苯酐包装线控制系统改造

李忠明

(辽宁石化职业技术学院，辽宁 锦州 121001)

锦州石化公司年产4万t苯酐装置共有3条包装线，负责将来自结片机的苯酐物料进行自动定量包装并输送至码垛机组单元，包装线上任何一个故障都有可能导致整个装置停车。由于原包装线控制系统在功能和安全方面存在很多缺陷，再加上受苯酐腐蚀老化严重，经常故障停车，直接影响了苯酐的生产能力并给设备的维护带来困难。笔者对该系统进行了重新设计改造，并一次开车成功。

来自结片机的苯酐物料进入破拱料仓经搅拌后进入双螺旋给料机中。包装线控制系统启动后，料门打开，双螺旋给料机开始给料，大、小螺旋机同时工作，当加料到达24kg时，大螺旋机停止，小螺旋机继续工作。当加料到达24.75kg时，小螺旋机停止，料门关闭，在关闭过程中，给料系统利用小螺旋机停止后惯性给料，使物料值达到25kg。操作工将包装袋手动套入夹袋机构，秤体斗门打开，苯酐经过下料斗进入包装袋，然后夹带机构动作，装满苯酐的包装袋落在立袋输送机上，经过缝纫机进行封口，经过倒带机构，整形机构后进入码垛机组单元。

2 包装线控制系统组成

包装线控制系统主要由主控柜、现场防爆控制柜和现场仪表组成，控制系统以PLC为核心，由程序检测控制PLC单元、检测元件(接近开关、光电开关)、操作面板、控制元件(电磁阀、接触器)以及执行机构(气缸、电机)等几个部分组成，并由F701称重控制器协同PLC共同完成定量称重任务。

2.1 主控柜

主控柜安装在苯酐包装线机柜间内，柜内安装有PLC、电机保护开关、接触器、变频器及开关电源等控制设备。原1#、2#包装线控制系统放在一个控制柜内，给系统维护工作增加了难度并降低了系统的安全性、可靠性。改造后1#、2#包装线控制系统分别放在两个控制柜内，柜内增加了照明灯具、轴流风扇及保护地汇流铜排。原PLC供电电源及现场设备驱动电源均为220V(AC)，给现场操作及维护带来一定的安全隐患，而且原PLC控制点数没有冗余，一旦控制IO损坏只能更换整个PLC。改造之后，控制系统PLC选用欧姆龙公司的CPM2A-60CDR-D型产品(供电电源24V(DC))，控制点数1∶1冗余。接触器选用施耐德(线圈吸合电压24V(DC))LC1D09BDC型产品，现场按钮、指示灯、电磁阀、限位开关采用明纬NES-150-24型开关电源供电，增强了设备运行可靠性。电机保护开关选用西门子3VU 13系列断路器，由于其配备了过电流瞬时脱扣器和反时限延时脱扣器，可以对电机进行过载、短路和断相保护。

2.2 现场防爆控制柜

目前防爆控制柜安装在下料斗和缝纫机之间，保护等级为IP54，防止苯酐粉尘进入柜内腐蚀F701仪表和其他控制器件。现场防爆控制柜上安装有控制电源开关、自动运行开关、急停开关、输送机开关、立袋正反转开关和手动卸料按钮，并有设备各种运行状态指示灯。在控制柜内安装F701称重仪表，通过视窗可以观察F701称重仪表实时称重数据和时序状态信息。

2.3 现场仪表

包装线控制系统现场仪表主要由F701称重控制器、称重传感器、传感器接线盒、电磁阀及接近开关等组成。F701称重控制器与3个MTB-50传感器构成称重控制系统，与PLC进行数字量信号通信，共同完成苯酐定量包装任务。

3个称重传感器将苯酐物料重量信号转化为毫伏信号送入F701称重控制器，F701根据组态参数对重量值进行检测判断。F701启动后，首先检测秤体内有无余料，如果余料在设定范围内，粗、中、精给料输出通道ON，进行粗给料：

当重量值≥定量设定值-粗给料设定值时，粗给料输出通道OFF;

当重量值≥定量设定值-中给料设定值时，中给料输出通道OFF;

当重量值≥定量设定值-精给料设定值时，精给料输出通道OFF;

如果此时重量在规定误差范围内，F701称重控制器称重完成输出通道ON，否则给出超差信号。

苯酐包装线采用两级给料方式，即将中给料设定值与精给料设定值设成一致。苯酐包装线F701称重控制仪表组态参数为：定量值25kg，粗给料设定值1kg，精给料和中给料设定值0.25kg，过量不足设定值0.05kg。

3 控制系统逻辑

1#、2#苯酐半自动包装生产线控制逻辑为:自动秤启动后，PLC给称重控制器F701控制接口16号启动输入端一个2s的脉冲信号，若料斗为空(或料斗内物料在3.05kg范围内)，F701称重控制器控制接口输出端7、9导通，PLC输出端10CH02点与10CH03点导通，粗加料与精加料电机同时启动，电机带动螺旋给料装置旋转，物料落入料斗内。

当称重料斗内的物料重量达到24kg时，F701控制接口输出端7由ON变为OFF，9继续为ON，PLC 10CH02点OFF,10CH03点ON，精加料电机继续运转。

当料斗内的物料重量达到24.75kg时，F701控制接口9变为OFF，PLC 10CH03点变为OFF，精加料电机停止，料门关闭(在料门关闭瞬间利用精加料电机停止惯性有物料落入料斗中)，F-701启动比较等待延时定时器，将料斗内苯酐实际重量与预置点25kg进行比较，如实际重量不在24.95～25.05kg内，则F701控制接口10或11端ON,PLC 11CH05点ON，F701操作箱盘面超差指示灯亮，提醒操作工人。无论是否超差，F701控制接口22输出点ON，PLC输出端11CH04点ON，F701操作箱盘面秤面指示灯亮，如果夹袋行程开关动作，PLC 10CH07点ON,夹袋电磁阀动作，1s后，PLC 10CH06点ON,斗门电磁阀动作，3.5s后PLC 10CH 06点OFF，F701再次被启动，5.5s后PLC 10CH 07点OFF,完成一个称重循环过程。

立袋输送机正反转功能由变频器直接控制，缝纫机电机一直处于旋转状态，当缝纫机入口接近开关得电后，缝纫机离合器吸和，带动缝纫机针往复运动，出口接近开关得电后，缝纫机离合器吸和，带动缝纫机针往复运动，出口接近开关失电后，缝纫机切刀电磁阀得电0.5s。PLC称重流程如图1所示。

图1 PLC称重流程

4 结束语

通过改造，将原有的控制柜、PLC、变频器、现场电磁阀、接近开关及行程开关等控制元件进行了更换升级，对所有的线路都进行了重新铺设。现场仪表、现场防爆控制柜、室内主控柜构成了一套完整的苯酐包装控制系统。苯酐1#、2#包装线分两个机柜分别控制，提高了生产线运行的冗余度，提高了生产效率。避免维护人员带电操作，增强了安全性。控制部分功能结构清晰，图纸与实际接线一致，减少了维护难度。现场全部操作箱均采用密封结构，避免了粉尘进入腐蚀设备，延长

了设备使用寿命。自动秤在粗给料阶段，粗精给料电机同时旋转，增加了称重速度，解决了大破拱频繁堵料的问题。延长夹袋器放袋时间，料仓内物料完全落在袋中，减少了粉尘外溢。现场增设防碰撞机构，避免了因料袋碰撞掉在地上的问题。苯酐包装线控制系统运行一年来，性能良好，运行稳定。