自動控制在起爆具生產(chǎn)線上的作用探究

金偉

摘要：起爆具能可靠起爆各類的工業(yè)炸藥以及鈍感炸藥，能夠在全炮孔內(nèi)任意位置起爆。我國以前生產(chǎn)起爆具都是采用人工進(jìn)行批量生產(chǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)效率低、質(zhì)量穩(wěn)定性差、生產(chǎn)安全性差等。當(dāng)前，我國采用自動控制技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，不僅提高了生產(chǎn)效率，而且提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，本文對起爆具的生產(chǎn)工藝進(jìn)行了分析，并探究了自動控制技術(shù)在起爆具生產(chǎn)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：自動控制；起爆具生產(chǎn)線；作用

引言

在爆破作業(yè)當(dāng)中，尤其在中深孔的爆破作業(yè)中，起爆具發(fā)揮著重要的作用。當(dāng)前，我國的起爆具在生產(chǎn)過程中采用了自動控制技術(shù)，不僅提高了起爆具自動化的生產(chǎn)效率，而且提高了企業(yè)的生產(chǎn)安全性，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，進(jìn)而推動了我國起爆具生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。

1起爆具的生產(chǎn)工藝流程

某企業(yè)的起爆具生產(chǎn)工藝如下：首先，把三硝基甲苯（TNT）倒入熔化機(jī)中，熔化后三硝基甲苯（TNT）流入混藥機(jī)內(nèi)，同時把黑索金放入料倉中。等到三硝基甲苯完全融化之后，向混合機(jī)中按照一定的速度緩慢加入把黑索金并充分進(jìn)行攪拌，攪拌均勻后，把混合料注入注藥機(jī)中準(zhǔn)備澆注。注藥機(jī)通過澆注頭分別對各個模具進(jìn)行澆注。澆注過程要進(jìn)行兩次，第一次是裝到模具灌的一半，第二次澆注滿整個模具的灌裝。等模具冷卻后退模，最后進(jìn)行包裝檢驗(yàn)。此起爆具生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

根據(jù)起爆具的生產(chǎn)工藝以及配方的要求，要充分考慮影響起爆具的安全生產(chǎn)以及產(chǎn)品質(zhì)量的各種要素。要想實(shí)現(xiàn)起爆具連續(xù)化自動化生產(chǎn)，控制系統(tǒng)要承擔(dān)以下幾項(xiàng)內(nèi)容：第一，起爆具生產(chǎn)流程中的各設(shè)備的順序控制、開關(guān)控制以及連鎖控制；第二，溫度測量和控制，三硝基甲苯融化和黑索金在混合的過程中溫度的控制和檢測，以及澆注過程中溫度的檢測；第三，檢測黑索金和三硝基甲苯的重量；第四，控制澆注過程中每支起爆具的重量；第五，提供生產(chǎn)過程中的安全防護(hù)技術(shù)，包括超溫、空料、過載、斷料等設(shè)備以及工藝過程的報警。

2自動控制在起爆具生產(chǎn)線中的應(yīng)用

2.1直接數(shù)字控制系統(tǒng)

直接數(shù)字控制系統(tǒng)，也稱為計(jì)算機(jī)集中控制系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)采集現(xiàn)場的實(shí)時數(shù)據(jù)，并進(jìn)行簡單的控制和邏輯運(yùn)算，由模擬量輸出通道與數(shù)字量輸出通道將信號輸出，進(jìn)而直接控制現(xiàn)場的生產(chǎn)過程。該系統(tǒng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)中每臺計(jì)算機(jī)都要控制很多個回路，顯示很多的監(jiān)測點(diǎn)，這就對工程人員用軟件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)功能提出了較高的要求。直接數(shù)字控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)實(shí)時在線控制，系統(tǒng)靈活并且功能多，便于維護(hù)，而且系統(tǒng)的控制精度很高。該系統(tǒng)中對于所有信息的收集、發(fā)送及處理都是由中心計(jì)算機(jī)執(zhí)行的，如果計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，很可能會造成整個系統(tǒng)癱瘓，所有的功能都會失效，進(jìn)而影響生產(chǎn)的可靠性，因此，當(dāng)前直接數(shù)字控制系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足起爆具的生產(chǎn)要求了。

2.2計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)

計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)也稱設(shè)定值控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)根據(jù)工藝的信息以及其它的參數(shù)，按照描述生產(chǎn)過程的數(shù)學(xué)模型或方法，自動改變模擬調(diào)節(jié)器和直接數(shù)字控制方式的給定值，使生產(chǎn)過程始終處在最優(yōu)的工作狀況下。該系統(tǒng)具有效率高、能耗低的特點(diǎn)，并且該系統(tǒng)是閉環(huán)結(jié)構(gòu)，其監(jiān)控計(jì)算機(jī)具有復(fù)雜的控制功能。計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)有兩種典型的結(jié)構(gòu)形式，即分級控制系統(tǒng)、模擬調(diào)節(jié)器控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)會針對影響生產(chǎn)的各種因素以及建立的數(shù)學(xué)模型得出使生產(chǎn)過程處于最優(yōu)狀態(tài)的給定值，并根據(jù)這些對模擬調(diào)節(jié)器以及下一級系統(tǒng)進(jìn)行自整定。該系統(tǒng)有效解決了系統(tǒng)在進(jìn)行實(shí)時控制時采樣周期短的缺點(diǎn)，并且能完成較復(fù)雜的計(jì)算，能夠?qū)刂葡到y(tǒng)進(jìn)行很好的優(yōu)化。此外，計(jì)算機(jī)監(jiān)督控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為集中控制型，如果用其控制多個回路，可能會遇到風(fēng)險集中的問題，導(dǎo)致整個系統(tǒng)的可靠性降低。

2.3現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，簡稱FCS，其是由各種現(xiàn)場儀表通過互連和控制室內(nèi)的人機(jī)界面組成的系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線是一個能連接現(xiàn)場自動化設(shè)備以及控制系統(tǒng)的數(shù)字式通信網(wǎng)絡(luò)，它具有多分支結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)雙向傳輸，如圖2所示。FCS的精確性很高、設(shè)計(jì)與安裝方便、便于進(jìn)行維護(hù)與擴(kuò)展、能夠節(jié)約軟硬件的投資。該控制系統(tǒng)采用串行的通信方式，具有特殊功能的設(shè)備也能通過一條總線進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備和控制系統(tǒng)間的通信，從而完成信息交換以及數(shù)據(jù)傳輸，其具有數(shù)字計(jì)算與數(shù)字通信的能力，在現(xiàn)場就可以完成對特定控制的計(jì)算，不僅能夠避免信號傳輸過程中出現(xiàn)誤差，同時還能夠有效提高信號的控制以及測量精度，為遠(yuǎn)程信息傳輸節(jié)省大量的資源。FCS還能提供傳統(tǒng)儀表不能提供的設(shè)備信息，包括閥門開關(guān)動作次數(shù)、設(shè)備的資源以及故障診斷等。為相關(guān)操作管理人員對系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行管理、監(jiān)測以及維護(hù)等提供了很大的便利。在起爆具的生產(chǎn)中利用該控制系統(tǒng)，能夠降低生產(chǎn)的投入費(fèi)用，并且當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時也能夠及時進(jìn)行維護(hù)，極大的提高了生產(chǎn)過程的可靠性和準(zhǔn)確性。

2.4集散控制系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)又稱為分布式控制系統(tǒng)，其利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行操作管理、集中監(jiān)視、分散控制，是一種新型的控制技術(shù)。集散控制系統(tǒng)中綜合運(yùn)用了測量控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信號處理技術(shù)、過程控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)以及圖形顯示技術(shù)。該系統(tǒng)包括過程控制級、現(xiàn)場級與管理級。其中，現(xiàn)場級又稱為數(shù)據(jù)采集裝置，主要采集現(xiàn)場的過程變量，比如現(xiàn)場轉(zhuǎn)速的、實(shí)時溫度的采集等，然后將采集的數(shù)據(jù)傳輸至監(jiān)控的計(jì)算機(jī)中，與此同時上位機(jī)會將控制信號傳輸?shù)礁鱾€執(zhí)行機(jī)構(gòu)和變送器；過程控制級是對現(xiàn)場級傳輸?shù)男盘?，按照工藝要求以及?zhí)行控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算，并將運(yùn)算結(jié)果傳輸?shù)浆F(xiàn)場級的設(shè)備；管理級是控制系統(tǒng)和工作人員進(jìn)行信息交換的地方，一般管理級會配備多個鍵盤、顯示器，具有較大的存儲容量。在管理級操作人員能觀察到系統(tǒng)中各個設(shè)備的開停情況、系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)以及每個工藝參數(shù)的變化情況等。操作員還可以根據(jù)需要隨時對控制過程的設(shè)定值進(jìn)行修改，調(diào)整控制系統(tǒng)的輸出信號，從而實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場的設(shè)備操控。

結(jié)束語

綜上所述，自動控制技術(shù)在起爆器生產(chǎn)中的應(yīng)用，提高了起爆具的生產(chǎn)工藝水平，使產(chǎn)品的質(zhì)量得到保障，并且提高了原材料的利用率，實(shí)現(xiàn)了能源的節(jié)約，而且降低了生產(chǎn)成本，同時，高可靠性的硬件以及先進(jìn)的控制程序，能夠保證生產(chǎn)過程嚴(yán)格按設(shè)定參數(shù)進(jìn)行，提升了生產(chǎn)的可靠性和安全性。

參考文獻(xiàn)：

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