制絲摻兌庫升降汽缸運行安全問題的解決

【摘 要】本文主要結合我廠自動物流摻兌庫煙箱入庫時，加蓋機下方各輸送設備的作用、工作過程及相互關系，針對擋臂升降氣缸運行安全問題進行分析，并對通過修改PLC控制程序、增加信號聯鎖作為最終解決方案進行論述。該解決方案切實可行，解除了擋臂升降氣缸及輔聯設備存在的安全隱患、降低設備故障率，節約了設備的購置、維修、安裝、調試費用。

【關鍵詞】自動化物流系統；PLC程序；自動控制；聯鎖信號

0 引言

我廠物流摻兌庫自從投入使用以來，總體上運行一直比較穩定，但在實際運行中還存在一些問題，主要是因為硬件安裝或自動控制程序設計不合理，致使設備存在一定安全隱患。自動加蓋機下方擋臂升降氣缸運行安全問題即是其中存在的問題之一。為此，我廠技術人員有針對性地進行了改進處理，解決了設備運行中存在的安全問題。

1 設備工作過程分析

摻兌庫加蓋機及其各相關設備的作用與工作過程：我廠物流摻兌庫屬于一種自動化程度相當高的自動化物流系統，主要擔負該廠制絲生產線膨脹煙絲、薄片絲、殘絲、中試線混合型煙絲等各類煙絲的存儲與轉儲任務。自動物流摻兌庫在整個制絲生產線中具有非常重要的地位和作用。其中，自動加蓋機是其入庫端的關鍵設備之一。根據工藝設計要求，所有進入庫區的有料實箱或空煙箱都要經過此處自動加裝箱蓋后再入庫存儲。自動加蓋機下方的4196輥道輸送機前有一個升降氣缸（如圖1），升降氣缸帶動擋料板動作，其作用是：在無蓋煙箱前進方向對其進行縱向機械定位，保證無蓋煙箱不會因為慣性導致定位不準確，致使加裝箱蓋時出現縱向偏差，影響加蓋機及巷道堆垛機的正常工作（堆垛機的外形尺寸檢測功能會在箱蓋加裝出現偏差時報警停車），從而影響物流穩定。其工作原理及工作過程是：當無蓋煙箱到達自動加蓋機前端的4187鏈式機時，系統將分別自動讀取貼在煙箱上的條碼信息和固定在煙箱底部的電子標簽信息，然后經過系列數據信息比對、處理，系統自動產生任務信息后，煙箱自動入庫。同時升降氣缸自動升起，氣缸所連接的擋臂處于4196輥道輸送機（同時也是4186鏈式機位置）的上端，自動控制系統檢測到氣缸處于高位的信號后（通過升降氣缸上所安裝的干簧管進行檢測），系統控制自動加蓋機下端的4186鏈式機自動把煙箱輸送到加蓋機下方，加蓋機自動在無蓋煙箱上加裝煙箱蓋。此時煙箱在其輸送方向（縱向）的位置將依靠兩種方法定位：電氣方面依靠光電檢測開關定位，機械方面就依靠升降氣缸的擋臂定位。當自動加蓋任務完成后，升降氣缸帶動擋臂自動降下（如圖1），相關鏈式機動作，帶動煙箱入庫，隨后升降氣缸自動升起，等待下一次的煙箱加箱蓋任務。

圖1 氣缸擋臂自動降下

與加蓋機工作有關的另一個重要升降設備是4196輥道輸送機，它位于自動加蓋機的正下方，在4186鏈式機兩條鏈條的中間。當設備正常時，它自動處于低位（依靠接近開關進行位置檢測），使煙箱能夠通過4186鏈式機自動入庫。而當煙箱所帶電子標簽出現故障不能正常讀出數據信息時，它將自動升起，帶動煙箱自動運行到4164整理站臺，同時報警等待處理。

2 存在的問題

根據設計，在處理4164整理站臺煙箱故障的過程中，必須通過手動操作把故障煙箱送到4187鏈式機進行處理。在實際工作過程中我們發現了一個問題：4196輥道輸送機的動作不受升降氣缸狀態的控制。當升降氣缸處于高位時（此時氣缸所連接的擋臂處于4196輥道輸送機的上端，如圖1），4196輥道輸送機照樣能夠手動操作升起至高位，而且其高位位置比升降氣缸擋臂的高位位置高。這樣就始終存在一個風險：如果操作不慎，就很容易把氣缸及其擋臂頂壞。一直以來，我們每次處理故障時都是依靠規范操作及小心謹慎來保證設備的正常運行。這樣，操作人員每次處理故障的時間都比較長，而更重要的是設備一直存在很大的安全隱患。另一方面，如果升降氣缸實際處于高位，但其檢測干簧管出現故障使得檢測信號失效，此時如果M4196上升的話，也會損壞升降氣缸導致設備故障。所以，因為聯鎖信號的缺失，導致升降氣缸安全運行的可靠性非常低，此安全隱患必須加以改進。

3 問題的分析與解決

為了解決這個問題，我們仔細分析了設備現狀，重點分析了升降設備的自動控制程序（為西門子公司的S7系列PLC控制程序），經可行性分析后最終決定采用修改PLC程序的方案。

圖2 控制程序改造說明（含新增程序段）

在系統的PLC控制程序中，4196升降電機的上升運行是靠調用功能FC156，然后通過PLC輸出點Q392.0來控制的，且原程序中進行聯鎖控制才導致上述問題的存在。我們把原程序中功能FC156調用后的返回值由Q392.0改為標志位輸出M392.0，再增加一個程序段，把這個輸出與升降氣缸的兩個位置檢測信號聯鎖后輸出控制Q392.0的輸出狀態，進而控制M4196的上升動作。我們把升降氣缸的高位信號作為Q392.0輸出時的聯鎖信號，當升降氣缸處于高位時（依靠干簧管檢測，程序中I1037.5為高電平，如圖4），禁止4196（下轉第50頁）（上接第44頁）升降電機正向運行（禁止升起，程序中Q392.0輸出為“0”）；只有當升降氣缸不處于高位（程序中I1037.5為低電平）且必須處于低位時（程序中I1037.6為高電平，如圖2），4196升降電機才能運行升起（改造后程序如圖2所示）。我們之所以這樣改造還有一個考慮，就是不能影響系統中其他各種控制功能。所以我們采取了在PLC輸出中直接進行聯鎖控制的改造方案。

改造后我們觀察了一段時間，實際效果很好，既解決了實際問題又沒有引起其他相關設備的運行異常，也沒有影響物流信息的正常傳遞。問題得到解決。控制程序改造說明截圖如圖2所示。

4 結束語

在這次程序改造以前，設備存在很大安全隱患，每次故障處理時間都比較長；改造后的程序設計合理，設備安全隱患解除，故障處理時間明顯縮短，明顯地降低了設備故障工時，保證了生產的連續穩定。因為設備安全隱患得到了解決，大大降低了升降氣缸及輔聯設備的故障率，節約了設備的購置、維修、安裝、調試費用。同時此次改造不需要對設備硬件進行任何改動，只需要修改PLC控制程序即可，而且完全依靠我們自己的技術人員，節省研發、安裝、調試費用。另一方面，這次改造對我們技術人員的能力既是一次鍛煉也是一次檢驗。改造取得預期效果。

【參考文獻】

[1]濟南卷煙廠煙絲摻兌自動化物流系統L0085D立庫區電控系統使用手冊[S].

[2]濟南卷煙廠煙絲摻兌自動化物流系統L0085D立庫區電控系統電控圖冊[S].

[3]濟南卷煙廠煙絲摻兌自動化物流系統L0085D立庫區電控系統PLC控制程序[S].

[4]SIMATIC S7系統、維護和編程[S].

[責任編輯：陳雙芹]