葛洲坝易普力攀枝花分公司连续乳化生产线自动控制系统

刘咏竹

(葛洲坝易普力股份有限公司，重庆400023)

葛洲坝易普力攀枝花分公司连续乳化生产线自动控制系统

刘咏竹

(葛洲坝易普力股份有限公司，重庆400023)

根据葛洲坝易普力攀枝花分公司乳化炸药生产线的工艺条件，以PLC和工业控制机为核心，实现了对生产线的自动控制，从根本上保证了炸药生产的安全性和可靠性。介绍该公司乳化炸药生产线自动控制系统的组成、功能，及系统的特点。

乳化炸药生产线;自动控制系统;硬件;监控软件

由于乳化炸药生产的特殊性，为了提供炸药质量，稳定炸药性能，在生产过程中对乳化炸药生产工艺进行自动控制的要求也越来越迫切，乳化炸药连续化、自动化生产是国家民爆行业确定的发展方向。

1 工艺要求

葛洲坝易普力攀枝花分公司乳化炸药生产工艺主要包括水相溶解、油相溶解、水相输送、油相输送、乳化、乳胶冷却、化学敏化、物理敏化、炸药输送、炸药包装等工序。整个炸药制备工艺大体可分为原料准备、乳化、冷却发泡3个工段。原料准备工作完毕，顺序启动乳化器、油相及水相输送泵，使水相和油相材料按一定比例在乳化器中乳化成乳胶基质，乳胶基质经钢带冷却后，在连续敏化器里与敏化剂敏化，通过运输皮带输送到包装机井下包装。

工艺要求如下:

(1)在原材料准备阶段，水相及油相材料的各种组分配比要准确;

(2)水相和油相罐物料温度只能在一定范围内变化;

(3)连续生产时，有关电机的顺序启动和顺序停止，当某一设备出现故障或工艺参数超过设定值时，系统报警并自动顺序停机，以实现安全连锁保护;

(4)在整个生产过程中，保证水相流量、油相流量、敏化剂量始终成一定比例变化。

2 控制系统的组成

葛洲坝易普力攀枝花分公司乳化炸药生产线自动控制系统由工业控制机、电视监控系统、可编程控制器及各种传感器、变送器、执行机构等硬件和控制软件组成。采用先进的集散(DCS)自动控制系统，利用工业控制机、电视监控系统等设备集中监控整个生产线的运转和管理，动态显示整个工艺流程和生产线的运转情况，完成数据处理等工作。以可编程控制器为核心，控制各个子系统，如原材料制备、乳胶制备、乳胶输送等工序，进行参数监控、调节、超限报警、故障停机及自诊断等工作。系统的现场控制计算机为一台高性能的工控机，用于监控生产过程的各个工艺参数和设备运行状况，并能实时地对生产线进行操作、调整。该计算机通过网卡与厂内的计算机网络相联，使得生产车间及厂相关管理人员能对生产过程进行监视及管理。

葛洲坝易普力攀枝花分公司乳化炸药生产线自动控制系统的构成如图1所示。整个控制系统主要由流量控制系统、温度控制系统、电视监控系统、原材料制备系统、关键设备顺控系统、故障报警处理系统组成。PLC系统和工控机通过RS485进行通信，将工艺参数在计算机屏幕上显示出来。

图1 乳化炸药生产线自动控制系统的构成

2.1 流量显示控制系统

根据工艺要求，在整个生产过程中水相、油相、发泡剂A及发泡剂B4相流量始终应成一定比例，4相流量控制子系统主要由PLC、工控机、流量计、变频器组成，4相流量的比例及变频器的起始频率可在工控机上修改。

2.2 温度显示控制系统

该系统主要由温度传感器、温度数显仪、电动球阀、PLC组成，温度数显仪对温度传感器来的温度信号进行显示，并输出对应的4～20mA的信号到PLC的FX2N－4AD单元，通过PLC的控制运算输出，驱动对应的电动球阀，使给定点的温度保持在要求范围内。温度控制(带显示)点:水相A温度、水相B温度、油相A温度、油相B温度;温度显示点:乳化剂温度、添加剂温度、复合蜡温度、冷却水给水温度、冷却回水温度、乳化基质温度、敏化温度等。当乳化基质温度过高、冷却给水温度过高(该值可在计算机上修改)，则在计算机上分别予以显示，并报警停机，以确保系统的安全性。

2.3 原料制备系统

原料制备系统主要指水相和油相材料的制备，由水相A电子称、水相B电子称、油相A电子称、油相B电子称、水相A加水阀、水相B加水阀、复合蜡放料阀、乳化剂放料阀、添加剂放料阀、油相A进料阀、油相B进料阀、螺旋输送机、破碎机、对应的蒸汽阀组成。通过PLC和计算机确保水相、油相材料的组分准确，温度控制在要求范围内，螺旋输送和破碎机实行连锁控制，只有在启动螺旋输送机的情况下，才能启动破碎机，只有在破碎机停止以后，才能停止螺旋输送机。

2.4 系统故障报警系统

因为乳化炸药连续生产的特殊性，为防患于未然，在控制系统设有多种故障报警显示和紧急停止等措施。在整个生产过程中，当自动/手动转换开关处于“自动”工作状态，若水相输送泵电机、油相输送泵电机、发泡剂输送泵电机、预乳器、乳化器、冷却器、敏化机、冷却水泵、胶体泵电机有一个出现电气故障，则整个系统自动报警停机，并在计算机和操作台上显示故障停机原因;当水相流量、油相流量、发泡剂A流量发泡剂B流量4者之间流量比例不匹配或无流量，则整个系统自动报警停机，并在计算机和操作台上显示故障停机原因;当油相出口压力、水相出口压力过高，则整个系统自动报警停机，并在计算机和操作台上显示故障停机原因;当乳化器工作电流超高或过低，则整个系统自动报警停机，并在计算机和操作台上显示故障停机原因;当乳化器冷却水流量或冷却器冷却水流量不够时，则整个系统自动报警停机，并在计算机和操作台上显示故障停机原因。从而大大提高了系统的安全性和可靠性。

2.5 视频监视系统

由4个一体化摄像机和9个固定彩色摄像机(自动光圈、自动聚焦、电动变焦)及相应的云台、云台控制器、视频监视器组成工业电视监视系统，分别对原料制备车间、生产制药车间、包装车间进行监视，使控制室的操作员能对车间的情况一目了然。另外，在控制室与生产线现场之间还配备了对讲装置，使现场人员能与控制室操作员及时取得联系。

葛洲坝易普力攀枝花分公司乳化炸药连续生产线自动控制系统硬件结构如图2所示。

图2 乳化炸药连续生产线自动控制系统硬件结构

2.6 系统监控软件

监控计算机操作系统采用微软公司的Windows XPSP2。工控软件采用北京亚控公司组态软件Kingview6.53，它以Windows98/Windows2000/WindowsNT中文操作系统作为其操作平台，图形功能完善、界面设计一致性好、易学易用，能满足系统控制的要求。系统提供了各种PLC、智能仪表、板卡、变频器等设备驱动程序。本软件提供单机版和网络版以满足不同的需求。本软件是基于Windows操作系统的应用程序，因而用户窗口界面具有统一的Windows风格，平台简单且易操作，通过界面窗口，用户可进行各种控制操作参数的调整。

葛洲坝易普力攀枝花分公司计算机监控软件界面主要包括:水相制备、油相制备、炸药制备、流量曲线、历史曲线、报警参数设定、报表、报警查询、用户登录等。

3 控制系统的特点

(1)具有自动和手动完全独立的两套控制系统，且自动及手动控制可在线无扰动切换。所有的关键工艺参数(温度、压力、流量、物位)在控制室都有对应显示，在工业控制机上有历史数据储存，该计算机通过网卡与厂内的计算机网络相联，使得生产车间及厂相关管理人员能对生产过程进行监视及管理。

(2)准确可靠的自控系统和人机管理画面。自动控制系统的核心部件为PLC控制器，PLC控制器通过RS232/485接口与工业控制机进行通讯，其中，PLC实现关键工艺参数的数据采集、控制、报警;计算机通过与PLC的通讯，对电机及阀门等执行结构的工作状态实现在线监测，对温度、压力、流量、物位等关键工艺参数及变化曲线、报警进行动态监视，帮助操作人员安全操作;还具有在线报警、提示错误信息，对生产过程的关键参数定时存档或打印等功能，有利于生产管理和安全生产。

(3)发泡剂微小流量的准确计量和闭环控制。由于生产过程中发泡剂的瞬时流量很小，目前国内几乎没有对它进行准确的计量和调节，极大地影响了产品的稳定性，新系统中采用国外最先进的小流量传感器，实现了对发泡剂(发泡剂A、发泡剂B)的精确计量和自动调节，精度达到0.5%。

(4)安全预警系统。生产工艺的关键点位，均设置检测装置，设置超限报警功能及保护功能，辅以视频监视，使系统更安全。

葛洲坝易普力攀枝花分公司乳化炸药生产线自动控制系统具有操作简单、控制全面、可靠性高、维修方便等优点，大大提高了乳化生产线的安全程度，自2008年6月投入运行以来，系统稳定安全可靠，技术经济效益明显，具有一定的推广价值。

［1］段仁君.连续乳化炸药生产工艺的自动控制［J］.基础自动化，1995，(6):33－35.

［2］童进秋，吴艳.乳化炸药生产线集散控制系统的研究和应用［J］.煤矿爆破，2005，(4):20－21.

［3］刘茂后，于魏清.连续乳化的水相与油相流量控制系统设计［J］.煤矿爆破，2005，(2):12－14.

［4］殷德军，秦兆海.安全防范技术与电视监控系统［M］.北京:电子工业出版社，1998.

［5］廖常初.PLC编程及应用［M］.北京:机械工业出版社，2003.

2011－06－08)

刘咏竹(1962－)，男，江西萍乡人，高级工程师，主要从事机械加工、民用爆破器材生产技术与设备方面的研究。