自動控制在起爆具生產線上的作用探究

金偉

摘要：起爆具能可靠起爆各類的工業炸藥以及鈍感炸藥，能夠在全炮孔內任意位置起爆。我國以前生產起爆具都是采用人工進行批量生產，導致產品的生產效率低、質量穩定性差、生產安全性差等。當前，我國采用自動控制技術進行生產，不僅提高了生產效率，而且提高了產品的質量，本文對起爆具的生產工藝進行了分析，并探究了自動控制技術在起爆具生產中的應用。

關鍵詞：自動控制；起爆具生產線；作用

引言

在爆破作業當中，尤其在中深孔的爆破作業中，起爆具發揮著重要的作用。當前，我國的起爆具在生產過程中采用了自動控制技術，不僅提高了起爆具自動化的生產效率，而且提高了企業的生產安全性，保證了產品的質量，進而推動了我國起爆具生產企業的發展。

1起爆具的生產工藝流程

某企業的起爆具生產工藝如下：首先，把三硝基甲苯（TNT）倒入熔化機中，熔化后三硝基甲苯（TNT）流入混藥機內，同時把黑索金放入料倉中。等到三硝基甲苯完全融化之后，向混合機中按照一定的速度緩慢加入把黑索金并充分進行攪拌，攪拌均勻后，把混合料注入注藥機中準備澆注。注藥機通過澆注頭分別對各個模具進行澆注。澆注過程要進行兩次，第一次是裝到模具灌的一半，第二次澆注滿整個模具的灌裝。等模具冷卻后退模，最后進行包裝檢驗。此起爆具生產工藝流程如圖1所示。

根據起爆具的生產工藝以及配方的要求，要充分考慮影響起爆具的安全生產以及產品質量的各種要素。要想實現起爆具連續化自動化生產，控制系統要承擔以下幾項內容：第一，起爆具生產流程中的各設備的順序控制、開關控制以及連鎖控制；第二，溫度測量和控制，三硝基甲苯融化和黑索金在混合的過程中溫度的控制和檢測，以及澆注過程中溫度的檢測；第三，檢測黑索金和三硝基甲苯的重量；第四，控制澆注過程中每支起爆具的重量；第五，提供生產過程中的安全防護技術，包括超溫、空料、過載、斷料等設備以及工藝過程的報警。

2自動控制在起爆具生產線中的應用

2.1直接數字控制系統

直接數字控制系統，也稱為計算機集中控制系統，通過計算機采集現場的實時數據，并進行簡單的控制和邏輯運算，由模擬量輸出通道與數字量輸出通道將信號輸出，進而直接控制現場的生產過程。該系統為閉環控制系統，該系統中每臺計算機都要控制很多個回路，顯示很多的監測點，這就對工程人員用軟件設計實現各項功能提出了較高的要求。直接數字控制系統能實現實時在線控制，系統靈活并且功能多，便于維護，而且系統的控制精度很高。該系統中對于所有信息的收集、發送及處理都是由中心計算機執行的，如果計算機出現故障，很可能會造成整個系統癱瘓，所有的功能都會失效，進而影響生產的可靠性，因此，當前直接數字控制系統已經無法滿足起爆具的生產要求了。

2.2計算機監督控制系統

計算機監督控制系統也稱設定值控制系統。計算機根據工藝的信息以及其它的參數，按照描述生產過程的數學模型或方法，自動改變模擬調節器和直接數字控制方式的給定值，使生產過程始終處在最優的工作狀況下。該系統具有效率高、能耗低的特點，并且該系統是閉環結構，其監控計算機具有復雜的控制功能。計算機監督控制系統有兩種典型的結構形式，即分級控制系統、模擬調節器控制系統，該系統會針對影響生產的各種因素以及建立的數學模型得出使生產過程處于最優狀態的給定值，并根據這些對模擬調節器以及下一級系統進行自整定。該系統有效解決了系統在進行實時控制時采樣周期短的缺點，并且能完成較復雜的計算，能夠對控制系統進行很好的優化。此外，計算機監督控制系統結構為集中控制型，如果用其控制多個回路，可能會遇到風險集中的問題，導致整個系統的可靠性降低。

2.3現場總線控制系統

現場總線控制系統，簡稱FCS，其是由各種現場儀表通過互連和控制室內的人機界面組成的系統。現場總線是一個能連接現場自動化設備以及控制系統的數字式通信網絡，它具有多分支結構能夠實現雙向傳輸，如圖2所示。FCS的精確性很高、設計與安裝方便、便于進行維護與擴展、能夠節約軟硬件的投資。該控制系統采用串行的通信方式，具有特殊功能的設備也能通過一條總線進行連接，從而實現現場設備和控制系統間的通信，從而完成信息交換以及數據傳輸，其具有數字計算與數字通信的能力，在現場就可以完成對特定控制的計算，不僅能夠避免信號傳輸過程中出現誤差，同時還能夠有效提高信號的控制以及測量精度，為遠程信息傳輸節省大量的資源。FCS還能提供傳統儀表不能提供的設備信息，包括閥門開關動作次數、設備的資源以及故障診斷等。為相關操作管理人員對系統運行狀態進行管理、監測以及維護等提供了很大的便利。在起爆具的生產中利用該控制系統，能夠降低生產的投入費用，并且當系統出現故障時也能夠及時進行維護，極大的提高了生產過程的可靠性和準確性。

2.4集散控制系統

集散控制系統又稱為分布式控制系統，其利用計算機技術對生產過程進行操作管理、集中監視、分散控制，是一種新型的控制技術。集散控制系統中綜合運用了測量控制技術、計算機技術、信號處理技術、過程控制技術、網絡通訊技術以及圖形顯示技術。該系統包括過程控制級、現場級與管理級。其中，現場級又稱為數據采集裝置，主要采集現場的過程變量，比如現場轉速的、實時溫度的采集等，然后將采集的數據傳輸至監控的計算機中，與此同時上位機會將控制信號傳輸到各個執行機構和變送器；過程控制級是對現場級傳輸的信號，按照工藝要求以及執行控制規律進行運算，并將運算結果傳輸到現場級的設備；管理級是控制系統和工作人員進行信息交換的地方，一般管理級會配備多個鍵盤、顯示器，具有較大的存儲容量。在管理級操作人員能觀察到系統中各個設備的開停情況、系統的運行狀態以及每個工藝參數的變化情況等。操作員還可以根據需要隨時對控制過程的設定值進行修改，調整控制系統的輸出信號，從而實現對現場的設備操控。

結束語

綜上所述，自動控制技術在起爆器生產中的應用，提高了起爆具的生產工藝水平，使產品的質量得到保障，并且提高了原材料的利用率，實現了能源的節約，而且降低了生產成本，同時，高可靠性的硬件以及先進的控制程序，能夠保證生產過程嚴格按設定參數進行，提升了生產的可靠性和安全性。

參考文獻：

[1]王越勝，林森，WANG Yue Sheng，等.S7-300PLC在起爆具生產線上的應用[J].杭州電子科技大學學報，2012，32（4）：162-165.

[2]林森.起爆具生產線自動控制系統的設計[D].杭州電子科技大學，2013.