苯酐包裝線控制系統(tǒng)改造

李忠明

(遼寧石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 錦州 121001)

錦州石化公司年產(chǎn)4萬t苯酐裝置共有3條包裝線，負(fù)責(zé)將來自結(jié)片機(jī)的苯酐物料進(jìn)行自動定量包裝并輸送至碼垛機(jī)組單元，包裝線上任何一個故障都有可能導(dǎo)致整個裝置停車。由于原包裝線控制系統(tǒng)在功能和安全方面存在很多缺陷，再加上受苯酐腐蝕老化嚴(yán)重，經(jīng)常故障停車，直接影響了苯酐的生產(chǎn)能力并給設(shè)備的維護(hù)帶來困難。筆者對該系統(tǒng)進(jìn)行了重新設(shè)計改造，并一次開車成功。

來自結(jié)片機(jī)的苯酐物料進(jìn)入破拱料倉經(jīng)攪拌后進(jìn)入雙螺旋給料機(jī)中。包裝線控制系統(tǒng)啟動后，料門打開，雙螺旋給料機(jī)開始給料，大、小螺旋機(jī)同時工作，當(dāng)加料到達(dá)24kg時，大螺旋機(jī)停止，小螺旋機(jī)繼續(xù)工作。當(dāng)加料到達(dá)24.75kg時，小螺旋機(jī)停止，料門關(guān)閉，在關(guān)閉過程中，給料系統(tǒng)利用小螺旋機(jī)停止后慣性給料，使物料值達(dá)到25kg。操作工將包裝袋手動套入夾袋機(jī)構(gòu)，秤體斗門打開，苯酐經(jīng)過下料斗進(jìn)入包裝袋，然后夾帶機(jī)構(gòu)動作，裝滿苯酐的包裝袋落在立袋輸送機(jī)上，經(jīng)過縫紉機(jī)進(jìn)行封口，經(jīng)過倒帶機(jī)構(gòu)，整形機(jī)構(gòu)后進(jìn)入碼垛機(jī)組單元。

2 包裝線控制系統(tǒng)組成

包裝線控制系統(tǒng)主要由主控柜、現(xiàn)場防爆控制柜和現(xiàn)場儀表組成，控制系統(tǒng)以PLC為核心，由程序檢測控制PLC單元、檢測元件(接近開關(guān)、光電開關(guān))、操作面板、控制元件(電磁閥、接觸器)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)(氣缸、電機(jī))等幾個部分組成，并由F701稱重控制器協(xié)同PLC共同完成定量稱重任務(wù)。

2.1 主控柜

主控柜安裝在苯酐包裝線機(jī)柜間內(nèi)，柜內(nèi)安裝有PLC、電機(jī)保護(hù)開關(guān)、接觸器、變頻器及開關(guān)電源等控制設(shè)備。原1#、2#包裝線控制系統(tǒng)放在一個控制柜內(nèi)，給系統(tǒng)維護(hù)工作增加了難度并降低了系統(tǒng)的安全性、可靠性。改造后1#、2#包裝線控制系統(tǒng)分別放在兩個控制柜內(nèi)，柜內(nèi)增加了照明燈具、軸流風(fēng)扇及保護(hù)地匯流銅排。原PLC供電電源及現(xiàn)場設(shè)備驅(qū)動電源均為220V(AC)，給現(xiàn)場操作及維護(hù)帶來一定的安全隱患，而且原PLC控制點(diǎn)數(shù)沒有冗余，一旦控制IO損壞只能更換整個PLC。改造之后，控制系統(tǒng)PLC選用歐姆龍公司的CPM2A-60CDR-D型產(chǎn)品(供電電源24V(DC))，控制點(diǎn)數(shù)1∶1冗余。接觸器選用施耐德(線圈吸合電壓24V(DC))LC1D09BDC型產(chǎn)品，現(xiàn)場按鈕、指示燈、電磁閥、限位開關(guān)采用明緯NES-150-24型開關(guān)電源供電，增強(qiáng)了設(shè)備運(yùn)行可靠性。電機(jī)保護(hù)開關(guān)選用西門子3VU 13系列斷路器，由于其配備了過電流瞬時脫扣器和反時限延時脫扣器，可以對電機(jī)進(jìn)行過載、短路和斷相保護(hù)。

2.2 現(xiàn)場防爆控制柜

目前防爆控制柜安裝在下料斗和縫紉機(jī)之間，保護(hù)等級為IP54，防止苯酐粉塵進(jìn)入柜內(nèi)腐蝕F701儀表和其他控制器件。現(xiàn)場防爆控制柜上安裝有控制電源開關(guān)、自動運(yùn)行開關(guān)、急停開關(guān)、輸送機(jī)開關(guān)、立袋正反轉(zhuǎn)開關(guān)和手動卸料按鈕，并有設(shè)備各種運(yùn)行狀態(tài)指示燈。在控制柜內(nèi)安裝F701稱重儀表，通過視窗可以觀察F701稱重儀表實(shí)時稱重數(shù)據(jù)和時序狀態(tài)信息。

2.3 現(xiàn)場儀表

包裝線控制系統(tǒng)現(xiàn)場儀表主要由F701稱重控制器、稱重傳感器、傳感器接線盒、電磁閥及接近開關(guān)等組成。F701稱重控制器與3個MTB-50傳感器構(gòu)成稱重控制系統(tǒng)，與PLC進(jìn)行數(shù)字量信號通信，共同完成苯酐定量包裝任務(wù)。

3個稱重傳感器將苯酐物料重量信號轉(zhuǎn)化為毫伏信號送入F701稱重控制器，F(xiàn)701根據(jù)組態(tài)參數(shù)對重量值進(jìn)行檢測判斷。F701啟動后，首先檢測秤體內(nèi)有無余料，如果余料在設(shè)定范圍內(nèi)，粗、中、精給料輸出通道ON，進(jìn)行粗給料：

當(dāng)重量值≥定量設(shè)定值-粗給料設(shè)定值時，粗給料輸出通道OFF;

當(dāng)重量值≥定量設(shè)定值-中給料設(shè)定值時，中給料輸出通道OFF;

當(dāng)重量值≥定量設(shè)定值-精給料設(shè)定值時，精給料輸出通道OFF;

如果此時重量在規(guī)定誤差范圍內(nèi)，F(xiàn)701稱重控制器稱重完成輸出通道ON，否則給出超差信號。

苯酐包裝線采用兩級給料方式，即將中給料設(shè)定值與精給料設(shè)定值設(shè)成一致。苯酐包裝線F701稱重控制儀表組態(tài)參數(shù)為：定量值25kg，粗給料設(shè)定值1kg，精給料和中給料設(shè)定值0.25kg，過量不足設(shè)定值0.05kg。

3 控制系統(tǒng)邏輯

1#、2#苯酐半自動包裝生產(chǎn)線控制邏輯為:自動秤啟動后，PLC給稱重控制器F701控制接口16號啟動輸入端一個2s的脈沖信號，若料斗為空(或料斗內(nèi)物料在3.05kg范圍內(nèi))，F(xiàn)701稱重控制器控制接口輸出端7、9導(dǎo)通，PLC輸出端10CH02點(diǎn)與10CH03點(diǎn)導(dǎo)通，粗加料與精加料電機(jī)同時啟動，電機(jī)帶動螺旋給料裝置旋轉(zhuǎn)，物料落入料斗內(nèi)。

當(dāng)稱重料斗內(nèi)的物料重量達(dá)到24kg時，F(xiàn)701控制接口輸出端7由ON變?yōu)镺FF，9繼續(xù)為ON，PLC 10CH02點(diǎn)OFF,10CH03點(diǎn)ON，精加料電機(jī)繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。

當(dāng)料斗內(nèi)的物料重量達(dá)到24.75kg時，F(xiàn)701控制接口9變?yōu)镺FF，PLC 10CH03點(diǎn)變?yōu)镺FF，精加料電機(jī)停止，料門關(guān)閉(在料門關(guān)閉瞬間利用精加料電機(jī)停止慣性有物料落入料斗中)，F(xiàn)-701啟動比較等待延時定時器，將料斗內(nèi)苯酐實(shí)際重量與預(yù)置點(diǎn)25kg進(jìn)行比較，如實(shí)際重量不在24.95～25.05kg內(nèi)，則F701控制接口10或11端ON,PLC 11CH05點(diǎn)ON，F(xiàn)701操作箱盤面超差指示燈亮，提醒操作工人。無論是否超差，F(xiàn)701控制接口22輸出點(diǎn)ON，PLC輸出端11CH04點(diǎn)ON，F(xiàn)701操作箱盤面秤面指示燈亮，如果夾袋行程開關(guān)動作，PLC 10CH07點(diǎn)ON,夾袋電磁閥動作，1s后，PLC 10CH06點(diǎn)ON,斗門電磁閥動作，3.5s后PLC 10CH 06點(diǎn)OFF，F(xiàn)701再次被啟動，5.5s后PLC 10CH 07點(diǎn)OFF,完成一個稱重循環(huán)過程。

立袋輸送機(jī)正反轉(zhuǎn)功能由變頻器直接控制，縫紉機(jī)電機(jī)一直處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)縫紉機(jī)入口接近開關(guān)得電后，縫紉機(jī)離合器吸和，帶動縫紉機(jī)針往復(fù)運(yùn)動，出口接近開關(guān)得電后，縫紉機(jī)離合器吸和，帶動縫紉機(jī)針往復(fù)運(yùn)動，出口接近開關(guān)失電后，縫紉機(jī)切刀電磁閥得電0.5s。PLC稱重流程如圖1所示。

圖1 PLC稱重流程

4 結(jié)束語

通過改造，將原有的控制柜、PLC、變頻器、現(xiàn)場電磁閥、接近開關(guān)及行程開關(guān)等控制元件進(jìn)行了更換升級，對所有的線路都進(jìn)行了重新鋪設(shè)。現(xiàn)場儀表、現(xiàn)場防爆控制柜、室內(nèi)主控柜構(gòu)成了一套完整的苯酐包裝控制系統(tǒng)。苯酐1#、2#包裝線分兩個機(jī)柜分別控制，提高了生產(chǎn)線運(yùn)行的冗余度，提高了生產(chǎn)效率。避免維護(hù)人員帶電操作，增強(qiáng)了安全性。控制部分功能結(jié)構(gòu)清晰，圖紙與實(shí)際接線一致，減少了維護(hù)難度。現(xiàn)場全部操作箱均采用密封結(jié)構(gòu)，避免了粉塵進(jìn)入腐蝕設(shè)備，延長

了設(shè)備使用壽命。自動秤在粗給料階段，粗精給料電機(jī)同時旋轉(zhuǎn)，增加了稱重速度，解決了大破拱頻繁堵料的問題。延長夾袋器放袋時間，料倉內(nèi)物料完全落在袋中，減少了粉塵外溢。現(xiàn)場增設(shè)防碰撞機(jī)構(gòu)，避免了因料袋碰撞掉在地上的問題。苯酐包裝線控制系統(tǒng)運(yùn)行一年來，性能良好，運(yùn)行穩(wěn)定。