基于S7—300的導爆索在線檢測控制系統

摘 要：為了對導爆索生產過程進行在線檢測和監控，提出基于西門子PLC300的導爆索在線監測控制系統，實現了制索機啟停的遠程控制，安全聯鎖控制，斷細藥檢測，在線太安藥量的實時檢測，內外層線的斷線檢測，設備故障及報警停機，制索間內的視頻回放及實時瀏覽，實時分析直徑數據的功能。

關鍵詞：PLC；自動控制；安全生產；WINCC；組態軟件

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 16-0000-01

導爆索制索過程中，導爆索的芯線及內外層線的斷線判斷、藥量查看、斷細藥檢查等的檢測，對于產品的質量是十分重要的，因此導爆索在線檢測控制系統的研發對于產品質量的提升有著重要的意義。本文設計的導爆索在線檢測控制系統實現了導爆索制索機的導爆索斷細藥檢測、藥量在線檢測、芯線及內外層斷線檢測、制索機故障停機等功能。該檢測系統改變以往通過操作工人肉眼觀察導爆索狀態的方式，減少了工人的勞動強度，改變了先前的在制索間內操作的工作方式，實現了隔離操作，提高了設備的本質安全性。

一、系統功能

導爆索在線檢測控制系統應用于導爆索的制索工序，對導爆索制索過程中進行工藝參數檢測、異常報警、遠程控制等功能，符合企業導爆索生產技術的自動化發展目標。具有控制系統技術先進、性能可靠穩定、檢測精確、易操作等特點。

該系統由供電單元、檢測單元、中央處理單元、人機交互單元、監控室控制及信息處理單元等組成。監控室控制及信息處理單元是控制系統的數據檢測及控制中心，負責處理其他單元的控制及檢測信息。

其具體工作流程如下：（1）在現場操作工人做好開機準備后，通過觸摸屏畫面上的請求開機按鈕，進行開機請求，控制室操作人員確認后開啟導爆索機，現場觸摸屏及控制室監視器顯示導爆索機工作狀態；（2）當導爆索機工作10S后，導爆索在線檢測控制系統通過傳感器檢測到導爆索的內外層線、在線藥量、導爆索直徑等工藝參數，在現場觸摸屏及控制室主機顯示設備工作狀態。當任一工序出現異常問題，系統報警、延時停車，并通過語音播報、現場及控制室顯示工作異常的工序，提醒操作工人進行處理；（3）當問題處理完成后，現場操作工人再次進行開機請求；（4）設備工作依次循環上述步驟。

二、系統組成

系統采用SIEMENS公司S7-300系列PLC作為控制核心，采用西門子觸摸屏作為現場的顯示和操作平臺，實現對導爆索生產過程進行在線檢測和監控。系統采用觸摸屏監控器，用于系統工作流程的顯示、參數報警和數據存儲等。

（1）第一級，由在線直徑ccd激光測微儀、光纖傳感器、斷線檢測傳感器等傳感器、接觸器、繼電器等組成，用于數據采集和執行自動化層的指令，測微儀提供4-20mA信號；（2）第二級，由CPU模塊、電源模塊、I/O模塊構成，系統通過PLC對現場信號進行檢及監控、信號處理等，具有一定數據分析、工藝參數運算能力；PLC控制器通過STEP編程軟件進行的各種功能模塊及控制系統實現所編制的控制功能；（3）自動化：可將模擬量輸入/出（AI/AO）、數字量輸入/出（DI/DO）等基本控制功能下載到現場各分站中、各個分站的信息在現場總線中傳送和功能集成，因此使現場層有相當自治能力來完成現場設備的實時控制。而傳感器和執行器件等現場設備也可經通訊接口及輸入，輸出模塊連接到現場總線上，而成為了點對點通訊的現場網絡；（4）數據：主要是數據的顯示、異常情況報警和數據存儲等。

該系統軟件不僅實現了導爆索制索工序的手/自動控制、狀態監控、歷史數據記錄、實時曲線等一般的監控要求，具備故障檢測、故障報警、故障處理等功能，最大限度的保證了系統安全可靠的運行。

三、系統設計

系統開發軟件采用德國西門子公司的WINCC組態軟件，有著良好的集成性、開發性和靈活性。適用于工業領域的方案解決，集成所有管理和操作功能，能應用戶要求有效簡單地進行組態；自動化全集成的組成部分，使用與中小企業技術和工業領域涉及問題的解決方案。開發出的WINCC監控系統具有全面開放、功能強的特點，既能滿足小型過程控制的開發應用，也可以完成更復雜的大型應用。

系統主要實現對設備運行數據的實時顯示、遠程控制現場設備、設備運行數據的儲存、打印、歷史運行數據查詢、分析等功能。系統軟件主要設計了控制主畫面、運行參數設置界面、導爆索直徑曲線等界面、設備故障的查詢及歷史報表等相關程序的編寫。控制主畫面包含了整個導爆索制造過程中的工藝圖，監視設備各個工序的運行狀態、參數、畫面的切換等功能。方便隨時查看各項運行的工藝數據，提高了整個導爆索系統運行的可靠性。流程圖如圖1所示。

圖1 流程圖

四、系統特點

（1）采用直徑測微儀檢測導爆索直徑，根據所設數值判據是否為斷藥、細藥；（2）通過對射傳感器實時在線檢測藥缸內的太安藥量；（3）采用光纖傳感器安單位時間檢測棉線數量，來判斷內層線、中層線是否斷線；（4）采用斷線檢測傳感器來檢測芯線是否斷線；（5）實現了聯鎖控制設備啟停，并增加了語音報警及畫面顯示報警功能；（6）采用監控電腦及觸摸屏實現制索間內的視頻、斷線情況、導爆索直徑的實時顯示，設置請求控制室開機按鈕來實現控制室的集中控制，設置調試模式來解除防爆門的聯鎖，方便設備維修，并實現控制室的集中控制功能（控制室集中開關制索機、廣播通知設備問題等功能）。

五、結束語

該系統實現了制索機啟停的遠程控制，安全聯鎖控制，斷細藥檢測，在線太安藥量的實時檢測，內外層線的斷線檢測，設備故障及報警停機，制索間內的視頻回放及實時瀏覽，實時分析直徑數據的功能。經過改造后的導爆索機，提高了設備的自動化程度，實現人機隔離控制，提高了設備的本質安全性。

[作者簡介]李濤（1978.10-），男，遼寧阜新人，副主任，碩士，研究方向：自動化。