粉裝乳化炸藥生產(chǎn)線智能化改造設(shè)計(jì)

黃 琦 蔡永喜(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司；.安徽江南化工股份有限公司寧國分公司)

粉裝乳化炸藥生產(chǎn)線智能化改造設(shè)計(jì)

黃 琦1，2，3蔡永喜4(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；3.華唯金屬礦產(chǎn)資源高效循環(huán)利用國家工程研究中心有限公司；4.安徽江南化工股份有限公司寧國分公司)

以寧國分公司粉狀乳化炸藥生產(chǎn)線為例，將其生產(chǎn)線的制乳、噴霧干燥、多孔加料、裝藥包裝、輸送等工序進(jìn)行了智能化改造設(shè)計(jì)，并對乳化、輸送等關(guān)鍵設(shè)備設(shè)置了智能化監(jiān)控裝置，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備故障自診斷及生產(chǎn)線智能化處置。

粉裝乳化炸藥生產(chǎn)線 智能化 自控系統(tǒng) 設(shè)計(jì)

為進(jìn)一步提高粉狀乳化炸藥生產(chǎn)線的本質(zhì)安全水平，實(shí)現(xiàn)《民爆行業(yè)技術(shù)進(jìn)步指導(dǎo)意見》(工信部安[2010]227號)，《關(guān)于提升工業(yè)炸藥生產(chǎn)線本質(zhì)安全生產(chǎn)水平的指導(dǎo)意見》(工信部安[2012]301號)以及《民用爆炸物品生產(chǎn)、銷售企業(yè)安全管理規(guī)程》(GB 28263—2012)的要求，江南化工寧國分公司委托中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院，依據(jù)其粉狀乳化炸藥生產(chǎn)線的要求，進(jìn)行自動化、智能化、無人化升級改造設(shè)計(jì)。

1 粉狀乳化炸藥生產(chǎn)線自控系統(tǒng)升級改造

1.1 設(shè)計(jì)原則

遵照各級管理部門和寧國分公司對粉狀乳化炸藥生產(chǎn)線的要求，改造升級后的系統(tǒng)力求做到：布局合理，技術(shù)先進(jìn)，可靠性高，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，操作維修簡便；系統(tǒng)有擴(kuò)充能力和發(fā)展余地，保證若干年后系統(tǒng)仍具有先進(jìn)性和穩(wěn)定性；對推動行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、促進(jìn)行業(yè)科技進(jìn)步、提高本質(zhì)安全水平、減員增效等起到了積極的推動作用。

1.2 設(shè)計(jì)范圍

粉狀生產(chǎn)線制乳、噴霧干燥、多孔加料、裝藥包裝、輸送等工序?qū)崿F(xiàn)智能化操作生產(chǎn)；乳化、輸送等關(guān)鍵設(shè)備設(shè)置智能化監(jiān)控裝置，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障自診斷及智能化處置。設(shè)備無故障運(yùn)行時間能累計(jì)、查看、清除；液態(tài)硝銨系統(tǒng)、空壓機(jī)、除濕干燥機(jī)、自動包裝系統(tǒng)等與主系統(tǒng)通訊接口的搭建，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離啟停要求。粉狀乳化炸藥生產(chǎn)線工藝流程見圖1。

圖1 粉狀乳化炸藥工藝流程

2 自控方案

(1)液氨的控制。本生產(chǎn)線的水相材料使用液氨，由于液氨放料有獨(dú)立的控制系統(tǒng)，按照要求需對采集制藥主系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，并參與控制液氨放料系統(tǒng)。例如：制藥主系統(tǒng)的PLC發(fā)出空罐信號，讓液氨系統(tǒng)PLC判別定量放料。為了防止特殊情況下放料溢出溶化罐，需對溶化罐的液位進(jìn)行實(shí)時采集判斷，當(dāng)檢測到有可能溢出時，發(fā)出信號給液氨控制系統(tǒng)的PLC終止放料。

(2)油相材料的控制。采取自動配置的方式，質(zhì)量流量計(jì)計(jì)量每種材料的瞬時流量，累計(jì)總流量，使其滿足油相材料的配比要求。具體操作：當(dāng)檢測到油混罐須放料時開始放料，每次放料混合油相材料優(yōu)先，當(dāng)滿足配比要求后，混合油相預(yù)溶罐放料閥自動關(guān)閉，油相輸送泵停止，質(zhì)量流量計(jì)自動清零，而后放乳化劑，當(dāng)放料滿足配比時，乳化劑罐放料閥自動關(guān)閉，油相輸送泵同時停止，質(zhì)量流量計(jì)自動清零，等待進(jìn)入下一個循環(huán)。兩種材料在油混罐中攪拌，充分混合滿足工藝要求。

(3)風(fēng)送系統(tǒng)的控制。在破碎工房安裝1臺螺旋輸送機(jī)和2臺定量攪拌裝置及1臺送風(fēng)機(jī)，分別進(jìn)入塔頂旋風(fēng)分離器的進(jìn)風(fēng)管；螺旋輸送機(jī)、定量(給料)攪拌裝置、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)用變頻器控制流量、啟停，關(guān)風(fēng)器采用磁力器控制啟停，將信號輸入計(jì)算機(jī)實(shí)行遠(yuǎn)程控制。2臺定量攪拌裝置可以根據(jù)產(chǎn)能的不同自動調(diào)節(jié)輸出頻率，達(dá)到與產(chǎn)能匹配的目的。

(4)噴粉系統(tǒng)與包裝。把原有的噴粉獨(dú)立系統(tǒng)納入制藥主系統(tǒng)中，所有設(shè)備的啟停和數(shù)據(jù)監(jiān)控全部統(tǒng)一在系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，把噴粉系統(tǒng)中一些關(guān)鍵設(shè)備納入了制藥主系統(tǒng)的緊急停車中，自動包裝機(jī)的啟停和運(yùn)輸皮帶的啟停也納入系統(tǒng)，為現(xiàn)場減員提供了可能，省去了多系統(tǒng)控制操作的不便。

(5)現(xiàn)場除濕干燥機(jī)和空壓機(jī)的控制?，F(xiàn)場原有的2臺除濕干燥機(jī)和2臺空壓機(jī)改成遠(yuǎn)程啟動，并可以監(jiān)視空壓機(jī)的壓力和除濕干燥機(jī)的溫度等數(shù)據(jù)，安裝了壓氣溫度調(diào)節(jié)閥，可調(diào)節(jié)壓氣溫度。

(6)控制系統(tǒng)具有無保護(hù)/正常自動切換功能。生產(chǎn)起步一定時間后(可修改時間)，當(dāng)滿足相關(guān)條件，系統(tǒng)可自動切換到正常運(yùn)行狀態(tài),避免了剛開始生產(chǎn)時，由于操作人員較忙，忘記切換為正常運(yùn)行狀態(tài)，提高了生產(chǎn)的安全性。

(7)輸送泵前四通閥的使用。在輸送泵與噴槍間安裝了一個四通閥，只需按一下按鈕就可以把閥位切換到清洗狀態(tài)，減少了切換時間，避免由于切換時間過長，管道內(nèi)溫度下降，管道堵塞的幾率。

(8)關(guān)鍵設(shè)備的監(jiān)控。對于水相泵,油相泵，乳化器和基質(zhì)泵4臺關(guān)鍵設(shè)備，集中在系統(tǒng)組態(tài)的一個畫面中，可以監(jiān)控其頻率，轉(zhuǎn)速，電流，無故障運(yùn)行時間，以及報(bào)警狀態(tài)，做到了4臺關(guān)鍵設(shè)備的同時在線監(jiān)測。

(9)現(xiàn)場儀表的自診斷。通過對PLC采集數(shù)據(jù)的分析，判斷儀表是否處于正常工作狀態(tài)，當(dāng)不屬于正常范圍時，組態(tài)畫面中做出報(bào)警提示。

(10)累計(jì)產(chǎn)能的運(yùn)用。系統(tǒng)對實(shí)時產(chǎn)能進(jìn)行累計(jì)，當(dāng)累計(jì)產(chǎn)能達(dá)到當(dāng)班生產(chǎn)任務(wù)(由操作人員生產(chǎn)前輸入)時，液氨系統(tǒng)將不會再向水溶罐中放料，系統(tǒng)將會分別判別水儲罐、油儲罐、水溶罐和油混罐中是否還有料，如果有將按照正常生產(chǎn)放料的條件，把水溶罐與水儲罐中的水相材料生產(chǎn)完，以水儲達(dá)到零液位為條件，按照工藝上的要求，逐個停止生產(chǎn)設(shè)備結(jié)束生產(chǎn)。

(11)生產(chǎn)一鍵啟動。本次改造對所有設(shè)備的控制均在硬件上進(jìn)行了配置，所有設(shè)備都可以通過PLC控制自動啟動，當(dāng)工藝上提出完整可行的啟動方案，就可以按照方案要求對設(shè)備進(jìn)行啟動，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的無人化。

3 控制系統(tǒng)PLC與上位機(jī)組態(tài)軟件的選擇

西門子公司生產(chǎn)的CPU 315-2 PN/DP 具有中等規(guī)模程序量，除了分布式I/O結(jié)構(gòu)，還可用分布式自動化結(jié)構(gòu)[1]?？稍赟IMATIC S7-300中用作PROFINET IO控制器以及標(biāo)準(zhǔn)PROFIBUS DP主站。CPU 315-2 PN/DP還可用作分布式智能從站(DP從站)。經(jīng)過對控制系統(tǒng)要求的分析和經(jīng)濟(jì)性方面的考慮，本次改造選用此型號的PLC。

組態(tài)王kingview6.53是亞控科技開發(fā)的產(chǎn)品[2]。該產(chǎn)品以搭建戰(zhàn)略性工業(yè)應(yīng)用服務(wù)平臺為目標(biāo)，集成了亞控科技自主研發(fā)的工業(yè)實(shí)時數(shù)據(jù)庫(KingHistorian)的支持，可以為企業(yè)提供一個對整個生產(chǎn)流程進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總、分析及管理的有效平臺，使企業(yè)能夠及時有效地獲取信息，及時地做出反應(yīng)，獲得最優(yōu)化的結(jié)果。經(jīng)過考證此上位機(jī)組態(tài)軟件完全滿足控制要求，故選擇其作為此次改造工程的組態(tài)軟件。

4 結(jié) 語

此項(xiàng)設(shè)計(jì)與改造已于2013年底完成，目前使用狀況良好，控制合理可靠，達(dá)到了企業(yè)預(yù)期減員的目的，提高了企業(yè)的安全生產(chǎn)系數(shù)，獲得了使用企業(yè)與相關(guān)單位的好評,該技術(shù)具有較好的推廣應(yīng)用前景。

[1] 西門子集團(tuán).SIMATIC S7-300可編程序控制器硬件和安裝手冊[R].北京：西門子集團(tuán),2002.

[2] 北京亞控科技公司.組態(tài)王6.53使用手冊[R].北京：北京亞控科技公司，2007.

2014-05-04)

黃 琦(1984—)，男，助理工程師,243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)西塘路666號。