密煉機熱電偶故障PLC程序設計

邱厚傳 張健

摘 要：密煉機檢測膠料溫度的熱電偶或熱電偶線路發生故障，就會造成膠料溫升過高，而橡膠又屬于低燃點易燃物品，溫升過高的膠料一旦遇到空氣就會立即燃燒，且不易被撲滅，如果引起火災將會產生更大的損失。通過PLC程序設計解決熱電偶斷路、短路，引起膠料超溫的問題。

關鍵詞：密煉機；熱電偶；斷路；短路；PLC

中圖分類號：TQ330.43 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）11-0180-02

1 前 言

作為生產輪胎的第一道工序就是在煉膠中心進行混煉膠料，而膠料在混煉的過程中均需達到100～200℃的溫度，一旦生產過程中檢測膠料溫度的熱電偶發生故障，就會造成膠料溫升過高，而橡膠又屬于低燃點易燃物品，溫升過高的膠料一旦遇到空氣就會立即燃燒，且不易被撲滅，如果引起火災將會使價值幾億元的煉膠車間付之一炬。

2010年2月25日我中心一密煉機組煉膠時，由于熱電偶短路故障，造成膠料實際溫升過高，最后引起膠料燃燒，雖經及時撲救滅火，仍然不可避免的燒損了該機組部分機體和控制線路。同樣在此之前2009年10月27日我中心另一密煉機組也是發生了熱電偶斷路故障，使膠料實際溫升過高，最后引起膠料燃燒，造成火險。

針對這些可能因熱電偶故障再次發生的火險隱患，必須對其進行監控防范，從而在生產管理上予以杜絕。但熱電偶故障發生有其不確定性、偶然性，這就造成在生產管理上不可能安排人對其進行實時監控。因此，只能從電氣運行的角度上來設計一套對其進行實時監控的防范方案。因為在密煉機組運行過程中，其電氣設備將一直處于工作狀態，熱電偶的膠溫檢測也一直在進行，這時只需在PLC上增加監控防范程序，就能做到對熱電偶故障的實時監控與防范，從而杜絕火險隱患的再次發生。

2 熱電偶故障監控防范方案及PLC程序設計

2.1 熱電偶斷路故障監控防范方案

對密煉機組選用精確度高有上限和斷路功能的溫度儀表，利用溫度儀表發出的上限和開路報警輸出信號提供給密煉機組PLC進行監控流程（見圖1），同時也在密煉上位機PLC加入熱電偶斷路監控流程，一旦發生熱電偶斷路故障，將從這兩個PLC發出報警指示和接通報警鈴，使操作人員及時反應，并發出自動打開密煉機卸料門信號，將膠料排下，避免膠料繼續升溫。這樣設計的目的是為了保證在熱電偶斷路故障發生時本控和遙控至少有一路斷路報警信號能夠輸出以起到監控防范的功能。

2.2 熱電偶短路故障監控防范方案

（1）在密煉機未運行，卻膠溫未超過50℃時，該方案中上位機PLC熱電偶檢測短路程序不會執行其故障監控。這樣可以保證監控程序不會產生誤動作。

（2）在煉膠過程中熱電偶未徹底短路時，由于這種熱電偶短路故障發生時的現象比較特殊，它可能是熱電偶接線盒吸入碳黑或線路磨損導致短路等原因引起，由于不是徹底短路，膠溫檢測回路還有一定阻抗，造成其短路溫度并不一定就是常溫二十多度，而是維持一個較高的溫度，隨著密煉機煉膠溫度地上升，這個溫度也會緩慢的上升，只是這個溫度上升的變化率會越來越小，最后穩定到某個溫度值。因此，該方案的程序設計原理為：①為保證該程序在密煉機無膠時，因溫度不變而誤動作，它的開始就要檢測主機運行、上頂栓非上位、卸料門關到位、進料門關到位的條件是否滿足。其次根據各密煉機機臺生產膠料的品種同，其電流負荷值也各不相同，通過上位機PLC對各密煉機機臺的電流值采樣，分別測算出各密煉機組生產膠料時的平均最低電流值，作為密煉機無膠的參考值。②在正常煉膠過程中，一旦某一密煉機組電流大于其平均最低電流值時，我們則認為密煉機中有膠，此時上位機PLC再通過對膠料溫度值采樣，不間斷的使用當前膠料溫度減去其30s以前的采樣值，求出膠料溫差變化率的絕對值，并與其溫差變化率設定值進行比較。如果發生熱電偶短路故障時，膠料的溫差變化率會越來越小，所求的膠料溫差變化率絕對值逐漸地接近其設定值，當該溫差變化率絕對值等于或小于其設定值時，我們認為熱電偶開始進入短路狀況，但此時程序不能立即發出熱電偶短路信號，而是要再繼續多檢測30s，以確定該溫差變化率絕對值的確等于或小于其設定值，這時上位機PLC才向密煉機就地操作柜PLC發出熱電偶短路信號。如果膠料溫差變化率大于其設定值，則程序認為無熱電偶短路狀況。

（3）在煉膠過程中熱電偶徹底短路時，膠溫檢測的實際值為常溫值，即我中心車間當時的室溫，這個值一般不超過40℃。當膠溫檢測值低于該值，程序將經過一段很短的延時，以確定熱電偶的確徹底短路，然后它會向密煉機就地操作柜PLC發出熱電偶短路信號。

（4）當密煉機就地操作柜PLC收到上述（2）、（3）發出的該信號時，則它立即停止密煉機運行，避免膠料繼續升溫，接通報警鈴和報警指示燈，通知操作人員，等待操作人員進行檢查和處理。為保證上位機PLC檢測運行的可靠性，它提供給密煉機就地操作柜PLC的信號，我們采用的是常閉輸出信號，即如果它發生斷電或者死機現象，不能檢測熱電偶短路時，密煉機就地操作柜PLC將得不到信號，就無法啟動密煉機。

2.3 熱電偶故障人工監控防范方案

通過在密煉機組控制柜上加裝熱電偶斷路和短路測試功能按鈕，并在密煉機PLC內增加測試程序。當每班生產人員開始生產或測試人員定期測試按下斷路按鈕，模擬熱電偶斷路，使溫度儀表發出的上限和開路報警信號，讓密煉機組PLC和其上位機發出報警指示和接通報警鈴，但密煉機卸料門不打；而當按下短路按鈕時，則模擬熱電偶短路，讓密煉機組PLC和其上位機發出報警指示和接通報警鈴，但密煉機不停機。當測試完畢后，松開相應的測試按鈕，將報警復位即可，整個過程不影響正常生產（見圖1）。這樣設計的目的是為在日常生產過程中能夠隨時確定熱電偶斷路檢測回路是否正常。

3 結束語

通過熱電偶故障監控防范方案的確定及其PLC程序設計，我中心也在生產管理確定了相應的膠溫測試制度，即生產工人每班、電氣巡檢人員每星期、技術人員和安全人員每個月檢測一次的制度對熱電偶及其線路進行測試，確保它們的安全性的制度。并要求相關人員認真做好記錄，保存歸檔。到目前尚未出現其它問題，但我們仍然隨時跟蹤記錄，逐步整改和完善這方面的內容。

收稿日期：2018-3-5

作者簡介：邱厚傳（1987-），男，漢族，貴州畢節人，助理電氣工程師，本科，主要從事電氣自動化維護工作。

張 健（1973-），男，漢族，陜西三元人，助理電氣工程師，大學，主要從事電氣自動化維護工作。