葛洲壩易普力攀枝花分公司連續乳化生產線自動控制系統

劉詠竹

(葛洲壩易普力股份有限公司，重慶400023)

葛洲壩易普力攀枝花分公司連續乳化生產線自動控制系統

劉詠竹

(葛洲壩易普力股份有限公司，重慶400023)

根據葛洲壩易普力攀枝花分公司乳化炸藥生產線的工藝條件，以PLC和工業控制機為核心，實現了對生產線的自動控制，從根本上保證了炸藥生產的安全性和可靠性。介紹該公司乳化炸藥生產線自動控制系統的組成、功能，及系統的特點。

乳化炸藥生產線;自動控制系統;硬件;監控軟件

由于乳化炸藥生產的特殊性，為了提供炸藥質量，穩定炸藥性能，在生產過程中對乳化炸藥生產工藝進行自動控制的要求也越來越迫切，乳化炸藥連續化、自動化生產是國家民爆行業確定的發展方向。

1 工藝要求

葛洲壩易普力攀枝花分公司乳化炸藥生產工藝主要包括水相溶解、油相溶解、水相輸送、油相輸送、乳化、乳膠冷卻、化學敏化、物理敏化、炸藥輸送、炸藥包裝等工序。整個炸藥制備工藝大體可分為原料準備、乳化、冷卻發泡3個工段。原料準備工作完畢，順序啟動乳化器、油相及水相輸送泵，使水相和油相材料按一定比例在乳化器中乳化成乳膠基質，乳膠基質經鋼帶冷卻后，在連續敏化器里與敏化劑敏化，通過運輸皮帶輸送到包裝機井下包裝。

工藝要求如下:

(1)在原材料準備階段，水相及油相材料的各種組分配比要準確;

(2)水相和油相罐物料溫度只能在一定范圍內變化;

(3)連續生產時，有關電機的順序啟動和順序停止，當某一設備出現故障或工藝參數超過設定值時，系統報警并自動順序停機，以實現安全連鎖保護;

(4)在整個生產過程中，保證水相流量、油相流量、敏化劑量始終成一定比例變化。

2 控制系統的組成

葛洲壩易普力攀枝花分公司乳化炸藥生產線自動控制系統由工業控制機、電視監控系統、可編程控制器及各種傳感器、變送器、執行機構等硬件和控制軟件組成。采用先進的集散(DCS)自動控制系統，利用工業控制機、電視監控系統等設備集中監控整個生產線的運轉和管理，動態顯示整個工藝流程和生產線的運轉情況，完成數據處理等工作。以可編程控制器為核心，控制各個子系統，如原材料制備、乳膠制備、乳膠輸送等工序，進行參數監控、調節、超限報警、故障停機及自診斷等工作。系統的現場控制計算機為一臺高性能的工控機，用于監控生產過程的各個工藝參數和設備運行狀況，并能實時地對生產線進行操作、調整。該計算機通過網卡與廠內的計算機網絡相聯，使得生產車間及廠相關管理人員能對生產過程進行監視及管理。

葛洲壩易普力攀枝花分公司乳化炸藥生產線自動控制系統的構成如圖1所示。整個控制系統主要由流量控制系統、溫度控制系統、電視監控系統、原材料制備系統、關鍵設備順控系統、故障報警處理系統組成。PLC系統和工控機通過RS485進行通信，將工藝參數在計算機屏幕上顯示出來。

圖1 乳化炸藥生產線自動控制系統的構成

2.1 流量顯示控制系統

根據工藝要求，在整個生產過程中水相、油相、發泡劑A及發泡劑B4相流量始終應成一定比例，4相流量控制子系統主要由PLC、工控機、流量計、變頻器組成，4相流量的比例及變頻器的起始頻率可在工控機上修改。

2.2 溫度顯示控制系統

該系統主要由溫度傳感器、溫度數顯儀、電動球閥、PLC組成，溫度數顯儀對溫度傳感器來的溫度信號進行顯示，并輸出對應的4～20mA的信號到PLC的FX2N－4AD單元，通過PLC的控制運算輸出，驅動對應的電動球閥，使給定點的溫度保持在要求范圍內。溫度控制(帶顯示)點:水相A溫度、水相B溫度、油相A溫度、油相B溫度;溫度顯示點:乳化劑溫度、添加劑溫度、復合蠟溫度、冷卻水給水溫度、冷卻回水溫度、乳化基質溫度、敏化溫度等。當乳化基質溫度過高、冷卻給水溫度過高(該值可在計算機上修改)，則在計算機上分別予以顯示，并報警停機，以確保系統的安全性。

2.3 原料制備系統

原料制備系統主要指水相和油相材料的制備，由水相A電子稱、水相B電子稱、油相A電子稱、油相B電子稱、水相A加水閥、水相B加水閥、復合蠟放料閥、乳化劑放料閥、添加劑放料閥、油相A進料閥、油相B進料閥、螺旋輸送機、破碎機、對應的蒸汽閥組成。通過PLC和計算機確保水相、油相材料的組分準確，溫度控制在要求范圍內，螺旋輸送和破碎機實行連鎖控制，只有在啟動螺旋輸送機的情況下，才能啟動破碎機，只有在破碎機停止以后，才能停止螺旋輸送機。

2.4 系統故障報警系統

因為乳化炸藥連續生產的特殊性，為防患于未然，在控制系統設有多種故障報警顯示和緊急停止等措施。在整個生產過程中，當自動/手動轉換開關處于“自動”工作狀態，若水相輸送泵電機、油相輸送泵電機、發泡劑輸送泵電機、預乳器、乳化器、冷卻器、敏化機、冷卻水泵、膠體泵電機有一個出現電氣故障，則整個系統自動報警停機，并在計算機和操作臺上顯示故障停機原因;當水相流量、油相流量、發泡劑A流量發泡劑B流量4者之間流量比例不匹配或無流量，則整個系統自動報警停機，并在計算機和操作臺上顯示故障停機原因;當油相出口壓力、水相出口壓力過高，則整個系統自動報警停機，并在計算機和操作臺上顯示故障停機原因;當乳化器工作電流超高或過低，則整個系統自動報警停機，并在計算機和操作臺上顯示故障停機原因;當乳化器冷卻水流量或冷卻器冷卻水流量不夠時，則整個系統自動報警停機，并在計算機和操作臺上顯示故障停機原因。從而大大提高了系統的安全性和可靠性。

2.5 視頻監視系統

由4個一體化攝像機和9個固定彩色攝像機(自動光圈、自動聚焦、電動變焦)及相應的云臺、云臺控制器、視頻監視器組成工業電視監視系統，分別對原料制備車間、生產制藥車間、包裝車間進行監視，使控制室的操作員能對車間的情況一目了然。另外，在控制室與生產線現場之間還配備了對講裝置，使現場人員能與控制室操作員及時取得聯系。

葛洲壩易普力攀枝花分公司乳化炸藥連續生產線自動控制系統硬件結構如圖2所示。

圖2 乳化炸藥連續生產線自動控制系統硬件結構

2.6 系統監控軟件

監控計算機操作系統采用微軟公司的Windows XPSP2。工控軟件采用北京亞控公司組態軟件Kingview6.53，它以Windows98/Windows2000/WindowsNT中文操作系統作為其操作平臺，圖形功能完善、界面設計一致性好、易學易用，能滿足系統控制的要求。系統提供了各種PLC、智能儀表、板卡、變頻器等設備驅動程序。本軟件提供單機版和網絡版以滿足不同的需求。本軟件是基于Windows操作系統的應用程序，因而用戶窗口界面具有統一的Windows風格，平臺簡單且易操作，通過界面窗口，用戶可進行各種控制操作參數的調整。

葛洲壩易普力攀枝花分公司計算機監控軟件界面主要包括:水相制備、油相制備、炸藥制備、流量曲線、歷史曲線、報警參數設定、報表、報警查詢、用戶登錄等。

3 控制系統的特點

(1)具有自動和手動完全獨立的兩套控制系統，且自動及手動控制可在線無擾動切換。所有的關鍵工藝參數(溫度、壓力、流量、物位)在控制室都有對應顯示，在工業控制機上有歷史數據儲存，該計算機通過網卡與廠內的計算機網絡相聯，使得生產車間及廠相關管理人員能對生產過程進行監視及管理。

(2)準確可靠的自控系統和人機管理畫面。自動控制系統的核心部件為PLC控制器，PLC控制器通過RS232/485接口與工業控制機進行通訊，其中，PLC實現關鍵工藝參數的數據采集、控制、報警;計算機通過與PLC的通訊，對電機及閥門等執行結構的工作狀態實現在線監測，對溫度、壓力、流量、物位等關鍵工藝參數及變化曲線、報警進行動態監視，幫助操作人員安全操作;還具有在線報警、提示錯誤信息，對生產過程的關鍵參數定時存檔或打印等功能，有利于生產管理和安全生產。

(3)發泡劑微小流量的準確計量和閉環控制。由于生產過程中發泡劑的瞬時流量很小，目前國內幾乎沒有對它進行準確的計量和調節，極大地影響了產品的穩定性，新系統中采用國外最先進的小流量傳感器，實現了對發泡劑(發泡劑A、發泡劑B)的精確計量和自動調節，精度達到0.5%。

(4)安全預警系統。生產工藝的關鍵點位，均設置檢測裝置，設置超限報警功能及保護功能，輔以視頻監視，使系統更安全。

葛洲壩易普力攀枝花分公司乳化炸藥生產線自動控制系統具有操作簡單、控制全面、可靠性高、維修方便等優點，大大提高了乳化生產線的安全程度，自2008年6月投入運行以來，系統穩定安全可靠，技術經濟效益明顯，具有一定的推廣價值。

［1］段仁君.連續乳化炸藥生產工藝的自動控制［J］.基礎自動化，1995，(6):33－35.

［2］童進秋，吳艷.乳化炸藥生產線集散控制系統的研究和應用［J］.煤礦爆破，2005，(4):20－21.

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［4］殷德軍，秦兆海.安全防范技術與電視監控系統［M］.北京:電子工業出版社，1998.

［5］廖常初.PLC編程及應用［M］.北京:機械工業出版社，2003.

2011－06－08)

劉詠竹(1962－)，男，江西萍鄉人，高級工程師，主要從事機械加工、民用爆破器材生產技術與設備方面的研究。