Pt100与模拟量模块的接线方式根据端口连接图确认。此CPU采用二线制测量电阻，适合测量精度低一些的场合，在软件设置的输入通道选择RTD-2L，测量范围显示：Pt100标准［5］。通常情况下，Pt100设计成四线制形式的，测量精度更高。设计方法是：在两线制Pt100的每一端分别接出两股屏蔽线。

4.2.2 PT100模拟量程序的编写

编写模拟量程序时，可以采用西门子自带的模拟量［6］转换块处理，但此CPU中对PT100的参数有默认数据，其数据可以这样处理：直接读取PIW数据后，先转化为整型，再转化为双整型，然后转化为实型，最后除以10.0即为温度值，程序如下。

L PIW 108 // 读取AI地址108的数据；

ITD //转换整型；

DTR //转换实型，并送入ACC1寄存器；

L 1.000000e+001 // 装载10.0到ACC1寄存器中，原来ACC1中的数据自动送入ACC2寄存器中；

/R //ACC2除以ACC1并把结果送入ACC1中；

T MD 10 //把结果ACC1中数据送入MD10。

4.3 触摸屏与PLC的通讯

MCGS触摸屏与PLC的通讯方式有许多方式,本设计中采用以太网通信［7］，在通讯前需要设置通讯IP地址，触摸屏IP地址可以在MCGS触摸屏软件中设置，也可以在触摸屏系统中设置。当在触摸屏系统中设置时，设置如下：在进入系统之前，点击画面进入系统设置，在IP地址设置框内填写IP，可以随意设置，子掩码保持系统默认。然后回到PLC编程软件，进入硬件设置，在PLC地址栏内设置与触摸屏一样的IP，最后一位不同就可以，确保两台设备处于同一子网内，下载程序，连接网络就可以通讯。

5 结语

MCGS组态软件与西门子PLC的组合构成的控制及监控系统，在喷油系统中获得了较好的应用,实现了控制、监控、报警提示、历史趋势显示和设备调试等功能，改造后的控制系统自动化程度高、运行可靠、使用方便等优点。

［1］王松美.回转干燥窑大齿圈自动喷油系统的控制[J].电工技术,2002(11):56.

［2］王永祥,王智祥.回转干燥窑大齿圈润滑技术的改进[J].机械 ,2002, 29(S0):247-248.

［3］包建华.基于MCGS组态软件的空压机组监控软件开发[J].测控自动化, 2007(7):36-38.

［4］段谟喜.西门子S7-300 PLC在天然气热风炉中的应用[J].铜业工程,2016(6):88-90.

［5］李成春,郭琼.基于西门子PLC 温控调速系统的设计[J].湖南工业职业技术学院学报, 2014(4):10-12.

［6］丁欣, 等.基于PLC和PT100的闭环温度控制系统的设计[J].企业科技与发展, 2016(1):37-39.

［7］邹伟.基于MCGS组态软件的上位机控制系统设计[J].制造自动化,2008(12):103-108.