SD5切丝机安全回路控制方式的改进与应用

尹招然 刘晓炀 王硕

摘要：切丝机作为制丝生产线主设备，对制丝质量有着重要影响。玉溪卷烟厂制丝一车间于2007年引进了两台意大利GARBUIO公司的SD5切丝机在5吨生产线使用，在使用过程中发现安全控制回路存在故障定位困难、故障难以复位等问题。从目前现状来看，SD5切丝机的故障频次和处理时间相对较高，需要进行技术改进。进行改进的重点就在于电控系统的重新优化，特别是安全回路的改进，从而使SD5切丝机操作维修便捷性提高、性能稳定可靠、故障报警更加直观和准确，有效降低设备的故障率和提升设备的运行效率。

关键词：切丝机;电气控制系统;电路

中图分类号：TP391        文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）16-0290-03

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

1 引言

在从玉溪卷烟厂制丝一车间5000Kg/h制丝线的实际情况来看，SD5切丝机存在着一些设计的缺陷，比如：H操作面板操作按钮因灰尘大容易导致触点失灵，影响复位操作;故障排查耗时长，安全回路故障定位困难等问题。需要采取针对性的措施有效降低故障率。进行改进的重点就在于电控系统的重新优化，特别是安全回路的综合改进，当故障发生时，如果能使故障定位准确直观、复位快速有效，那么切丝机的故障率将得到很大改善。

2 问题分析

切丝机安全回路设计为以安全继电器KF1为主控元器件，其他安全器件以串联方式与KF1外联接。安全继电器KF1工作原理，如图1和图2所示。

图1中KF1安全继电器可接交流或直流电源，如接直流A1（+） 和A1（-）为24VDC电源，S11（+）、S21（-）为KF1内部24VDC直流电源， S34为外部触发电路接口。KF1设计为双通道连接，通常一通道由S11 和S12构成（电源正端通道），二通道由S21 和S22构成（电源负端通道），S52为触发电路电源端口，通常与S11（+） 端子连接，应用实例如图2所示。

满足KF1触发复位的条件为：

（1）KF1电源，A1/A2端24VDC正常。

（2）一通道S11/S12无断路。

（3）二通道S21/S22无断路。

（4）所有电机接触器处于断开状态，常闭触点串联无断路。

（5）按下S10，触发通道1和通道2的逻辑判断，KF1复位指示灯常亮。

图3是SD5安全回路电路连接图，其中KF1为安全回路继电器，设计为双通道连接，S11为电源正端，S11/S52短接，S11/S12为一通道，S21为电源负端，S21/S22为二通道，S12/ S43为复位输入通道，13/14、23/24、33/34为双通道常开触点串联输出，41/42为双通道常闭触点串联输出。KF1外部电路串联了九个安全元器件。每个开关使用了三对触点，两对触点分别联接KF1两路通道，一对触点接PLC输入点。KF触发回路由所有电机接触器KM1-KM10常闭触点与复位按钮S10串联。

这种安全联锁方式采用了“双回路双通道”的模式进行控制，这样一来只要任何一路存在问题，KF1安全开关都不能运行导通，而且虽然各个检测原件有PLC的输入点，但是由于检测原件也受到KF1的回路控制，KF1一旦不能正常工作，那么这些检测元器件也不能形成检测回路，所以这些检测原件也不能进行正常检测，PLC也就不可能有信号的输入。

所以一旦KF1的两个检测通道中的元器件发生故障，电气维修人员都必须对这两个通道的所有检测元器件逐一的排查，而且需要进行双通道的排查，工作量就显得十分的大。

3 解决方案

本次改进主要针对SD5切丝机安全控制回路“双回路双通道”的模式进行优化。将“双回路双通道”模式改进成“单回路单通道”模式，具体做法是：将原有的两回路安全通道中的一条通道短接，同时改变KF1外部电路串联10个安全开关器件的触点连接方式，并将触发通道中的按钮复位功能改成操作画面按钮软连接。

3.1 电路连接方式改进

如图2所示，KF1外部电路串联10个安全开关器件，先将原有的两回路安全通道中的一条通道（S11/S22）短接，然后每个安全开关器件的两对常闭触点作为检测点依次串联到安全通道电路中，并将检测结果直接输入到PLC数字量输入模块，同时取消原有的第三对触点。改进之后，有效地避免了由于触点失效使三对触点动作异常导致误报警或不报警的情况发生;同时，触点串接使得故障点定位变得准确可靠。

3.2 复位按钮改进

从图3 安全回路连接电路图中可以看出，安全回路复位按钮为S10，物理按键位于SD5切丝机前操作面板上，如下图所示：

从图 5中可以看到复位操作开关的布局安装方式，按钮触点裸露在外，而且由于后盖板的密封原因，使得灰尘很容易进入后盖板内。使用过程中发现，操作面板上的复位操作按钮因灰尘大容易导致触点失灵，影响复位操作，存在故障排查耗时增加、安全回路故障定位困难等问题。

因此，我们将操作面板上的物理按键取消，在HMI画面中增加复位操作按钮（如图6右下角所示），提高复位操作的可靠性。

4 总结

改进之后可减少因触点失效带来的检测失误问题，同时减少安全回路接线，减少因积灰造成操作按钮触点连接失效问题，以及时复位安全回路，同时通过操作画面可直观地监控到具体的安全开关器件报警位置并根据系统提供的解决方法快速准确地排除故障，减少设备故障停机次数。

参考文献：

[1] 徐子龙.功能安全型继电器的研究与设计[D].华东理工大学，2014.

[2] 阚明生，曹萃文 .一种功能安全型安全繼电器的开发流程[J].自动化仪表，2005（4）.

[3] 费国，葛自江，马矜. 安全继电器在工业生产过程中的分析与应用[J].起重运输机械，2013（6）.

[4] 周百全， 关于安全型继电器维修策略的研究[D].清华大学，2009.

【通联编辑：唐一东】