切片機安全控制系統的改進設計

張表一

（山東中煙工業有限責任公司 濟南卷煙廠,濟南 250104 ）

0 引言

某廠在用的物料垂直分切機(以下簡稱”切片機” )運行時，其各裝置的動作由PLC控制自動運行。切片機的切刀非常鋒利，由兩個高壓氣缸驅動，其向下分切的壓力大約為0.6Mpa。基于切片機的以上特性，對切片機的安全性能要求就非常高,稍有不慎，就會出現嚴重的設備及人身安全事故，嚴重時甚至能直接危及人的生命安全。

1 問題的提出與分析

切片機運行時，其兩側的安全防護門必須全部關閉(否則設備將停止運行)，其內部工作環境相對密閉。此時，如果有人不慎通過切片機上方或者進料口進入切片機內部，就會自動觸發光電開關，進而觸發切刀等裝置動作，嚴重危及人的生命安全。此時，人在切片機內部就需要及時“通知”控制系統停機報警，以保護人的生命安全。而切片機只有六個安全門限位開關參與安全控制,其內部沒有相關的安全開關。另外，根據安全生產標準化工作需要，也要求必須解決這個問題。

2 改進措施

為此，我們經過討論決定采用在切片機內部安裝一個拉繩開關并在控制回路使用安全繼電器的方式解決這個問題。

選用的拉繩開關型號為TQ441-01/01-M20型：它不僅具有多路觸點式開關量輸出,而且還具有機械式自鎖功能。也就是說，當拉繩開關動作以后，它不能自動復位，必須通過人工操作進行確認后才能使其復位。這樣的設計是為了防止設備不經故障確認而自動再次起動，從而最大限度地增加設備的安全性能。根據切片機機身長度確定選用的拉繩安裝長度為250厘米。

在切片機內部合適位置打孔安裝拉繩開關。安裝方向與進料運輸帶平行，安裝高度為150厘米。拉繩的顏色則選用比較鮮艷且容易快速識別的草綠色。此設計是出于全面考慮，既要保證切片機正常運行時物料能夠順利通過運輸帶，又能保證不慎進入切片機內部的人員不論在切片機內任何一個位置，都能很方便地觸及到拉繩，從而及時“通知”控制系統快速響應，停機報警，保證安全。

警笛警燈則選用B01型組合報警裝置，固定安裝在緊靠切片機的I/O箱（即切片機的控制電柜）上方。安全控制回路則采用了兩個菲尼克斯C614型中間繼電器，主要用來控制警笛與警鈴的接通與關斷。其線圈電壓為24VDC,觸點負載電流10A，能夠滿足控制需要。

在電氣控制回路中，取用了拉繩開關的兩組常閉觸點信號，一組與門限位開關的常閉點“串接”后控制安全繼電器吸合，另一組作為PLC的輸入信號編程時使用。拉繩開關的常閉觸點信號2S1用同樣的方式串接到門限位安全保護電路中。這樣，當拉繩開關動作時，安全保護繼電器KA1動作，其輸出將立即切斷切片機關鍵裝置的控制電源。此項屬于安全控制設計中的硬件聯鎖部分，是為了增加控制的安全可靠性。但是其缺點也非常明顯：快速響應性能不好。必須通過編寫程序的方式提高其快速響應性能。

為此，根據設計要求，我們編寫了S7控制程序。在切片機電控程序中，是在功能FC14中調用功能塊FB105實現切片機的自動控制。在FB105中定義了兩個輸入變量，分別代表拉繩開關的輸入信號（常閉點）和警笛復位信號（常開點）；還定義了兩個輸出變量，分別為警笛與警燈的輸出。把拉繩開關信號I41.3與六個門限位信號一起作為切刀、推料裝置、卸料裝置、運輸帶等裝置的運行復位信號。當拉繩開關或者六個門限位中的任何一個信號動作時，控制程序將立即把切片機相應裝置的輸出信號復位，阻止裝置進一步動作，同時啟動警笛（Q28.0）與警燈（Q28.1）進行聲光報警。故障消除后，警燈報警（Q28.1）自動消失，警笛報警（Q28.0）可以通過確認按鈕（I41.2）復位，切片機繼續正常工作。

切刀向下運行的控制程序截圖

3 結束語

程序下載后我們現場通過模擬故障的方式進行調試。調試結果正常，完全達到預期目的。本次改進僅采用一個拉繩開關就能實現整個切片機內部的安全防護功能；所選用拉繩開關的自鎖功能、兩對常閉觸點及安全繼電器的使用進一步提高設備的安全防護可靠性。西門子S7系列PLC運行穩定、運用廣泛、技術成熟，且其編程與調試方便、易于在線監控，最重要的是其快速響應性能良好。

參考資料：

[1]SIMATIC S7 系統、維護和編程[Z].

[2]濟南卷煙廠8000kg/h制葉線電控系統電控圖冊[Z].

[3]濟南卷煙廠8000kg/h制葉線電控系統PLC控制程序[Z].

[4]濟南卷煙廠8000kg/h制葉線煙葉垂直分切機電控系統使用手冊[Z].