切片機(jī)安全控制系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計(jì)

張表一

（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司 濟(jì)南卷煙廠,濟(jì)南 250104 ）

0 引言

某廠在用的物料垂直分切機(jī)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)”切片機(jī)” )運(yùn)行時(shí)，其各裝置的動(dòng)作由PLC控制自動(dòng)運(yùn)行。切片機(jī)的切刀非常鋒利，由兩個(gè)高壓氣缸驅(qū)動(dòng)，其向下分切的壓力大約為0.6Mpa。基于切片機(jī)的以上特性，對(duì)切片機(jī)的安全性能要求就非常高,稍有不慎，就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的設(shè)備及人身安全事故，嚴(yán)重時(shí)甚至能直接危及人的生命安全。

1 問(wèn)題的提出與分析

切片機(jī)運(yùn)行時(shí)，其兩側(cè)的安全防護(hù)門(mén)必須全部關(guān)閉(否則設(shè)備將停止運(yùn)行)，其內(nèi)部工作環(huán)境相對(duì)密閉。此時(shí)，如果有人不慎通過(guò)切片機(jī)上方或者進(jìn)料口進(jìn)入切片機(jī)內(nèi)部，就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)光電開(kāi)關(guān)，進(jìn)而觸發(fā)切刀等裝置動(dòng)作，嚴(yán)重危及人的生命安全。此時(shí)，人在切片機(jī)內(nèi)部就需要及時(shí)“通知”控制系統(tǒng)停機(jī)報(bào)警，以保護(hù)人的生命安全。而切片機(jī)只有六個(gè)安全門(mén)限位開(kāi)關(guān)參與安全控制,其內(nèi)部沒(méi)有相關(guān)的安全開(kāi)關(guān)。另外，根據(jù)安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化工作需要，也要求必須解決這個(gè)問(wèn)題。

2 改進(jìn)措施

為此，我們經(jīng)過(guò)討論決定采用在切片機(jī)內(nèi)部安裝一個(gè)拉繩開(kāi)關(guān)并在控制回路使用安全繼電器的方式解決這個(gè)問(wèn)題。

選用的拉繩開(kāi)關(guān)型號(hào)為T(mén)Q441-01/01-M20型：它不僅具有多路觸點(diǎn)式開(kāi)關(guān)量輸出,而且還具有機(jī)械式自鎖功能。也就是說(shuō)，當(dāng)拉繩開(kāi)關(guān)動(dòng)作以后，它不能自動(dòng)復(fù)位，必須通過(guò)人工操作進(jìn)行確認(rèn)后才能使其復(fù)位。這樣的設(shè)計(jì)是為了防止設(shè)備不經(jīng)故障確認(rèn)而自動(dòng)再次起動(dòng)，從而最大限度地增加設(shè)備的安全性能。根據(jù)切片機(jī)機(jī)身長(zhǎng)度確定選用的拉繩安裝長(zhǎng)度為250厘米。

在切片機(jī)內(nèi)部合適位置打孔安裝拉繩開(kāi)關(guān)。安裝方向與進(jìn)料運(yùn)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(shí)別的草綠色。此設(shè)計(jì)是出于全面考慮，既要保證切片機(jī)正常運(yùn)行時(shí)物料能夠順利通過(guò)運(yùn)輸帶，又能保證不慎進(jìn)入切片機(jī)內(nèi)部的人員不論在切片機(jī)內(nèi)任何一個(gè)位置，都能很方便地觸及到拉繩，從而及時(shí)“通知”控制系統(tǒng)快速響應(yīng)，停機(jī)報(bào)警，保證安全。

警笛警燈則選用B01型組合報(bào)警裝置，固定安裝在緊靠切片機(jī)的I/O箱（即切片機(jī)的控制電柜）上方。安全控制回路則采用了兩個(gè)菲尼克斯C614型中間繼電器，主要用來(lái)控制警笛與警鈴的接通與關(guān)斷。其線圈電壓為24VDC,觸點(diǎn)負(fù)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(kāi)關(guān)的兩組常閉觸點(diǎn)信號(hào)，一組與門(mén)限位開(kāi)關(guān)的常閉點(diǎn)“串接”后控制安全繼電器吸合，另一組作為PLC的輸入信號(hào)編程時(shí)使用。拉繩開(kāi)關(guān)的常閉觸點(diǎn)信號(hào)2S1用同樣的方式串接到門(mén)限位安全保護(hù)電路中。這樣，當(dāng)拉繩開(kāi)關(guān)動(dòng)作時(shí)，安全保護(hù)繼電器KA1動(dòng)作，其輸出將立即切斷切片機(jī)關(guān)鍵裝置的控制電源。此項(xiàng)屬于安全控制設(shè)計(jì)中的硬件聯(lián)鎖部分，是為了增加控制的安全可靠性。但是其缺點(diǎn)也非常明顯：快速響應(yīng)性能不好。必須通過(guò)編寫(xiě)程序的方式提高其快速響應(yīng)性能。

為此，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，我們編寫(xiě)了S7控制程序。在切片機(jī)電控程序中，是在功能FC14中調(diào)用功能塊FB105實(shí)現(xiàn)切片機(jī)的自動(dòng)控制。在FB105中定義了兩個(gè)輸入變量，分別代表拉繩開(kāi)關(guān)的輸入信號(hào)（常閉點(diǎn)）和警笛復(fù)位信號(hào)（常開(kāi)點(diǎn)）；還定義了兩個(gè)輸出變量，分別為警笛與警燈的輸出。把拉繩開(kāi)關(guān)信號(hào)I41.3與六個(gè)門(mén)限位信號(hào)一起作為切刀、推料裝置、卸料裝置、運(yùn)輸帶等裝置的運(yùn)行復(fù)位信號(hào)。當(dāng)拉繩開(kāi)關(guān)或者六個(gè)門(mén)限位中的任何一個(gè)信號(hào)動(dòng)作時(shí)，控制程序?qū)⒘⒓窗亚衅瑱C(jī)相應(yīng)裝置的輸出信號(hào)復(fù)位，阻止裝置進(jìn)一步動(dòng)作，同時(shí)啟動(dòng)警笛（Q28.0）與警燈（Q28.1）進(jìn)行聲光報(bào)警。故障消除后，警燈報(bào)警（Q28.1）自動(dòng)消失，警笛報(bào)警（Q28.0）可以通過(guò)確認(rèn)按鈕（I41.2）復(fù)位，切片機(jī)繼續(xù)正常工作。

切刀向下運(yùn)行的控制程序截圖

3 結(jié)束語(yǔ)

程序下載后我們現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)模擬故障的方式進(jìn)行調(diào)試。調(diào)試結(jié)果正常，完全達(dá)到預(yù)期目的。本次改進(jìn)僅采用一個(gè)拉繩開(kāi)關(guān)就能實(shí)現(xiàn)整個(gè)切片機(jī)內(nèi)部的安全防護(hù)功能；所選用拉繩開(kāi)關(guān)的自鎖功能、兩對(duì)常閉觸點(diǎn)及安全繼電器的使用進(jìn)一步提高設(shè)備的安全防護(hù)可靠性。西門(mén)子S7系列PLC運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)用廣泛、技術(shù)成熟，且其編程與調(diào)試方便、易于在線監(jiān)控，最重要的是其快速響應(yīng)性能良好。

參考資料：

[1]SIMATIC S7 系統(tǒng)、維護(hù)和編程[Z].

[2]濟(jì)南卷煙廠8000kg/h制葉線電控系統(tǒng)電控圖冊(cè)[Z].

[3]濟(jì)南卷煙廠8000kg/h制葉線電控系統(tǒng)PLC控制程序[Z].

[4]濟(jì)南卷煙廠8000kg/h制葉線煙葉垂直分切機(jī)電控系統(tǒng)使用手冊(cè)[Z].