液氯充裝的自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

楊英云

(冀中能源邢臺(tái)礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司金牛鉀堿分公司，河北邢臺(tái) 054000)

液氯充裝的自動(dòng)控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

楊英云

(冀中能源邢臺(tái)礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司金牛鉀堿分公司，河北邢臺(tái) 054000)

介紹了液氯充裝自動(dòng)控制控系統(tǒng)的工作原理、數(shù)據(jù)的采集及其計(jì)算機(jī)監(jiān)控管理。

自動(dòng)控制;PLC;安全

氯氣在化工、石油、造紙、印染、制革、橡膠等行業(yè)中用途廣泛，是一種劇毒性氣體，人吸入0.09%的氯氣5～10 min就可死亡。其可在一定壓力下液化，液態(tài)氯較之氣態(tài)氯更便于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，液氯的充裝操作不當(dāng)易留安全隱患。

冀中能源邢臺(tái)礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司金牛鉀堿分公司是以氯化鉀為原料，采用先進(jìn)的離子膜電解工藝生產(chǎn)氫氧化鉀的現(xiàn)代化企業(yè)，生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生氯氣和氫氣。隨著企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，我公司氯氣的產(chǎn)能有由原有的1400t/月，增加到了3200 t/月。充裝設(shè)備由5臺(tái)增至10臺(tái)，原有的手動(dòng)包裝系統(tǒng)必須每天工作12 h以上。工人勞動(dòng)量增大，且手動(dòng)操作不易控制充裝量，容易因人工操作失誤導(dǎo)致氯氣泄漏。為了減少操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高系統(tǒng)的安全性，我公司對(duì)液氯充裝系統(tǒng)進(jìn)行了自動(dòng)化改造。自動(dòng)充裝系統(tǒng)融現(xiàn)場(chǎng)操作、稱(chēng)量控制、自動(dòng)控制、總線(xiàn)通訊、數(shù)據(jù)管理等功能于一體，主要有電子秤、系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集控制箱、PLC、監(jiān)控管理計(jì)算機(jī)、管理軟件等組成。

1 系統(tǒng)的工作原理

液氯充裝的自動(dòng)控制是通過(guò)PLC控制器對(duì)檢測(cè)到的電子稱(chēng)重量信號(hào)與給定重量比較后，控制氣動(dòng)閥的開(kāi)啟和關(guān)閉來(lái)達(dá)到對(duì)液氯鋼瓶充裝的自動(dòng)控制?？刂葡到y(tǒng)圖見(jiàn)圖1。

圖1 控制系統(tǒng)圖

具體控制過(guò)程是，將待充裝的空鋼瓶放置于電子稱(chēng)上，電子稱(chēng)二次儀表顯示出空瓶質(zhì)量并將質(zhì)量以4～20 mA DC信號(hào)傳送至PLC控制器，相同質(zhì)量就會(huì)在與PLC通過(guò)通訊線(xiàn)連接的LCD觸摸屏上顯示。操作人員將需要充裝的質(zhì)量通過(guò)觸摸屏輸入，確認(rèn)無(wú)誤后點(diǎn)擊“開(kāi)”，相應(yīng)氣動(dòng)切斷閥打開(kāi)，開(kāi)始充裝。當(dāng)空瓶加充裝量到達(dá)設(shè)定值時(shí)，PLC自動(dòng)輸出使得氣動(dòng)閥關(guān)閉，完成整個(gè)充裝過(guò)程。

在此控制系統(tǒng)中設(shè)有手動(dòng)/自動(dòng)切換裝置，工藝操作人員可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況選擇控制方式。此外，在充裝完畢或充裝異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)輸出提示音，便于操作人員采取相應(yīng)措施。

2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集和管理

該系統(tǒng)技術(shù)難點(diǎn)在于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際灌裝時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速度和準(zhǔn)確度有極高的要求，本系統(tǒng)選用PROFIBUS總線(xiàn)，采用屏蔽雙絞線(xiàn)作為傳送載體，RS485接口根據(jù)電壓差進(jìn)行工作，用一根通訊電纜，將所有現(xiàn)場(chǎng)操作員面板和稱(chēng)重儀表連接到PLC，形成設(shè)備及車(chē)間級(jí)的數(shù)字化通訊網(wǎng)絡(luò)。

本公司選用通訊速度最快的PROFIBUS總線(xiàn)，其通訊速度是所有總線(xiàn)中最快的：最快達(dá)12 M/s;抗干擾性也是最強(qiáng)的，僅使用一根通訊電纜，就將所有現(xiàn)場(chǎng)操作員面板和稱(chēng)重儀表連接到PLC，減少了傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)布線(xiàn)，降低了成本和維護(hù)工作量。解決了老系統(tǒng)實(shí)際灌裝時(shí)數(shù)據(jù)傳輸慢和準(zhǔn)確度差的問(wèn)題。

3 系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報(bào)表管理

計(jì)算機(jī)上的人機(jī)界面為三維動(dòng)態(tài)的模擬圖形，灌裝過(guò)程中顯示鋼瓶重量，同時(shí)顯示該瓶的管理編號(hào)、皮重、毛重、灌裝員、灌裝秤號(hào)等信息。灌裝結(jié)束后，進(jìn)行報(bào)警提示，并自動(dòng)形成金牛鉀堿分公司液氯鋼瓶充裝記錄，以數(shù)據(jù)庫(kù)形式保存在上位管理計(jì)算機(jī)中。數(shù)據(jù)庫(kù)可記錄三年灌裝數(shù)據(jù)共15萬(wàn)條記錄，具備保存、備份、恢復(fù)、查詢(xún)、打印、統(tǒng)計(jì)功能，可按日期、月份、使用單位、鋼瓶號(hào)等查詢(xún)并打印記錄。增加鋼瓶進(jìn)出庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)，入庫(kù)、出庫(kù)、原始數(shù)據(jù)、檢驗(yàn)后重新修正的數(shù)據(jù)輸入后能自動(dòng)整合記錄在一起，便于同時(shí)對(duì)鋼瓶的入庫(kù)、出庫(kù)、空瓶存量、重瓶存量等相關(guān)情況進(jìn)行查詢(xún)跟蹤。系統(tǒng)具有聯(lián)網(wǎng)功能，以上數(shù)據(jù)可方便的與包裝復(fù)秤數(shù)據(jù)聯(lián)系在一起，便于銷(xiāo)售、調(diào)度對(duì)鋼瓶進(jìn)行跟蹤管理。系統(tǒng)同時(shí)也可對(duì)用戶(hù)實(shí)行分級(jí)管理，各級(jí)權(quán)限不同，可設(shè)置不同的密碼，操作人員數(shù)量不限。

另外，管理軟件上，我們除了無(wú)鋼瓶、超期、閥泄漏、鋼瓶皮重偏差20 kg等報(bào)警及限制灌裝外，還將提供低于200 kg無(wú)法灌裝(防止秤上無(wú)鋼瓶時(shí)，操作人員誤啟動(dòng)灌裝)、對(duì)未登記的鋼瓶按皮重進(jìn)行灌裝等功能。

改造后的系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)液氯充裝的自動(dòng)控制，操作方便、簡(jiǎn)單，降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了充裝精度，消除了安全隱患，實(shí)行了鋼瓶的檔案管理，為整個(gè)生產(chǎn)裝置的安全、平穩(wěn)、可靠運(yùn)行提供了保障。

TQ056.8

B

1003-3467(2010)20-0039-02

2010-09-21

楊英云(1973-)，女，從事工業(yè)電器自動(dòng)化研究工作，電話(huà)：138733943472。