雷管裝配線自動分送控制系統的優化設計

摘要：雷管裝配線是雷管生產中勞動力較密集、手工作業較多、安全保障度較低的流水線，如何提高裝配線自動化程度，確保裝配生產線的本質安全水平，是我國民爆行業及雷管生產企業的發展要求。文章僅就裝配線產品傳遞的自動分送系統之優化設計做一研究，就其系統設計方案、控制架構以及各功能模塊的編程要點和安保措施進行闡述。

關鍵詞：雷管裝配線；自動分送控制系統；民爆行業；雷管生產企業

中圖分類號：TP278 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）28-0026-02

1 概述

目前國內的絕大多數雷管裝配線在生產過程中產品的傳送都采用人工傳遞，生產線人員密集、勞動強度大、技術落后、工效低，且由于人員與危險品直接接觸、傳遞和操作，非常容易造成操作工的傷亡事件。

根據國家工信部《關于民用爆炸物品行業技術進步的指導意見》（2010年227號）及《關于加強工業雷管安全生產基礎條件建設的指導意見》（2011年431號）精神，國家鼓勵支持自動化、人機隔離、危險品自動傳送、自動檢測、自動裝藥等自動化生產組線模式的雷管自動裝填線和自動雷管裝配線。自動裝配線第一期目標就是要實現在防護隔斷內的自動分送，并且限期逐步淘汰落后的生產線。因此，擁有高效安全自動分送系統的雷管裝配線的開發應用前景廣闊。

2 系統功能及要求

2.1 本質安全

全聯鎖、防殉爆，安全、高效輸送所有產品；系統全線不積模。

2.2 智能控制

能自動檢索、識別各工位人員有無在線、有無積模情況，智能有序組織輸送；為提高工效，輸送產品要做到連續不間斷化輸送；工位進模、出模任何情況無干涉；分送系統應有自檢功能，維修人員可根據觸摸屏顯示的故障信息及時進行處理或檢修。

3 系統設計

3.1 系統組成

根據用戶產能及要求的不同，雷管裝配線一般包含16～20個卡口工序及相應數量的排模（或導通排模）工位、編碼工位和收集工位等，自動分送系統安裝在防護抗爆裝甲內，由上下兩根輸送皮帶、各工位防殉爆門以及進出推送氣缸組成。上層皮帶正向分送雷管，逆向將空模送回；下層皮帶將普驗排模后的產品送往編碼工位；編碼后的產品分送給后續的6～8個收集工位。

3.2 控制系統的總體結構

控制系統由工業控制計算機、控制室主站PLC、現場各從站PLC、現場觸摸屏、CC-LINK現場總線以及各式傳感器組成。

針對民爆行業易燃、易爆的特殊性及安全考慮，雷管自動裝配線執行器件采用全氣動元件，電-氣變換元件采用隔離安裝的電磁換向閥及閥組，控制系統采用分布式控制系統。現場控制采用多個可編程控制器（PLC）分別控制自動分模、自動分配傳送、自動回送空模、自動送成品、自動編碼及卡口和自動分配收集。現場配裝有觸摸屏供現場調試及故障報警顯示用。現場各PLC作為從站與控制室主站間通過現場總線進行通訊和數據傳送。控制室配有上位工控機負責監控生產情況并可管理打印生產報表；控制室配有應急UPS，可供停電后續電半小時以上，以便于停電后的應急處理及不間斷連續的實時錄像監控。

3.3 現場總線

由于CC-LINK是個擁有廣泛的多廠商設備使用環境的高性能網絡，而且取得了ISO 15745-5標準和中國國家推薦標準GB/T19760-2008，所以系統選用了三菱的CC-LINK現場總線。

3.4 控制室總站

總站選用三菱高性能Q系列PLC掛帶QJ61BT11N主站智能模塊做主站。主站程序分兩部分，包括控制室操作程序和與各從站聯系的通訊程序。

主站要做必要的參數設置：PLC參數設置；網絡參數設置；從站信息設置；主站開關設置。

3.5 現場從站

3.5.1 從站硬件組成。考慮到民爆產品生產的特殊性、現場I/O量太多以及以后維修調試的方便，系統沒有選用遠程I/O模塊做遠程I/O站，而是選用PLC做遠程設備站。這樣的遠程設備站組成的現場控制網，即使一個站出現故障，也不影響其他站的運行，最大限度降低系統風險。同時，調試時也可對單個從站進行調試，簡化了現場調試。

從站選用FX2N系列可編程控制器掛帶FX2N-32CCL從站接口模塊做現場工序控制，觸摸屏用于運行顯示和現場調試。從站程序包含工序主程序、與主站

聯系的通訊程序以及與觸摸屏鏈接的控制程序。

3.5.2 各從站的編程要點：

自動分模的編程要點：正常狀態下交替分模；帶有自檢功能，檢測發現任何一邊10個工位都不需模（或滿模），則轉為單邊供模；檢測到兩邊20個工位不需模（或滿模）狀態，則暫停分模；任一工位需模（或處于無模狀態），自動識別并及時恢復分送模；產量的自動采集；防積模和積模報警。

自動配送的編程要點：雷管自動分配傳送到各有需求的卡口卡腰工位，無需求的不配送；輸送效率要高；工位上班首次配送根據接收到的各工位需模信號先后順序排序，順序配送；工位等待模未取走，不配送；不積模，不產生在線沖突；對各工位的信息實施即時采集、實時處理；允許生產中途加入排序或撤離排序（即中途允許增加或減少在線生產人員），系統會自動識別、自動調整對列；所有隔門均自動聯鎖，以確保不集模和防殉爆功能。

空模回送的編程要點：出模設有自動檢測出模口過模的功能，能自動避讓路過的其他模子；通往運輸皮帶出模口設計有防止殉爆的聯鎖門，探測區有模路過不開門，一方面避免模子打架，另一方面可有效避免殉爆的發生。

成品模出模的編程要點：成品模出模設有自動檢測出模口過模的功能，能自動避讓路過的其他模子；通往運輸皮帶出模口設計有防殉爆聯鎖門，探測區有模路過不開門，一方面避免模子打架，另一方面可有效避免殉爆的發生；根據打碼的快慢自動調節成品出模的速度。

卡口（卡腰）的編程要點：能自動精確檢測雷管到位情況，不誤卡，能有效避免誤卡引起的爆炸現象；卡腰、卡口進出模均設有聯鎖門，確保卡合動作前聯鎖門處于關閉狀態；不積模，每個卡腰、卡口工位始終不超過一模。

3.6 自動分送系統的監控

控制室的監控顯示包含兩項內容：一是現場監控視頻畫面顯示；二是現場組態控制畫面。

組態控制畫面包含以下內容：各工位運行狀況、各種報警畫面信息及產量情況顯示等。

4 結語

自動分送系統在新建雷管生產線上應用后，運行非常好，也得到用戶的好評和充分肯定。相信隨著今后自動卡口機、自動排模機和自動裝盒機的推出，全自動雷管裝配線的問世也一定為期不遠。

參考文獻

[1] 民爆器材工程設計安全規范（GB50089-2007）[S].

[2] 工業和信息化部關于民用爆炸物品行業技術進步的指導意見（工信部安[2010]227號）[S].

[3] 民用爆破器材工廠安全評價導則（WJ9048-2005）[S].

作者簡介：陶學軍（1964-），男，湖南安化人，湖南長斧眾和科技有限公司工程師，研究方向：自動化。

（責任編輯：周加轉）