接近开关在除尘器输灰系统中的应用

1、论文题目论文题目 接近开关在除尘器输灰系统中的应用 姓 名 段 奉 彬 指导教师 吴钦勇 职称 工程师 完成日期 2013 年 9 月 15 日接近开关在除尘器输灰系统中的应用接近开关在除尘器输灰系统中的应用段奉彬（上海宝冶集团机动分公司宁钢项目部）2013 年 9 月摘摘 要要介绍了宁波钢铁炼钢厂辅原料除尘器输灰系统在增加了断链保护功能的实例。通过对输灰系统增加接近开关及 PLC 程序修改的技术分析和试验验证，表明在除尘器输灰系统增加断链保护功能后，使得设备的故障率和维护成本降低，提高设备同步运转率。关键词：关键词：除尘器输灰系统；断链保护；接近开关；PLC目目 录录1引言.12总体设计.2

2、3硬件设计.33.1 主控制系统.33.2 信号检测元件.34.1 总体程序流程图.44.1.1 断链保护的时间确定.44.1.2 S_ODT 接通延时定时器.44.1.3 SR 复位优先型 SR 双稳态触发器.54.1.4 写入程序.55制作和调试.75.1 现场安装调试.86结论.9致 谢.10参考文献.11附录 1 系统实物图.12宁波市维修电工国家职业技能鉴定所技师课题设计（论文） - 0 -1 1引言引言宁波钢铁除尘器的输灰系统普遍采用刮板机输送、螺旋铰刀输送的方式进行排灰，刮板机排灰方式具有：输灰量大、耐磨性强度较高、密封性强、调节方便等优点，同时也有：不宜长距离输送、易发生掉链、

3、跳链事故；消耗钢材多，成本大等缺点。目前宁钢使用的刮板机输送工作方式的故障主要表现在掉链、跳链及拉断链条事故，此类事故有不确定性，出现故障后给检修带来极大的压力：一方面刮板机断链之后减速机可能还在工作，造成其他刮板链被拉断烧毁减速机和电机，而另一方面因后一级刮板机故障导致前面一级刮板机没有停止并继续送灰，致其他刮板机全部堵死或者拉断链条。2012 年辅原料除尘输灰系统故障一共 22 起，其中因小故障导致事故扩大化达到 10 起，大约占 45%左右。辅原料除尘器的输灰系统由卸灰阀、刮板机和斗提机组成，工作流程为：自动启动斗提机启动刮板机启动1 号卸灰阀启动1 号卸灰阀停止、2 号卸灰阀启动2 号

4、卸灰阀停止、3 号卸灰阀启动3 号卸灰阀停止刮板机停止斗提机停止，40 分钟后再次自动启动。为了更好的保护设备和节约设备维护成本，通过对宁钢现场实际情况分析相结合得出在斗提机和刮板机的尾轮轴上增加一个接近开关以保护设备，以下是设计实例：宁波市维修电工国家职业技能鉴定所技师课题设计（论文） - 1 -2 2总体设计总体设计在斗提机和刮板机的机尾安装一个接近开关并把信号接入除尘器输灰系统PLC，当输灰系统自动启动时，斗提机先开启，安装在斗提机尾部的接近开关工作并把送入 PLC，在 PLC 程序增加一个检测周期，列如：在 10 秒内没有检测到接近开关信号将停止斗提机；刮板机也是根据同样的工作原理。

5、当接近开关在检测周期没有检测到信号时，将发出一个输灰故障信号在电气室操作面板上显示。故障处理结束，按下复位按钮重新启动输灰系统。改造的备件及材料如 图 2-1 所示：图 2-1 改造需要的备件及材料备件名称备件型号单位数量备注接近开关Bi5-M18-AP6X个2编程器笔记本电脑台1电缆4*1.5 带屏蔽层米60CPU 6ES7 314-1AG13-0AB0 米12通讯模块6ES7 343-1EX20-0XE0米20电源6ES7 307-1EA00-0AA0个1数字量输入模块6ES7 321-1BL00-0AA0块1数字量输出模块6ES7 322-1BL00-0AA0块1指示灯XB7 EVMD4

6、LC个1按钮个1宁波市维修电工国家职业技能鉴定所技师课题设计（论文） - 2 -3 3硬件设计硬件设计3.1 主控制系统辅原料除尘器输灰控制系统主要使用西门子公司的 S7 300 系列，S7 300 系列是德国西门子公司生产的可编程序控制器(PLC)系列产品之一。其模块化结构、易于实现分布式的配置以及性价比高、电磁兼容性强、抗震动冲击性能好，使其在广泛的工业控制领域中，成为一种既经济又切合实际的解决方案，其主要组成部分有：CPU、现场控制站（I/O 站） 、数据通讯系统、人机接口单元（操作员站 OPS、工程师站 ENS） 、机柜、电源等组成。系统具备开放的体系结构，可以提供多层开放数据接口。硬

7、件系统在恶劣的工业现场具有高度的可靠性、维修方便、工艺先进。底层汉化的软件平台具备强大的处理功能，并提供方便的组态复杂控制系统的能力与用户自主开发专用高级控制算法的支持能力；易于组态，易于使用。支持多种现场总线标准以便适应未来的扩充需要1。3.2 信号检测元件 现场断链信号的检测使用的接近开关选用图尔克公司的电容式接近开关，它具有结构简单、灵敏度高、分辨力高，能感受 0.01m 甚至更小的位移、无反作用力、动态响应好、能实现非接触测量、能在恶劣环境下工作等优点，这种开关的测量通常是构成电容器的一个极板，而另一个极板是开关的外壳。这个外壳在测量过程中通常是接地或与设备的机壳相连接。当有物体移向接

8、近开关时，不论它是否为导体，由于它的接近，总要使电容的介电常数发生变化，从而使电容量发生变化，使得和测量头相连的电路状态也随之发生变化，由此便可控制开关的接通或断开。这种接近开关检测的对象，不限于导体，可以绝缘的液体或粉状物等。宁波市维修电工国家职业技能鉴定所技师课题设计（论文） - 3 - 4 4软件设计软件设计4.1 总体程序流程图整个系统的总体程序设计为：当输灰系统自动开启时斗提机先启动，同时斗提机的断链保护信号投入，当PLC在一定时间内没有接收到信号或者一直有信号时都将会使斗提机电机停止工作，待现场确认后复位才能启动输灰系统。如果斗提机正常运行那么刮板机将启动，同样的原理当PLC在一定

9、时间没有接收到信号或者一直有信号时也将会使刮板机电机停止工作同时停止斗提机电机，输灰系统停机，待现场确认后复位才能启动输灰系统统。此程序需用到S_ODT 接通延时定时器和SR复位优先型SR双稳态触发器。4.1.1 断链保护的时间确定经现场确认辅原料除尘输灰系统斗提机的尾部轴承旋转一周的时间是8S，程序设置时间为10S，刮板机尾部轴承旋转一周的的时间为17S，程序设置为20S。4.1.2 S_ODT 接通延时定时器 接通延时定时器的工作原理为：输入信号为1，定时器开始计时此时输出为0；计时时间到，输出为1。计时时间到后，若输入信号断开，则定时器输出为0。如在计时时间未到时，输入信号变为0，则定时

10、器停止计时。如图4-2所示：图4-2 接通延时定时器 当I0.0为1并且M0.2为0时，T0开始倒数10S后Q点输出，直到I0.0为0或者M0.2为1时停止输出。宁波市维修电工国家职业技能鉴定所技师课题设计（论文） - 4 -4.1.3 SR 复位优先型 SR 双稳态触发器如果S输入端的信号状态为1，R输入端的信号状态为0，则置位SR (复位优先型SR双稳态触发器)。否则，如果S输入端的信号状态为0，R输入端的信号状态为1，则复位触发器。如果两个输入端的RLO状态均为1，则指令的执行顺序是最重要的。SR触发器先在指定执行置位指令，然后执行复位指令，以使该地址在执行余下的程序扫描过程中保持复位状

11、态。只有在RLO为1时，才会执行S (置位)和R (复位)指令。这些指令不受RLO0的影响，指令中指定的地址保持不变。4.1.4 写入程序1、断链保护程序断链保护主程序，如图4-4 断链保护程序：宁波市维修电工国家职业技能鉴定所技师课题设计（论文） - 5 -图4-4 断链保护程序图4-4中上图为斗提机的断链保护主程序：I2.7为现场接近开关信号，当I2.7在10S之内没有或者一直接收到现场信号将会输出给M19.2，直到I2.3接收到信号才能重新启动。下图为刮板机的断链保护主程序：I6.7为现场接近开关信号，当I6.7在20S之内没有或者在10S内一直接收到现场信号将会输出给M19.1，直到I

12、2.3接收到信号才能重新启动。2、故障报警信号程序如图4-5 故障报警信号程序图图4-5 故障报警程序图宁波市维修电工国家职业技能鉴定所技师课题设计（论文） - 6 -图4-5中当M19.1或者M19.2任一信号为1时，则输出给Q11.7显示故障报警信号。如果图4-4中的I2.3为1时报警解除。3、斗提机和刮板机启动输出程序确定斗提机的启动输出线圈地址：Q8.4,刮板机启动输出线圈地址：Q8.3，把M19.1和M19.2的常闭信号分别加入斗提机和刮板机启动程序，如图4-6 斗提机和刮板机启动输出程序图：图4-6 斗提机和刮板机启动输出程序图 整个控制系统的程序编写完成。需要注意的是斗提机发生故

13、障停机时应自动停止刮板机，这样能有效的减少输灰系统故障的扩大化。宁波市维修电工国家职业技能鉴定所技师课题设计（论文） - 7 - 5 5制作和调试制作和调试5.1 现场安装调试 现场安装整体示意图如图 5-1 辅原料除尘输灰系统安装断链保护示意图 灰仓灰仓灰仓刮板机斗提机接近开关安装位置电机电机接近开关安装位置辅原料除尘输灰系统安装断链保护简单示意图图 5-1 辅原料除尘输灰系统安装断链保护示意图 接近开关 Bi5-M18-AP6X 的安装螺纹大小为 18mm，如图 5-2 接近开关示意图： 事先在斗提机、刮板机尾部轴承挡板出开一个20mm 的安装孔，同时应注意接近开关的最大检测距离为 5mm

14、，所以在安装时应事先测量好距离再进行程序调试2。 宁波市维修电工国家职业技能鉴定所技师课题设计（论文） - 8 - 6 6结论结论本方案是根据现场的控制流程和根据现场工艺需要进行的设计。修改后设备运行 10 天，没有进行长时间的测试，有待在以后的生产中不断摸索提高。宁波市维修电工国家职业技能鉴定所技师课题设计（论文） - 9 - 致致 谢谢此项工程已于 2013 年 9 月基本完成，感谢关心、支持过我的领导与合作过的同事，他们在我工作、进修培训过程中给予了很大的帮助。本文能够成功地完成，要特别感谢炼钢厂转炉仪电股吴钦勇的细心指导，诚挚感谢本文参考和引用的各位文献作者宁波市维修电工国家职业技能鉴定所技师课题设计（论文） - 10 - 参考文献参考文献1 饶崇林，PLC 的选型参考J.仪器仪表用户 2002 第 3 期2 刘艳彬 马振军 王玉存. 西门子 STEP7 程序模拟调试系统J. 冶金丛刊 2005 第 5 期3 秦绪平. S7-300400PLC 定时器的扩展 J. 机床电器 2009 第 5 期 4 朱宁,周润德,羊性滋.CMOS 组合逻辑电路的功耗分析研究J.清华大学学报,1998，9，38(9):3235.5 S7300-400(LAD)编程手册M.2004 年 1 月版6 张凤珊电气控制及可编程序控制器2 版 M北京: 中国轻工业出版社，20037 李道霖电气控制与