增加應急自動掰斷裝置杜絕應急切割區碎玻璃

陳文學

摘要：本文總結了為減少或杜絕在冷端應急切割區產生大量的碎玻璃，降低切割操作人員的勞動強度與人生傷害的風險，在應急切割后增加自動掰斷裝置，分析和實施的技術過程。

關鍵詞：應急掰斷；PLC程序；HMI

1此項技術改造的背景：

浮法線在啟用應急落板廢棄玻璃時，用應急切割刀在玻璃產品上劃出切痕，在落板輥道處，通過落板輥道的傾角，利用玻璃的自重來自行掰斷，落入破碎機。但在實際生產過程中存在以下問題：1、在切割后只靠玻璃自重來自行掰斷，由于玻璃連接處支撐力的存在，會抵消部分重力，玻璃繼續向后運行，直到支撐力無法抵消重力的時候，玻璃斷裂，此時玻璃的絕大部分處于懸空狀態，玻璃板絕大部分的重力會使玻璃以較快的加速度下落，砸在落板輥道上，造成產生大量的碎玻璃散落在設備周圍。2、另外，應急切割刀的開啟，除了開啟切割功能外，一個必要條件是必須有BOTIERO的“應急切割使能信號”，這個信號可以防止由于誤操作，或人為破壞造成的應急切割刀切割良品玻璃。這個信號在程序上是由應急落板控制的，也就是應急落板落下后才能啟動以及切割刀。這個保障措施也帶來了一些不便，使應急落板落下前，無法啟動應急切割刀先切一刀，這樣只靠落板落下時的機械打壓，使落板落下時也產生了部分碎玻璃散落在設備周圍。

由于這些原因使每次落板時設備周圍都產生了大量的碎玻璃，切割人員要一直清理，即增加了勞動強度，又增加了不安全因素，甚至曾經出現過由于清碎玻璃的過程中不慎將工具掉入玻璃斗中，造成破碎機損壞的事故。為此我們通過設備技術改造來改變現狀，基本解決碎玻璃散落的問題。

2問題解決思路：

要減少碎玻璃的產生，第一就是要降低玻璃落到落板輥道上的速度，玻璃以較慢的速度接觸落板，就可以保持完整。要實現低速下落就要使玻璃下落的位置前移，如果在玻璃提前被掰斷，則玻璃連接處的支撐力就不存在了，只要掰斷的玻璃中心過了斜坡支撐點，玻璃就開始下落，而此時玻璃中心剛過支撐點，所受的向下力很小，加速度也就很小，就可以實現低速著陸，不產生碎玻璃。所以解決問題的關鍵是“提前掰斷”；另外為使應急切割完全受控，我們增加控制柜的控制電路中增加了開關裝置SWl來旁路BOTTERO的“切割使能”信號，做到需要時就可以切割，減少碎玻璃的產生。

3機械設計：

從機械方面的功能實現，主要是在應急切割后，地面上固定一對氣缸，氣缸桿支撐一橫向掰斷桿，氣缸的上下氣門連接在一個兩位五通電磁閥YV1上，由YV1同時控制兩個氣缸的上下動作，實現掰斷桿上頂掰斷玻璃的功能。

4電氣設計思路：主要有三方面的工作：

4.1硬件控制電路的設計和安裝（電氣控制圖如圖所示）

4.1.1功能實現：

主要是利用應急切割橋的PLC輸出控制信號Y13來控制繼電器KA24線圈的動作，來達到控制控制電磁閥YV1動作的目的，使掰斷裝置的汽缸上頂，實現掰斷功能。主回路中電磁閥YV1是否得電動作，主要靠繼電器KA24的常開觸點來實現。繼電器KA24的線圈是否得電，要靠控制回路中的PLC輸出點Y13輸出0V來實現。

4.1.2實際的電路設計過程中存在一些附加問題：

主要是由于本次增加的掰斷裝置的機械、電氣都是利用CRT時期廢舊備件，所以備件的選型上存在著局限性，譬如所能找到的電磁閥只有AC110V的，所以在主回路上我們必須要加220V轉110V的變壓器。又譬如PLC輸出上的電路設計，通過網上查閱資料，我了解到應急切割所用的FATEK公司的PLC，它的輸出點在有輸出時，輸出點Y本身并不輸出電壓，而是相當于把此輸出點Y和此輸出點所聯系的公用點C接通，此公用點C接什么電壓，Y就輸出什么電壓。我們不但要把Y13接到繼電器KA24的線圈上A2，我們還要把Y13的公用點C12接到DC 0V上，這樣才能和KA24的線圈上A1上的DC24V構成回路，實現對KA24的控制。

4.1.3

安全保護方面的設計：由于本次增加的掰斷裝置是在應急切割的控制系統的基礎上增加而成，所以硬件設計首先要保證掰斷裝置的任何問題都不能影響重點設備——應急切割橋的正常使用，在此基礎上實現掰斷功能。本著這個思想，首先我們在電源的選擇上，把掰斷裝置主回路的電源單獨使用一個單P空氣開關QF6，保證即使掰斷裝置控制系統即使出現短路問題，只會自己跳閘，不影響應急切割橋的控制系統電源。其次考慮到掰斷裝置所處的位置環境有可能會出現較多碎玻璃，存在割傷控制電磁閥電纜的問題，我們在控制柜內加裝了雙路的帶保險端子排，如果現場電纜被割傷短路，此端子內的保險可熔斷，起到保護作用變壓器的作用，而且熔斷后指示燈會亮，便于查找故障。

4.2 PLC控制程序的設計和調試

PLC控制程序的思路：玻璃能否被順利掰斷，掰斷的質量的優劣，從控制方面考慮最重要的因素是掰斷裝置上頂時機。由于應急切割橋和掰斷裝置安裝后，它們的位置就固定了，也就是說從切割到掰斷的距離是固定的，但是玻璃的拉引速度在生產不同的產品時是不同的，那么就決定了從切割到掰斷的時間是可變的，而掰斷裝置上頂時機是程序控制最重要的環節。

4.2.1掰斷的上頂時機要滿足兩個要素：a、有合適的參照時間點；b、與參照時間點的時間差是可調的。首在參照時間點上，可供我們選擇的有：“切割刀落刀”、“切割刀抬刀”、“變頻器正轉”、“變頻器反轉”、“終點接近開關”等信號，綜合考慮信號的時間上固定性、程序的健壯性后，我選擇了“終點接近開關”信號作為參考時間點。其次是時間段要可調節，為此我把計時器T5命令的計時值用變量R21替代，實現延時長度可調。

4.2.2考慮到氣缸行程、不同玻璃厚度等因素，我認為掰裝置的上頂時問長度，也應該是可變的，以滿足不同工藝條件下的要求，為此我在決定上頂時長的計時器命令T6的值也采用了變量R22來替代。

4.2.3考慮到掰斷功能的易用性和實際需求，我還在程序中增加了掰斷功能啟用和關閉的判斷位S16，來能夠讓操作人員隨時根據不同工藝需要開關此功能。

4.3 HMIX機接口界面的設計及與PLC程序的聯系

要實現功能的易用性，只有控制程序還不行，不可能每次讓電氣人員連上PLC來調整相關參數，所以我們借用了應急切割橋的HMI觸摸屏，通過功能組態，增加了“切割到掰斷時間”、“掰斷上頂時間”、“掰斷開啟/關閉”等參數調整項，并與PLC程序的相關變量和控制為關聯。實現了直觀、簡單、明了的調整掰斷參數的功能。

5設計安裝的總結：

本次技改，完全利用CRT時期的廢舊元器件和現有設備的富余量，在完全沒有經濟投入的情況下實現了良好的功能目的，通過換板時的試用，已經驗證了其實用的功能，也得到了冷端切割人員的好評。我們在電氣方面通過硬件控制電路的、PLC控制程序、HMI人機接口的設計，實現了三方面的設計要求：1、功能完善；2、操作方便；3、安全可靠。