苯酐包裝線控制系統改造

李忠明

(遼寧石化職業技術學院，遼寧 錦州 121001)

錦州石化公司年產4萬t苯酐裝置共有3條包裝線，負責將來自結片機的苯酐物料進行自動定量包裝并輸送至碼垛機組單元，包裝線上任何一個故障都有可能導致整個裝置停車。由于原包裝線控制系統在功能和安全方面存在很多缺陷，再加上受苯酐腐蝕老化嚴重，經常故障停車，直接影響了苯酐的生產能力并給設備的維護帶來困難。筆者對該系統進行了重新設計改造，并一次開車成功。

來自結片機的苯酐物料進入破拱料倉經攪拌后進入雙螺旋給料機中。包裝線控制系統啟動后，料門打開，雙螺旋給料機開始給料，大、小螺旋機同時工作，當加料到達24kg時，大螺旋機停止，小螺旋機繼續工作。當加料到達24.75kg時，小螺旋機停止，料門關閉，在關閉過程中，給料系統利用小螺旋機停止后慣性給料，使物料值達到25kg。操作工將包裝袋手動套入夾袋機構，秤體斗門打開，苯酐經過下料斗進入包裝袋，然后夾帶機構動作，裝滿苯酐的包裝袋落在立袋輸送機上，經過縫紉機進行封口，經過倒帶機構，整形機構后進入碼垛機組單元。

2 包裝線控制系統組成

包裝線控制系統主要由主控柜、現場防爆控制柜和現場儀表組成，控制系統以PLC為核心，由程序檢測控制PLC單元、檢測元件(接近開關、光電開關)、操作面板、控制元件(電磁閥、接觸器)以及執行機構(氣缸、電機)等幾個部分組成，并由F701稱重控制器協同PLC共同完成定量稱重任務。

2.1 主控柜

主控柜安裝在苯酐包裝線機柜間內，柜內安裝有PLC、電機保護開關、接觸器、變頻器及開關電源等控制設備。原1#、2#包裝線控制系統放在一個控制柜內，給系統維護工作增加了難度并降低了系統的安全性、可靠性。改造后1#、2#包裝線控制系統分別放在兩個控制柜內，柜內增加了照明燈具、軸流風扇及保護地匯流銅排。原PLC供電電源及現場設備驅動電源均為220V(AC)，給現場操作及維護帶來一定的安全隱患，而且原PLC控制點數沒有冗余，一旦控制IO損壞只能更換整個PLC。改造之后，控制系統PLC選用歐姆龍公司的CPM2A-60CDR-D型產品(供電電源24V(DC))，控制點數1∶1冗余。接觸器選用施耐德(線圈吸合電壓24V(DC))LC1D09BDC型產品，現場按鈕、指示燈、電磁閥、限位開關采用明緯NES-150-24型開關電源供電，增強了設備運行可靠性。電機保護開關選用西門子3VU 13系列斷路器，由于其配備了過電流瞬時脫扣器和反時限延時脫扣器，可以對電機進行過載、短路和斷相保護。

2.2 現場防爆控制柜

目前防爆控制柜安裝在下料斗和縫紉機之間，保護等級為IP54，防止苯酐粉塵進入柜內腐蝕F701儀表和其他控制器件。現場防爆控制柜上安裝有控制電源開關、自動運行開關、急停開關、輸送機開關、立袋正反轉開關和手動卸料按鈕，并有設備各種運行狀態指示燈。在控制柜內安裝F701稱重儀表，通過視窗可以觀察F701稱重儀表實時稱重數據和時序狀態信息。

2.3 現場儀表

包裝線控制系統現場儀表主要由F701稱重控制器、稱重傳感器、傳感器接線盒、電磁閥及接近開關等組成。F701稱重控制器與3個MTB-50傳感器構成稱重控制系統，與PLC進行數字量信號通信，共同完成苯酐定量包裝任務。

3個稱重傳感器將苯酐物料重量信號轉化為毫伏信號送入F701稱重控制器，F701根據組態參數對重量值進行檢測判斷。F701啟動后，首先檢測秤體內有無余料，如果余料在設定范圍內，粗、中、精給料輸出通道ON，進行粗給料：

當重量值≥定量設定值-粗給料設定值時，粗給料輸出通道OFF;

當重量值≥定量設定值-中給料設定值時，中給料輸出通道OFF;

當重量值≥定量設定值-精給料設定值時，精給料輸出通道OFF;

如果此時重量在規定誤差范圍內，F701稱重控制器稱重完成輸出通道ON，否則給出超差信號。

苯酐包裝線采用兩級給料方式，即將中給料設定值與精給料設定值設成一致。苯酐包裝線F701稱重控制儀表組態參數為：定量值25kg，粗給料設定值1kg，精給料和中給料設定值0.25kg，過量不足設定值0.05kg。

3 控制系統邏輯

1#、2#苯酐半自動包裝生產線控制邏輯為:自動秤啟動后，PLC給稱重控制器F701控制接口16號啟動輸入端一個2s的脈沖信號，若料斗為空(或料斗內物料在3.05kg范圍內)，F701稱重控制器控制接口輸出端7、9導通，PLC輸出端10CH02點與10CH03點導通，粗加料與精加料電機同時啟動，電機帶動螺旋給料裝置旋轉，物料落入料斗內。

當稱重料斗內的物料重量達到24kg時，F701控制接口輸出端7由ON變為OFF，9繼續為ON，PLC 10CH02點OFF,10CH03點ON，精加料電機繼續運轉。

當料斗內的物料重量達到24.75kg時，F701控制接口9變為OFF，PLC 10CH03點變為OFF，精加料電機停止，料門關閉(在料門關閉瞬間利用精加料電機停止慣性有物料落入料斗中)，F-701啟動比較等待延時定時器，將料斗內苯酐實際重量與預置點25kg進行比較，如實際重量不在24.95～25.05kg內，則F701控制接口10或11端ON,PLC 11CH05點ON，F701操作箱盤面超差指示燈亮，提醒操作工人。無論是否超差，F701控制接口22輸出點ON，PLC輸出端11CH04點ON，F701操作箱盤面秤面指示燈亮，如果夾袋行程開關動作，PLC 10CH07點ON,夾袋電磁閥動作，1s后，PLC 10CH06點ON,斗門電磁閥動作，3.5s后PLC 10CH 06點OFF，F701再次被啟動，5.5s后PLC 10CH 07點OFF,完成一個稱重循環過程。

立袋輸送機正反轉功能由變頻器直接控制，縫紉機電機一直處于旋轉狀態，當縫紉機入口接近開關得電后，縫紉機離合器吸和，帶動縫紉機針往復運動，出口接近開關得電后，縫紉機離合器吸和，帶動縫紉機針往復運動，出口接近開關失電后，縫紉機切刀電磁閥得電0.5s。PLC稱重流程如圖1所示。

圖1 PLC稱重流程

4 結束語

通過改造，將原有的控制柜、PLC、變頻器、現場電磁閥、接近開關及行程開關等控制元件進行了更換升級，對所有的線路都進行了重新鋪設。現場儀表、現場防爆控制柜、室內主控柜構成了一套完整的苯酐包裝控制系統。苯酐1#、2#包裝線分兩個機柜分別控制，提高了生產線運行的冗余度，提高了生產效率。避免維護人員帶電操作，增強了安全性。控制部分功能結構清晰，圖紙與實際接線一致，減少了維護難度。現場全部操作箱均采用密封結構，避免了粉塵進入腐蝕設備，延長

了設備使用壽命。自動秤在粗給料階段，粗精給料電機同時旋轉，增加了稱重速度，解決了大破拱頻繁堵料的問題。延長夾袋器放袋時間，料倉內物料完全落在袋中，減少了粉塵外溢。現場增設防碰撞機構，避免了因料袋碰撞掉在地上的問題。苯酐包裝線控制系統運行一年來，性能良好，運行穩定。