摘 要：针对宁夏某洗煤厂振动筛轴承采用人工加脂，自动化程度低等问题，设计出一套振动筛轴承自动加脂系统。整个过程涉及油路系统的设计、控制系统设计和监控系统设计。提出了基于西门子s7-300plc和ifix上位机监控软件的轴承自动加脂系统。以轴承温度作为判断依据，决定何时加脂。经现场实践表明：此设计提高了自动化，节约了成本，效果良好，有一定的推广作用。
　　关键词：振动筛；轴承；加脂系统；plc；ifix
　　1 引言
　　振动筛是广泛应用于煤炭、化工、冶金、港口、水利、电力等行业的重要设备，以完成各种不同的工艺过程。在煤炭行业的选煤厂和筛选厂中，筛分作业主要应用于原煤准备和产品处理上，在实现煤炭资源的合理利用、保护环境及为煤炭企业创造经济效益等方面，发挥着重要的作用[1]。振动筛在洗煤厂使用过程中，轴承容易发热，从而影响了振动筛的使用寿命，这也成为振动筛使用寿命的瓶颈问题，也是国内振动筛生产厂家和用户多年来普遍头疼的问题。究其原因可能有以下两种：一、轴承内圈承受恒定的离心力，而外圈载荷呈脉动循环变化，故载荷大，容易发热。二、洗煤厂现场环境恶劣，空气中粉尘多，环境潮湿。
　　以往的解决方案是洗煤厂进行人工注脂，工作繁重，每48小时就需要加润滑脂一次，润滑事故较多，零部件得不到可靠的润滑保证而早期损坏。自动化程度稍高一点的洗煤厂，添加了轴承温度检测系统，通过监测轴承温度变化来确定添加润滑油添加时间。使用专门人员来维护设备，给企业增加了成本。有些振动筛制造商为了提高产品声誉，选用国外优质耐热轴承，但价格不菲。洗煤厂中工序相对于复杂，振动筛一旦出现问题，全厂都会受到影响，这对企业的生产效率产生了很大的影响。基于以上原因，设计出一套提高轴承润滑系统的方案是很有必要的。
　　2 方案设计
　　宁夏某洗煤厂的三台振动筛轴承由一台加脂站加脂。由于使用二硫化钼润滑脂，其粘性很大，因此采用吸脂，然后压脂的过程给振动筛轴承加脂。洗煤厂整个自动化系统采用s7-400作为主控制器，分布式i/o模块et200挂在现场总线profibus-dp上。轴承温度控制系统以西门子s7-300系列plc作为控制器，如图1所示，使用模拟量输入模块sm331模块对轴承温度进行检测，由于洗煤厂其他控制系统的上位机采用ifix，因此加脂系统也采用ifix对控制现场进行监视。
　　3 液压系统的设计
　　压缩后的空气通过气源调节装置后，如图2所示，由两位四通电磁换向阀启动气缸定量泵，电磁阀1的方向决定气缸定量泵是吸取润滑脂，还是挤压润滑脂，当电磁阀1位置如图所示时，润滑油脂就通过电磁阀3、电磁阀4和电磁阀5分别注入三台振动筛的润滑部位。当油路发生堵塞时，压力继电器动作，通过 plc给出油路堵塞信号，电磁阀2动作，关闭气压源，气缸定量泵停止工作[2]。四台筛机根据运行时间及工作状况，既可同时加脂，也可分别加脂。手动发用于应急处理，如停电，或者电磁阀失灵等情况。
　　4 plc硬件组态及程序设计
　　4.1 plc硬件设计
　　s7-300系列plc是西门子公司较新开发中型plc，在工控领域应用中占有重要地位。它的软硬件功能强大，系统配置方便，各种模块安装方便，系统带有强大的 profibus现场总线接口及mpi 接口，可以与外部设备进行通信，一推向市场就在各行各业得到了广泛应用。现在，基于s7-300的控制网络技术已经逐渐形成自己的特色，被越来越多的人所采用，其自带的组态功能对plc控制系统网络的构建具有指导意义。因此设计中选择s7-300plc作为主站来组建整个通讯网络。因此整个系统使用西门子s7-300系列plc，使用315-2 dp型cpu，ai8x12bit、di16xdc24v、di16xdc24v模块作为i/o输入输出模块[3]。整个系统作为一个小站点独立出来，并采用profibus-dp联网，给整个系统的设计带来了很大的方便。
　　4.2 主控程序的设计
　　根据控制系统的工作原理，控制系统流程图如图3所示。plc上电后，首先调用ob100对各个变量进行初始化。然后判断系统压力是否正常，如果不正常，则产生报警，关闭总电磁阀2，然后关闭振动筛。如果系统压力正常，则打开总电磁阀2。然后检查气缸限位开关，其主要目的是确定润滑脂缸中是否有润滑脂，若已经压完，碰到行程开关2，则换向吸脂，当碰到行程开关1，说明吸脂完成，换向压脂。通过现场采集的轴承温度，决定是否要加注润滑脂，

计时确定加注时间。关闭时间控制主要解决轴承加油后短时间内温度急剧上升问题，为了避免反复加油，润滑过度，浪费润滑油。
　　采集振动筛的温度，调用fc105（scale）功能接受一个整型值（in），并将其转换为以工程单位表示的介于下限和上限（lo_lim和hi_lim）之间的实型值。将结果写入out。这样就把变送器的4-20ma信号转化成对应的温度值，温度限制为0-150摄氏度：
　　在系统压力正常前提下，当采集温度值大于给定值时，接通给每个振动筛加脂的电磁阀并延时5分钟（可通过调节时间长短来调节加油量）。针对刚加过脂出现的轴承温度上升现象，设计了加完油后两小时内加脂阀不允许打开程序，从而防止了过加脂导致轴承温度上升的问题。程序如下所示：
　　5 上位机监控画面的设计
　　ifix软件是美国intellution公司（现已被通用公司收购）于2000年推出的工业界第一套完全集成组件对象的自动化软件。它以直观的界面把所有的系统组件都集成在一个单独的开发环境中，具有微软界面风格。无论是开发程序、安全组态、数据库访问，都可以在这一平台中完成，甚至直接嵌入ole应用程序，并编辑该文档而不离开这一平台。该人机交互平台特有的动画向导，智能图符生成向导等强大的图形工具方便了系统开发，标签组编辑器大量节省系统开发时间，并且内置了易学易用的vba 这一计算机语言系统，使得无论是控制系统的设计人员，还是应用人员都能很快上手。由于具有很好的开放性、安全性以及扩展性，成为了工业自动化领域最流行的工控组态软件之一[4]。 　本洗煤厂其它控制系统上位机已经使用ifix软件，并通过工业以太网与其它主站连接。由于ifix具有很好的开放性，可以单独设计振动筛轴承油温监控界面，然后把设计好的监控界面放入现有系统ifix的pic文件夹下，打开系统，刷新画面，就可以看到新添加的画面已经添加进来了。然后对系统配置，数据库，画面，报警等稍作修改，便可完成对油温控制的添加。
　　ifix不需要用特别的硬件来获得数据，而是通过i/o驱动器。数据管理包括通过扫描、报警和控制程序从驱动程序映像列表中读取数据，对数据进行处理，再将数据传送到过程数据库以及从内部数据库访问函数、读取数据，并传达到需要的应用中等功能，如图4所示。ifix的i/o驱动种类齐全，由于本系统控制器采用西门子公司的，因此选取与之对应的i/o驱动器s7a[5]，如图5所示。通过对s7a驱动器的组态修改，最终完成调试。
　　6 结论
　　加脂系统改造后，设备实现了自动动态润滑，润滑方法更加科学合理。采用自动加脂系统，不仅有效的解决了洗煤厂振动筛轴承因加脂不及时，或加脂过多而出现的轴承温度过高，烧坏等现象，显著地提高了轴承的使用寿命，提高了振动筛运行的安全性和可靠性，为洗煤厂节约了成本。而且降低了工人的劳动强度，由之前的48小时加脂一次，改为两周现场巡检一次。但在提高了自动化，延长了轴承寿命的同时，也存在一些问题，轴承仍属于频繁更换的大型器件，测温元器件，加油管路的存在，使更换轴承变的复杂，如果采用无线传输方式构建传感器网络，相信会收到更好的效果。
　　[参考文献]
　　[1]刘芒果，刘瑞国，刘春峰.浅谈煤用振动筛的现状和发展趋势[j].煤矿机械，2010，31（08）：5-7.
　　[2]杨小权，郑均笛.大柳塔选煤厂实现多台设备集中润滑的实践[j].煤炭加工与综合利用，2004（1）：21-22.
　　[3]廖长初.s7-300/400plc应用技术[m].北京：机械工业出版社，2012：10-139.
　　[4]杨树.ifix工控组态软件在电厂化水处理控制系统改造中的应用[j].四川电力技术，2006（1）：56-60.
　　[5]ge fanuc international，inc proficy hmi/scada ifix 154学生手册.ge fanuc自动化.2001.