水泥生產(chǎn)線的窯竄系統(tǒng)是水泥回轉(zhuǎn)窯眼體位移偏差的測(cè)距裝置，該裝置在生產(chǎn)線中扮演著及其重要的角色，要求裝置定位準(zhǔn)，誤差小，工作可靠。原有的窯竄測(cè)距采用從丹麥進(jìn)口的機(jī)械限位測(cè)距開(kāi)關(guān)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用年月已經(jīng)有15年，障率已經(jīng)明顯增加，控制回路采用傳統(tǒng)繼電器控制，結(jié)構(gòu)復(fù)雜觸點(diǎn)多，故障率高，可靠性差。綜合上述舊有設(shè)備特征已經(jīng)不符合生產(chǎn)的需求，用磁致伸縮位移傳感器對(duì)其進(jìn)行改造勢(shì)在必行。
一、系統(tǒng)的作用及控制原理
統(tǒng)在水泥生產(chǎn)線中的作用。窯眼體在運(yùn)行的過(guò)程中是做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，運(yùn)行過(guò)程中會(huì)發(fā)生偏移，該偏移我們就稱(chēng)之為窯竄，窯竄在窯眠體運(yùn)行中是不允許的，偏移的結(jié)果就會(huì)造成眠體的漏料，并加劇眠體的變形對(duì)正常生產(chǎn)造成極大危害。窯竄系統(tǒng)的作用在于：對(duì)窯竄的偏差進(jìn)行測(cè)量，然后根據(jù)偏差的具體情況對(duì)窯眼體進(jìn)行矯正。
窯竄系統(tǒng)的測(cè)距裝置及控制原理。開(kāi)關(guān)動(dòng)作波形來(lái)分析控制原理，當(dāng)窯眠體位移五毫米時(shí)，如果是下竄那么Sl. S2開(kāi)關(guān)動(dòng)作接通繼電器回路，啟動(dòng)油泵并且打開(kāi)A閥門(mén)接通油路把窯眠體向上頂，糾正它的偏移。同理向上偏移則S6. S3接通繼電器回路，吸合啟動(dòng)油泵打開(kāi)B閥門(mén)接通油路把窯眠體向下頂，糾正其偏移。超過(guò)十毫米 S4.S7 動(dòng)作接通繼電器回路 ，系統(tǒng)發(fā)出一 級(jí)報(bào)警，超過(guò)十五毫米S5. S8動(dòng)作繼電器動(dòng)作系統(tǒng)發(fā)出二級(jí)報(bào)警。
二、何要對(duì)窯竄系統(tǒng)進(jìn)行改造
1.分析大窯故障率
近年來(lái)窯竄系統(tǒng)故障頻繁，影響了大窯的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，因此我們根據(jù)記錄對(duì)2008年全年電氣原因造成大窯意外停窯的原因進(jìn)行了分類(lèi)統(tǒng)計(jì)，電氣方面影響窯系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的故障率里面有兩個(gè)主要因素，窯竄系統(tǒng)故障和堆取料機(jī)故障，其中又以窯竄系統(tǒng)故障頻率，占了故障率的 40.53% 。由此我們?cè)敿?xì)的分析了窯竄系統(tǒng)故障率較高的癥結(jié)所在，其一 ，測(cè)距裝置采用多達(dá)8對(duì)限位開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用年月時(shí)間較長(zhǎng)引發(fā)開(kāi)關(guān)經(jīng)常誤動(dòng)作或者是不動(dòng)作。該報(bào)警的時(shí)候沒(méi)有報(bào)警，不該報(bào)警的時(shí)候卻產(chǎn)生誤報(bào)。其二，控制回路采用了繼電器控制，其接線多而復(fù)雜，體積大，功耗大，故障率較高，成本較高。以上兩點(diǎn)即為窯竄系統(tǒng)故障率較高的主要原因。
2. 目標(biāo)及其改造可行性分析
目標(biāo)即是降低窯竄系統(tǒng)的故障率，針對(duì)窯竄系統(tǒng)故障率較高的癥結(jié)我們決定對(duì)其測(cè)距裝置以及控制回路進(jìn)行改造?？尚行苑治觯捍胖律炜s線性位移傳感器和 PLC 可編程序控制器的普及運(yùn)用及其在技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)可將原有的設(shè)備取代變?yōu)榭赡?。下面將在方案的確定中對(duì)這兩種裝置進(jìn)行詳細(xì)敘述。
三、系統(tǒng)方案的確定
1.致伸縮（超聲波）位移傳感器工作原理
磁致伸縮的原理并不復(fù)雜，它利用兩個(gè)不同的磁場(chǎng)相交時(shí)產(chǎn)生的 一 個(gè)應(yīng)變脈沖信號(hào)( Start Pluse)然后計(jì)算出這個(gè)信號(hào)被控測(cè)所需的時(shí)間周期，從而換算出準(zhǔn)確的位置。這兩個(gè)磁場(chǎng) 一個(gè)來(lái)自活動(dòng)磁鐵，另一個(gè)則來(lái)自由傳感器的電子部件產(chǎn)生的電流脈沖。這個(gè)被稱(chēng)為 ＂詢(xún)問(wèn)信號(hào)”的脈沖沿著傳感器內(nèi)以磁致伸縮材料制造的波導(dǎo)管(Waveguide)以聲音的速度運(yùn)行。當(dāng)兩個(gè)磁場(chǎng)相交時(shí)，波導(dǎo)管發(fā)生磁致伸縮現(xiàn)象，產(chǎn)生一個(gè)應(yīng)變脈沖。這個(gè)被稱(chēng)為 ＂返回信號(hào)”的脈沖很快便被感測(cè)電路探測(cè)到。從產(chǎn)生詢(xún)問(wèn)信號(hào)的 一 刻到返 回信號(hào)被控測(cè)到所需的時(shí)間周期乘以固定的聲音速度，我們便能準(zhǔn)確的計(jì)算出磁鐵的位置變化。這個(gè)過(guò)程是連續(xù)不斷的，所以每當(dāng)活動(dòng)磁鐵被帶動(dòng)時(shí)，新的位置很快就會(huì)被感測(cè)出來(lái)。由于輸出信號(hào)是 一 個(gè)真正的值，而不是比例的或需要再放大處理的信號(hào)，所以不存在信號(hào)漂移或變值的情況，更不必象其他類(lèi)型位移傳感器 一 樣需要定期重新標(biāo)定。
2.選用產(chǎn)品NADO拿度位移傳感器
NADO拿度磁致伸縮線性位移傳感器，適用于多種不同的工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)。能夠測(cè)量長(zhǎng)達(dá)10米的機(jī)械行程。拿度的磁致伸縮線性位移傳感器利用非接觸技術(shù)監(jiān)察著活動(dòng)磁鐵的位移，由千磁鐵和傳感器并尤直接接觸，因此傳感器在及惡劣的工業(yè)環(huán)境下，如易受油漬、溶液、塵?；蚱渌奈廴荆⒉粯?gòu)成問(wèn)題。此外，傳感器更能承受高溫、高壓和高震蕩的環(huán)境。傳感器輸出信號(hào)為數(shù)值，所以假使電源中斷重接也不會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)接收構(gòu)成問(wèn)題，更無(wú)須重新歸回零位。
3.7-200可編程序控制器
(1)系列PLC發(fā)展概述
德國(guó)的西門(mén)子 (SIEMENS)公司是歐洲的電子和電氣設(shè)備制造商，生產(chǎn)的 SIMATIC 可編程序控制器在歐洲處于地位。
(2)統(tǒng)基本構(gòu)成 SIMATIC S7 -200 系統(tǒng)由硬件和工業(yè)軟件兩大部分構(gòu)成。
四、改造程序設(shè)計(jì)窯下竄 一 級(jí)報(bào)警 ：
程序解讀： PLC 開(kāi)始工作掃描程序 SMO.O 吸合 ，磁致開(kāi)關(guān)測(cè)距模擬量經(jīng)過(guò)擴(kuò)展模塊將4 -20MA 的標(biāo)準(zhǔn)儀表信號(hào)轉(zhuǎn)化為PLC 十進(jìn)制 0 -32000。該位在程序中為 AIW O 經(jīng)移位指令移動(dòng)至VW4進(jìn)行比較，在比較之前為了防止偏移在臨界點(diǎn)出現(xiàn)反復(fù)動(dòng)作，我們?cè)O(shè)計(jì)了 一 個(gè)減法指令 ，當(dāng)模擬置大于一 級(jí)下竄十進(jìn)制4數(shù)值時(shí)， M6.0 動(dòng)作 VW4 進(jìn)行設(shè)定值比較，當(dāng)達(dá)到一級(jí)窯竄下竄報(bào)警值時(shí)，計(jì)時(shí)器延時(shí)10秒后接通一級(jí)窯下竄報(bào)警輸出M2.0, 最后為報(bào)警指示燈，當(dāng)出現(xiàn)報(bào)警時(shí)該報(bào)警電路反復(fù)閃爍。
窯下竄二級(jí)報(bào)警：
窯下竄二級(jí)報(bào)警程序和 一 級(jí)報(bào)警程序類(lèi)似 ，將磁致開(kāi)關(guān)送過(guò)來(lái)的模擬量轉(zhuǎn)化的 PLC 十進(jìn)制量與下竄二級(jí)報(bào)警的設(shè)定值做一 個(gè)減法運(yùn)算，該運(yùn)算結(jié)果只要大于十進(jìn)制值 4 時(shí)下竄二級(jí)報(bào)警的比較條件滿(mǎn)足，大千0而小千8000時(shí)延時(shí)10秒動(dòng)作。最后為報(bào)警指示燈閃爍當(dāng)報(bào)警出現(xiàn)是該報(bào)警程序不停的閃爍。
油系統(tǒng)報(bào)警程序包含有兩個(gè)方面，其 一 是油位，其二是油壓。并相應(yīng)的設(shè)計(jì)有指示燈報(bào)警程序。油位和油壓報(bào)警在油系統(tǒng)中起了至關(guān)重要的作用。整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)如果有這兩個(gè)報(bào)警中的其中 一 個(gè)系統(tǒng)將停止運(yùn)轉(zhuǎn) ，直到將此故障排除為止。泵的運(yùn)行直接取決千A閥和B閥的動(dòng)作。其中一個(gè)閥門(mén)動(dòng)作油泵將開(kāi)啟。下限l和下限2為現(xiàn)場(chǎng)安裝的極限開(kāi)關(guān)，當(dāng)窯竄的運(yùn)轉(zhuǎn)桿觸動(dòng)到限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候系統(tǒng)出現(xiàn)報(bào)警。
五、結(jié)束語(yǔ)
在系統(tǒng)改造中我們運(yùn)用了現(xiàn)在運(yùn)用范圍比較廣的 PLC 控制，代替了原有的繼電器控制，極大的降低了故障率，運(yùn)用磁致開(kāi)關(guān)測(cè)距提高了系統(tǒng)測(cè)距的精度同時(shí)減少了原來(lái)的誤報(bào)錯(cuò)報(bào)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)布線，使維護(hù)簡(jiǎn)單，并提高了系統(tǒng)的可靠性和技術(shù)性能。通過(guò)實(shí)踐證明，我們的改造極大的提高了窯系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)率，為企業(yè)提供了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
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