S7-300PLC在润滑油站中的设计与应用
2018-05-26董建斌
董建斌
（莱芜钢铁有限公司型钢厂，山东 莱芜 271104）
润滑用油站在钢铁生产企业特别是轧钢企业中应用相当广泛。在型钢厂生产线上粗扎压下装置，主电机齿轮箱，锯机等都有相应的油站来对其进行稀油以保证这些设备的正常运转，延长设备的使用寿命。当这些油站出现问题时相应设备都有立即停机以免造成设备不必要的损坏。所以这些油站都是制约生产的关键设备。它们的稳定性直接关系到生产的顺行与否。传统油站的控制方式都是纯粹的继电控制，只能完成简单的控制功能而且接线复杂故障点较多，出现故障后对故障的查找及排除困难不利于日常的维护。工作的稳定性远不能满足现场生产的需要，从某种程度上制约了生产的节奏。
1 润滑油站功能分析
一般润滑油站的基本作用就是控制油箱内的油温维持在一定的范围内，并以一定的压力将油以一定的流量沿着指定的管路打出到需要润滑的设备处。因此油站应具备以下基本功能。
供油压力需要保持在一定的范围内，所以需要两台电机工作在一用一备的状态下，当一台泵运转时压力达不到指定值时备用泵要能及时的自动启动。
流量控制，要保持对润滑设备供油的油量，需要在输出管路润滑设备前加流量监测装置来实时的检测流量情况。温度控制，要保持油箱内的油温在一定范围内，油温太低不能起泵以免对设备造成不必要的损失。油箱中需要安装电加热器，并且需要在油箱和供油口处分别加装温度检测装置。
具备控制方式的选择，可选择“本地”控制与“远程”控制；有“主泵选择开关”，可分别选择“1#泵”、“2#泵”及“手动”控制与“自动”控制。
具备轻故障、重故障的报警输出功能。重故障信号：系统压力过低、流量不达标、油箱低液位故障。轻故障信号：过滤器压差过大、油箱油位高、油箱油位低、供油温度高、供油温度低、油箱温度高、油箱温度低、齿轮箱流量不达标。当有重故障信号发生时需要联锁被润滑设备强制停车，当有轻故障信号发生时需要维护人员确认。
2 硬件设计
2.1 硬件选型
为提高系统的稳定性和方便日常维护，我们选用西门子S7-300PLC作为其控制系统。我们选择简单实用的314系列的CPU，并分别用两个32位的DI和一个32位的DO模块，具体型号如下。
机架型号为：6ES7390-1AF30-0AA0
CPU型号为：6ES7314-1AG13-0AB0
DI型号为：SM321DI32XDC24V
DO型号为：SM322DO32XDC24V/0.5A
2.2 硬件组态与地址分配
用西门子step 7软件打开hardware硬件组态界面（如图1）。从右边窗口中选择合适的机架添加到组态画面中。我们用的是11槽的UR机架。然后再找到需要的电源、CPU和输入输出模块分别添加到相应的槽中。其中第一个DI模块用默认地址从0到3，第二个DI模块也用默认地址从4到7。每一个地址都有8个位。共有64位DI。DO的默认地址是从8到11，为了方便编程我们将这个默认地址改为从0到3。
图1 硬件组态图
3 程序设计
首先分析并统计所有外围的输入输出的分布及作用并为它们分配相应的IO地址，并添加到符号表中做好相应的注释，从而在编程的过程中可以直接显示出每个点的标记与注释便于编程。
在程序设计中为了便于以后程序的阅读和编程思路的调理性，我们将程序按照油站的工作模式和功能分别编制在了不同的功能块中，然后通过OB1组织块来循环调用这些块，如图2所示。
图2 程序各功能块
除了根据油站的基本功能进行相应的编程外，在程序的设计中为了提高油站工作的可靠性主要做了以下设计。
由于采用单按钮进行起停控制，我们在停止功能完成后加了5秒的延时才能再次激活按钮的起动功能。有效的防止了操作人员在操作时由于手指的颤动而引起的设备跟随频繁起停。
在自动状态下主泵启动后加了20秒的延时时间，当压力低信号和这个延时时间同时具备后方可起动备用泵。成功地解决了在由于主泵刚起动时压力未达到设定值时备用泵就跟随起动的问题。
在油箱低低液位信号发出后，加了30秒的延时时间，如果此时低低液位信号仍然存在，才将低低液位重故障报出使被润滑设备停机。这样就有效的避免了因为液面等不稳因素而造成的重故障误报而引起的不必要的停机。
油站正常工作时故障报警和故障复位的功能非常重要。根据生产实践的需要，设计油站重故障不能被复位掉，只要故障存在就需要一直报警。而轻故障因其不影响直接的停机则是可以被复位掉的。针对这种情况我们对每个轻故障都建立了相应的报警中间位和复位中间位。通过对每个报警的报警中间位的复位达到了对每个轻故障报警的独立复位。有效的解决了由于一个报警存在被复位后再发生其他的报警将不能被正确的报出的问题，如图3所示。
图3 故障报警及独立复位功能
在油站正常工作时有些重故障信号会因为一些不稳定因素出现一闪而过的情况导致被润滑设备出现停机。且无法查找真正的故障原因，很不利于设备的维护和故障的排除。针对这一问题我们在程序中单独设计了一个重故障信号跟踪的功能块，给每一个重故障信号相应的分配一个跟踪输出点，只要重故障信号发生，跟踪输出点就会被置位。无论重故障继续存在与否，跟踪输出点都将常亮，直至被操作人员手动复位为止，这样便成功地解决了上面的问题。
4 结语
西门子S7-300PLC作为控制系统简化了润滑油站的接线，并使接线富有条理性，大大降低了因线路问题出现故障的几率。通过对润滑油站的程序完善性的提高可以大大提高油站工作的可靠性，有力的保证生产的顺行。我们将该设计实际应用于型钢厂大型线粗轧压下装置和齿轮箱润滑的油站上，应用效果良好，应用至今未发生过因润滑油站的故障而引起的粗轧设备停机。
