锦州某公司年产４万ｔ苯酐装置共有３条包装线，负责将来自结片机的苯酐物料进行自动定量包装并输送至码垛机组单元，包装线上任何一个故障都有可能导致整个装置停车。由于原包装线控制系统在功能和安全方面存在很多缺陷，再加上受苯酐腐蚀老化严重，经常故障停车，直接影响了苯酐的生产能力并给设备的维护带来困难。笔者对该系统进行了重新设计改造，并一次开车成功。
1苯酐包装线工艺流程
来自结片机的苯酐物料进入破拱料仓经搅拌后进入双螺旋给料机中。包装线控制系统启动后，料门打开，双螺旋给料机开始给料，大、小螺旋机同时工作，当加料到达２４ｋｇ时，大螺旋机停止，小螺旋机继续工作。当加料到达２４．７５ｋｇ时，小螺旋机停止，料门关闭，在关闭过程中，给料系统利用小螺旋机停止后惯性给料，使物料值达到２５ｋｇ。操作工将包装袋手动套入夹袋机构，秤体斗门打开，苯酐经过下料斗进入包装袋，然后夹带机构动作，装满苯酐的包装袋落在立袋输送机上，经过缝纫机进行封口，经过倒带机构，整形机构后进入码垛机组单元。
2包装线控制系统组成
包装线控制系统主要由主控柜、现场防爆控制柜和现场仪表组成，控制系统以ＰＬＣ为核心，由程序检测控制ＰＬＣ单元、检测元件（接近开关、光电开关）、操作面板、控制元件（电磁阀、接触器）以及执行机构（气缸、电机）等几个部分组成，并由Ｆ７０１称重控制器协同ＰＬＣ共同完成定量称重任务。
2.1主控柜
主控柜安装在苯酐包装线机柜间内，柜内安装有ＰＬＣ、电机保护开关、接触器、变频器及开关电源等控制设备。原１＃、２＃包装线控制系统放在一个控制柜内，给系统维护工作增加了难度并降低了系统的安全性、可靠性。改造后１＃、２＃包装线控制系统分别放在两个控制柜内，柜内增加了照明灯具、轴流风扇及保护地汇流铜排。原ＰＬＣ供电电源及现场设备驱动电源均为２２０Ｖ（ＡＣ），给现场操作及维护带来一定的安全隐患，而且原ＰＬＣ控制点数没有冗余，一旦控制ＩＯ损坏只能更换整个ＰＬＣ。改造之后，控制系统ＰＬＣ选用欧姆龙的ＣＰＭ２Ａ-６０ＣＤＲ-Ｄ型产品（供电电源２４Ｖ（ＤＣ）），控制点数１∶１冗余。接触器选用施耐德（线圈吸合电压２４Ｖ（ＤＣ））ＬＣ１Ｄ０９ＢＤＣ型产品，现场按钮、指示灯、电磁阀、限位开关采用明纬ＮＥＳ-１５０-２４型开关电源供电，增强了设备运行可靠性。电机保护开关选用西门子３ＶＵ１３系列断路器，由于其配备了过电流瞬时脱扣器和反时限延时脱扣器，可以对电机进行过载、短路和断相保护。
2.2现场防爆控制柜
目前防爆控制柜安装在下料斗和缝纫机之间，保护等级为ＩＰ５４，防止苯酐粉尘进入柜内腐蚀Ｆ７０１仪表和其他控制器件。现场防爆控制柜上安装有控制电源开关、自动运行开关、急停开关、输送机开关、立袋正反转开关和手动卸料按钮，并有设备各种运行状态指示灯。在控制柜内安装Ｆ７０１称重仪表，通过视窗可以观察Ｆ７０１称重仪表实时称重数据和时序状态信息。
2.3现场仪表
包装线控制系统现场仪表主要由Ｆ７０１称重控制器、称重传感器、传感器接线盒、电磁阀及接近开关等组成。Ｆ７０１称重控制器与３个ＭＴＢ-５０传感器构成称重控制系统，与ＰＬＣ进行数字量信号通信，共同完成苯酐定量包装任务。
３个称重传感器将苯酐物料重量信号转化为毫伏信号送入Ｆ７０１称重控制器，Ｆ７０１根据组态参数对重量值进行检测判断。Ｆ７０１启动后，首先检测秤体内有无余料，如果余料在设定范围内，粗、中、精给料输出通道ＯＮ，进行粗给料：
当重量值≥定量设定值－粗给料设定值时，粗给料输出通道ＯＦＦ；
当重量值≥定量设定值－中给料设定值时，中给料输出通道ＯＦＦ；
当重量值≥定量设定值－精给料设定值时，精给料输出通道ＯＦＦ；
如果此时重量在规定误差范围内，Ｆ７０１称重控制器称重完成输出通道ＯＮ，否则给出超差信号。
苯酐包装线采用两级给料方式，即将中给料设定值与精给料设定值设成一致。苯酐包装线Ｆ７０１称重控制仪表组态参数为：定量值２５ｋｇ，粗给料设定值１ｋｇ，精给料和中给料设定值０．２５ｋｇ，过量不足设定值０．０５ｋｇ。
3控制系统逻辑
１、２苯酐半自动包装生产线控制逻辑为：自动秤启动后，ＰＬＣ给称重控制器Ｆ７０１控制接口１６号启动输入端一个２ｓ的脉冲信号，若料斗为空（或料斗内物料在３．０５ｋｇ范围内），Ｆ７０１称重控制器控制接口输出端７、９导通，ＰＬＣ输出端１０ＣＨ０２点与１０ＣＨ０３点导通，粗加料与精加料电机同时启动，电机带动螺旋给料装置旋转，物料落入料斗内。
当称重料斗内的物料重量达到２４ｋｇ时，Ｆ７０１控制接口输出端７由ＯＮ变为ＯＦＦ，９继续为ＯＮ，ＰＬＣ１０ＣＨ０２点ＯＦＦ，１０ＣＨ０３点ＯＮ，精加料电机继续运转。
当料斗内的物料重量达到２４．７５ｋｇ时，Ｆ７０１控制接口９变为ＯＦＦ，ＰＬＣ１０ＣＨ０３点变为ＯＦＦ，精加料电机停止，料门关闭（在料门关闭瞬间利用精加料电机停止惯性有物料落入料斗中），Ｆ-７０１启动比较等待延时定时器，将料斗内苯酐实际重量与预置点２５ｋｇ进行比较，如实际重量不在２４．９５～２５．０５ｋｇ内，则Ｆ７０１控制接口１０或１１端ＯＮ，ＰＬＣ１１ＣＨ０５点ＯＮ，Ｆ７０１操作箱盘面超差指示灯亮，提醒操作工人。无论是否超差，Ｆ７０１控制接口２２输出点ＯＮ，ＰＬＣ输出端１１ＣＨ０４点ＯＮ，Ｆ７０１操作箱盘面秤面指示灯亮，如果夹袋行程开关动作，ＰＬＣ１０ＣＨ０７点ＯＮ，夹袋电磁阀动作，１ｓ后，ＰＬＣ１０ＣＨ０６点ＯＮ，斗门电磁阀动作，３．５ｓ后ＰＬＣ１０ＣＨ０６点ＯＦＦ，Ｆ７０１再次被启动，５．５ｓ后ＰＬＣ１０ＣＨ０７点ＯＦＦ，完成一个称重循环过程。
立袋输送机正反转功能由变频器直接控制，缝纫机电机一直处于旋转状态，当缝纫机入口接近开关得电后，缝纫机离合器吸和，带动缝纫机针往复运动，出口接近开关得电后，缝纫机离合器吸和，带动缝纫机针往复运动，出口接近开关失电后，缝纫机切刀电磁阀得电０．５ｓ。ＰＬＣ称重流程如图１所示。

4结束语
通过改造，将原有的控制柜、ＰＬＣ、变频器、现场电磁阀、接近开关及行程开关等控制元件进行了更换升级，对所有的线路都进行了重新铺设。现场仪表、现场防爆控制柜、室内主控柜构成了一套完整的苯酐包装控制系统。苯酐１＃、２＃包装线分两个机柜分别控制，提高了生产线运行的冗余度，提高了生产效率。避免维护人员带电操作，增强了安全性。控制部分功能结构清晰，图纸与实际接线一致，减少了维护难度。现场全部操作箱均采用密封结构，避免了粉尘进入腐蚀设备，延长了设备使用寿命。自动秤在粗给料阶段，粗精给料电机同时旋转，增加了称重速度，解决了大破拱频繁堵料的问题。延长夹袋器放袋时间，料仓内物料完全落在袋中，减少了粉尘外溢。现场增设防碰撞机构，避免了因料袋碰撞掉在地上的问题。苯酐包装线控制系统运行一年来，性能良好，运行稳定。

作者：李忠明

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