PLC及磁致位移传感器对窑窜的改造

PLC及磁致位移传感器对窑窜的改造
作者：陈驰宁；江英；顾洪勋





       水泥生产线的窑窜系统是水泥回转窑眼体位移偏差的测距装置，该装置在生产线中扮演着及其重要的角色，要求装置定位准，误差小，工作可靠。原有的窑窜测距采用从丹麦进口的机械限位测距开关，结构复杂，使用年月已经有15年，障率已经明显增加，控制回路采用传统继电器控制，结构复杂触点多，故障率高，可靠性差。综合上述旧有设备特征已经不符合生产的需求，用磁致伸缩位移传感器对其进行改造势在必行。

一、系统的作用及控制原理

       统在水泥生产线中的作用。窑眼体在运行的过程中是做旋转运动的，运行过程中会发生偏移，该偏移我们就称之为窑窜，窑窜在窑眠体运行中是不允许的，偏移的结果就会造成眠体的漏料，并加剧眠体的变形对正常生产造成极大危害。窑窜系统的作用在于：对窑窜的偏差进行测量，然后根据偏差的具体情况对窑眼体进行矫正。

       窑窜系统的测距装置及控制原理。开关动作波形来分析控制原理，当窑眠体位移五毫米时，如果是下窜那么Sl. S2开关动作接通继电器回路，启动油泵并且打开A阀门接通油路把窑眠体向上顶，纠正它的偏移。同理向上偏移则S6. S3接通继电器回路，吸合启动油泵打开B阀门接通油路把窑眠体向下顶，纠正其偏移。超过十毫米 S4.S7 动作接通继电器回路 ，系统发出一 级报警，超过十五毫米S5. S8动作继电器动作系统发出二级报警。

二、何要对窑窜系统进行改造

1.分析大窑故障率

       近年来窑窜系统故障频繁，影响了大窑的正常运转，因此我们根据记录对2008年全年电气原因造成大窑意外停窑的原因进行了分类统计，电气方面影响窑系统正常运转的故障率里面有两个主要因素，窑窜系统故障和堆取料机故障，其中又以窑窜系统故障频率最高，占了故障率的 40.53% 。由此我们详细的分析了窑窜系统故障率较高的症结所在，其一 ，测距装置采用多达8对限位开关结构复杂，使用年月时间较长引发开关经常误动作或者是不动作。该报警的时候没有报警，不该报警的时候却产生误报。其二，控制回路采用了继电器控制，其接线多而复杂，体积大，功耗大，故障率较高，成本较高。以上两点即为窑窜系统故障率较高的主要原因。

2. 目标及其改造可行性分析

       目标即是降低窑窜系统的故障率，针对窑窜系统故障率较高的症结我们决定对其测距装置以及控制回路进行改造。可行性分析：磁致伸缩线性位移传感器和 PLC 可编程序控制器的普及运用及其在技术上的优势已经可将原有的设备取代变为可能。下面将在方案的确定中对这两种装置进行详细叙述。

三、系统方案的确定

1.致伸缩（超声波）位移传感器工作原理

       磁致伸缩的原理并不复杂，它利用两个不同的磁场相交时产生的 一 个应变脉冲信号( Start Pluse)然后计算出这个信号被控测所需的时间周期，从而换算出准确的位置。这两个磁场 一个来自活动磁铁，另一个则来自由传感器的电子部件产生的电流脉冲。这个被称为 ＂询问信号”的脉冲沿着传感器内以磁致伸缩材料制造的波导管(Waveguide)以声音的速度运行。当两个磁场相交时，波导管发生磁致伸缩现象，产生一个应变脉冲。这个被称为 ＂返回信号”的脉冲很快便被感测电路探测到。从产生询问信号的 一 刻到返 回信号被控测到所需的时间周期乘以固定的声音速度，我们便能准确的计算出磁铁的位置变化。这个过程是连续不断的，所以每当活动磁铁被带动时，新的位置很快就会被感测出来。由于输出信号是 一 个真正的绝对值，而不是比例的或需要再放大处理的信号，所以不存在信号漂移或变值的情况，更不必象其他类型位移传感器 一 样需要定期重新标定。

2.选用产品NADO拿度位移传感器

       NADO拿度磁致伸缩线性位移传感器，适用于多种不同的工业自动化行业。能够测量长达10米的机械行程。拿度的磁致伸缩线性位移传感器利用非接触技术监察着活动磁铁的位移，由千磁铁和传感器并尤直接接触，因此传感器在及恶劣的工业环境下，如易受油渍、溶液、尘埃或其他的污染，并不构成问题。此外，传感器更能承受高温、高压和高震荡的环境。传感器输出信号为绝对数值，所以假使电源中断重接也不会对数据接收构成问题，更无须重新归回零位。

3.7-200可编程序控制器

(1)系列PLC发展概述

       德国的西门子 (SIEMENS)公司是欧洲最大的电子和电气设备制造商，生产的 SIMATIC 可编程序控制器在欧洲处于领先地位。

(2)统基本构成 SIMATIC S7 -200 系统由硬件和工业软件两大部分构成。

四、改造程序设计窑下窜 一 级报警 ：

程序解读： PLC 开始工作扫描程序 SMO.O 吸合 ，磁致开关测距模拟量经过扩展模块将4 -20MA 的标准仪表信号转化为PLC 十进制 0 -32000。该位在程序中为 AIW O 经移位指令移动至VW4进行比较，在比较之前为了防止偏移在临界点出现反复动作，我们设计了 一 个减法指令 ，当模拟置大于一 级下窜十进制4数值时， M6.0 动作 VW4 进行设定值比较，当达到一级窑窜下窜报警值时，计时器延时10秒后接通一级窑下窜报警输出M2.0, 最后为报警指示灯，当出现报警时该报警电路反复闪烁。

窑下窜二级报警：

窑下窜二级报警程序和 一 级报警程序类似 ，将磁致开关送过来的模拟量转化的 PLC 十进制量与下窜二级报警的设定值做一 个减法运算，该运算结果只要大于十进制值 4 时下窜二级报警的比较条件满足，大千0而小千8000时延时10秒动作。最后为报警指示灯闪烁当报警出现是该报警程序不停的闪烁。

       油系统报警程序包含有两个方面，其 一 是油位，其二是油压。并相应的设计有指示灯报警程序。油位和油压报警在油系统中起了至关重要的作用。整个系统的运转如果有这两个报警中的其中 一 个系统将停止运转 ，直到将此故障排除为止。泵的运行直接取决千A阀和B阀的动作。其中一个阀门动作油泵将开启。下限l和下限2为现场安装的极限开关，当窑窜的运转杆触动到限位开关的时候系统出现报警。

五、结束语

        在系统改造中我们运用了现在运用范围比较广的 PLC 控制，代替了原有的继电器控制，极大的降低了故障率，运用磁致开关测距提高了系统测距的精度同时减少了原来的误报错报，简化了系统布线，使维护简单，并提高了系统的可靠性和技术性能。通过实践证明，我们的改造极大的提高了窑系统的运转率，为企业提供了可观的经济效益。





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