乳化炸藥自動化智能化聯鎖安全控制

廖麗珍,李 蕾,易海偉

(江西萍鄉國泰六六一科技有限公司,江西 萍鄉 337042)

0 引言

目前,國內乳化炸藥常見品種有1#巖石乳化炸藥、2#巖石乳化炸藥和一至三級煤礦許用乳化炸藥5 個品種,大多數企業至少生產2 個品種;乳化炸藥生產線水相配料工序至少使用2 臺水相溶解罐交替配料。 生產時,配料工作人員按實時生產品種計劃,在水相溶解罐內按比例添加相應品種的工藝材料配制水相溶液,配料完成后通過生產線主控室操作把配好料的水相溶解罐內的水相溶液輸送到制藥工序水相儲罐內[1-3]。

在此過程中,一般是水相配料工作人員與主控室操作人員人工對接,存在一定的安全或質量事故隱患[4-5]:

1)單班生產多個品種時,主控室容易誤操作,將不同品種的水相溶液輸送至制藥工序進行生產,如:將巖石炸藥水相溶液輸送至正在生產煤礦許用炸藥的制藥工序中,生產成煤礦許用炸藥,使用時造成瓦斯爆炸等安全責任事故。

2)由于兩臺水相溶解罐交替配料后輸送至水相儲罐內,水相溶解罐在配料時主控室操作人員仍然可以進行操作輸料,因此,容易造成誤操作,將尚在配料中的水相溶液輸送至水相儲罐內,造成質量責任事故。

1 隱患問題改進方案

原有乳化炸藥生產線控制系統主要由研華工控機、西門子S7-300 系列PLC、威綸觸摸屏等硬件配置組成,實現實時信息數據交換,對整個乳化炸藥生產線的設備進行控制和現場數據采集。

為了提高乳化炸藥生產線的本質安全水平,在原控制系統硬件配置基礎上,通過西門子S7314CPLC 設計編寫控制程序。 在工控主機WINCC 組態系統的制備控制畫面上,創建生產線生產品種信息與1#、2#水相溶解罐水相配料狀態、品種類型顯示以及控件;在水相工序操作系統威綸人機界面(HMI)的創建品種信息確認畫面及控件用于信號給定;從而組成一套水相配料狀態(是否配料完成)與品種(一級、二級、三級煤礦許用炸藥和巖石炸藥)信號給定,并與生產線生產品類匹配聯鎖控制系統程序,杜絕人員誤操作造成的安全或質量事故[6-8]。

2 具體實施方案

1)利用西門子PLC 編程軟件設計編寫控制程序,增加1#、2#水相溶解罐品種信息確認以及顯示信息聯鎖程序段;增加1#、2#水相溶解罐品種信息與生產線生產品種信息匹配聯鎖,到達控制1#、2#水相溶解罐放料閥(打開)控件隱藏或顯示狀態的程序段;完成乳化炸藥生產線水相配料狀態與品種信息給定、顯示及水相配料品種與生產品種信息相匹配的聯鎖控制PLC 程序設計,如圖1 所示。

圖1 PLC 程序段

2)在水相配料工房的人機界面(HMI)操作畫面上對應PLC 的新建程序,建立相對應的品種信息確認界面及編輯控件屬性給定信號,如圖2 所示。

圖2 操作人機界面

人機界面的品種選擇信息確認畫面中,溶罐一與溶罐二標題下控件分別對應1#、2#溶解罐水相配料品種信息的給定與顯示。 “1 號取消”“2 號取消”控件用于1#、2#溶解罐品種信息手動消除。 示例:水相配料工作人員1#水相溶解罐配料完成配方為巖石溶液,工作人員在品種選擇信息確認畫面中溶罐一標題下點擊“巖石”控件確認給定信號,當“巖石”控件顏色轉為綠色后表示信號給定成功,當前1#水相溶解罐配方為巖石溶液的信號已發送到PLC 進行品種匹配聯鎖控制及WINCC 組態系統上品種信息的顯示,如果1#水相溶解罐配方信號給定出現錯誤或需臨時更改配方,工作人員可以點擊“1 號取消”來取消1#水相溶解罐配料信息;當畫面中溶罐一標題下控件全部轉為灰色表示配方信號已經取消,需要重新給定;當水相溶解罐各進料設備啟動一次,其配料品種信息全部清除,需要水相工作人員根據現場情況重新給定信號。

3)在生產線主控室的工控機WINCC 組態系統上對應PLC 程序新建變量組、在制備控制畫面中組態創建相對應的水相配料狀態、品種信息界面及編輯控件對象屬性,使之顯示水相人機界面給定的信號,并創建編輯生產線生產品類信息確認控件,編輯1#、2#水相溶解罐放料閥(打開)的控件權限,如圖3、圖4 所示。

圖3 主控室工控機SCADA

圖4 信號給定聯鎖示意

3 方案實施結果

改進方案實現了在水相配料工序配料工作人員未在人機界面確認發送1#或2#水相溶解罐配料完成的品種信息時,主控室工控機WINCC 組態系統上的水相配料狀態及品種信息界面上將會顯示兩臺水相溶解罐“未配料”的狀態,1#、2#水相溶解罐放料閥(打開)控件隱藏,監控室操作人員無權限將水相溶解罐內未確認發送配料品種信息的水相溶液輸送至水相儲罐內。

只有當水相配料工作人員配料完成后,并在水相人機界面上確認各個水相溶解罐配料完成的品種信息發送給PLC,PLC 反饋給主控室WINCC 組態系統,WINCC 接收信息在組態畫面上顯示兩臺水相溶解罐的配料完成的品種信息,并解鎖與生產線現生產品類相同品種信息的水相溶解罐放料閥(打開)控件的操作權限,主控室獲取相應的操作權限,才能將其罐內溶液輸送至水相儲罐內。

示例:配料工作人員確認發送1#水相溶解罐配料完成,品種信息“巖石”(Db503.dbx2.0=1),2#水相溶解罐配料完成,品種信息“3 級煤礦”(Db503.dbx2.7=1)。 現生產線生產品種信息為“3 級煤礦”(Db503.dbx5.3=1),主控室就只能獲取與生產線現生產品種信息相同品類信息的2#水相溶解罐放料閥開啟(Db503.dbx4.1=1)操作權限(2#水相溶解罐放料閥打開控件顯示),而1#水相溶解罐放料閥開啟(Db503.dbx4.0=0)無操作權限(1#水相溶解罐放料閥打開控件隱藏);只有生產線生產品種轉換成與1#水相溶解罐配料完成品種信息“巖石”(Db503.dbx5.0=1)相符的信息(Db503.dbx4.0=1)時,主控室才能獲取1#水相溶解罐放料閥開啟操作權限(1#水相溶解罐放料閥打開控件顯示)將1#水相溶解罐溶液輸送到制藥工序進行制藥生產;1#或2#水相溶解罐進料設備每啟動一次其溶解罐配料完成及品種信息全部清除,主控室顯示該罐“未配料”狀態,失去存在權限(1#、2#水相溶解罐放料閥打開控件隱藏),需配料工作人員再次配料完成后確認發送的配料完成的品種信息反饋給主控室獲取相應的操作權限。

4 結語

通過對乳化炸藥生產線控制程序設計編寫及人機界面上創建品種信息確認界面,在主控室工控機WINCC 系統操作畫面上顯示組態1#、2#水相溶解罐的配料狀態與品類信息,實現了主控室工作人員實時了解水相制備工序配料情況,組態1#、2#水相溶解罐放料閥(打開)控件的權限應用進行聯鎖控制,實現了生產線各工序間的閉環對接控制,有效杜絕了生產線主控室操作人員因誤操作將未完成配料的溶液或將與實時生產品種不符的溶液輸送至水相儲罐內,造成安全或質量責任事故。 投入使用后有效提高了乳化炸藥生產線的本質安全水平。