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1概述
石化公司催化劑廠三套微球車間是催化劑成品的產(chǎn)出車間，自動(dòng)包裝線承擔(dān)成品的出廠包裝。自2014年車間更新包裝線以來，故障頻發(fā)，主要表現(xiàn)在包裝線在自動(dòng)運(yùn)行時(shí)，經(jīng)常出現(xiàn)不連續(xù)裝袋，設(shè)備無法長(zhǎng)周期連續(xù)運(yùn)行，導(dǎo)致包裝線運(yùn)行效率低下，嚴(yán)重制約了車間產(chǎn)出率。
2自動(dòng)包裝線原理
2.1自動(dòng)包裝線工作原理
催化劑廠三套微球車間自動(dòng)包裝線由輸送、稱重、裝袋、縫合、復(fù)檢五部分組成。催化劑產(chǎn)品由成品倉(cāng)經(jīng)電機(jī)輸送到料斗，控制系統(tǒng)控制料門放料到稱重倉(cāng)，稱重量達(dá)到稱重控制器設(shè)定值后關(guān)閉料門，再經(jīng)放料閥裝袋，包裝袋封口，最后再次通過稱重驗(yàn)證完成一個(gè)袋次的包裝。裝袋完成后自動(dòng)進(jìn)行下一個(gè)袋次的自動(dòng)運(yùn)行。
2.2自動(dòng)包裝線控制原理
三套微球車間自動(dòng)包裝線控制系統(tǒng)主要由西門子S7-200PLC、托利多稱重控制系統(tǒng)組成。輸送、稱重、裝袋過程由S7-200PLC、托利多稱重系統(tǒng)控制完成?？p紉、復(fù)檢過程各自獨(dú)立運(yùn)行。輸送、稱重、裝袋過程是整個(gè)自動(dòng)包裝的核心部分。包裝線運(yùn)行后，夾袋信號(hào)觸發(fā)PLC控制打開進(jìn)料門，同時(shí)PLC觸發(fā)托利多稱重顯示控制儀運(yùn)行，當(dāng)稱重量達(dá)到設(shè)定值后，控制儀控制關(guān)閉進(jìn)料閥，打開放料閥放料，放料完畢后，新的夾袋信號(hào)觸發(fā)進(jìn)入下一次裝袋過程。
3原因分析及故障確定
在包裝線現(xiàn)場(chǎng)觀察，連續(xù)的裝袋過程經(jīng)常出現(xiàn)停頓現(xiàn)象。主要表現(xiàn)在上一個(gè)袋次完成后，夾袋信號(hào)觸發(fā)并沒有自動(dòng)進(jìn)入下一個(gè)袋次包裝，從而導(dǎo)致包裝線中斷。再次啟動(dòng)運(yùn)行按鈕后包裝線后又能夠重新進(jìn)入裝袋。這種中斷現(xiàn)象沒有規(guī)律，有時(shí)可以連續(xù)裝幾袋、有時(shí)候僅僅只裝一袋。包裝線因此效率低下。
從故障現(xiàn)象分析，故障出現(xiàn)在裝袋完成后即下一個(gè)袋次開始前。由于下一個(gè)袋次的包裝是由夾袋信號(hào)控制PLC觸發(fā)稱重顯示控制儀來進(jìn)行的，由此可以判定故障環(huán)節(jié)在觸發(fā)控制部分。觸發(fā)控制部分硬件由夾袋回訊器、PLC可變程序控制器、PLC接點(diǎn)輸出隔離繼電器等構(gòu)成，軟件為PLC內(nèi)部觸發(fā)控制邏輯。觸發(fā)控制部分的硬件故障和軟件控制邏輯都會(huì)導(dǎo)致不連續(xù)裝袋。
進(jìn)一步觀察控制過程發(fā)現(xiàn)，夾袋信號(hào)觸發(fā)后信號(hào)進(jìn)入PLC，PLC夾袋輸入信號(hào)燈亮，說明夾袋信號(hào)已經(jīng)進(jìn)入PLC，夾袋信號(hào)正常。PLC經(jīng)運(yùn)行邏輯控制后輸出一個(gè)脈沖寬度為0.4s脈沖信號(hào)經(jīng)輸出隔離繼電器觸發(fā)稱重控制儀運(yùn)行。從PLC輸出狀態(tài)指示燈以及在線程序?qū)崟r(shí)運(yùn)行狀態(tài)觀察，脈沖信號(hào)輸出以及輸出燈狀態(tài)正常，經(jīng)測(cè)量確認(rèn)PLC有0.4s的脈沖信號(hào)輸出。脈沖信號(hào)經(jīng)隔離繼電器時(shí)能明顯看見繼電器工作指示燈亮，并且有清晰的繼電器接點(diǎn)接通的卡塔聲。整個(gè)控制過程信號(hào)狀態(tài)正常，說明整個(gè)觸發(fā)控制邏輯是正確的。剩下的問題就是硬件故障導(dǎo)致了不能連續(xù)裝袋。觸發(fā)控制部分硬件部分僅有隔離繼電器和稱重控制儀。由于故障表現(xiàn)為時(shí)好時(shí)壞，說明硬件完全損壞的可能性很小，進(jìn)一步檢查稱重控制儀，給稱重控制儀多次加載啟動(dòng)信號(hào)，控制儀均能正常啟動(dòng)，說明稱重控制儀性能也是好的，那么造成包裝線不連續(xù)裝袋的故障就只能是隔離繼電器的原因。
隔離繼電器在PIC控制回路中常常作為輸入輸出數(shù)字量的隔離元件。加裝隔離繼電器的作用一方面是為了匹配外部信號(hào)與PIC控制器本身額定信號(hào)一致；另一方面隔離繼電器作為保護(hù)元件把PIC控制器信號(hào)本身與外部危險(xiǎn)電壓進(jìn)行隔離。普通繼電器是電磁結(jié)構(gòu)，采用電磁線圈纏繞在鐵芯上，當(dāng)線圈兩端通電后，產(chǎn)生磁力吸引銜鐵產(chǎn)生機(jī)械位移，銜鐵帶動(dòng)動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)接觸，完成吸合動(dòng)作。由于繼電器本身機(jī)械結(jié)構(gòu)較多，受制作工藝以及材料影響，以及長(zhǎng)周期運(yùn)行后繼電器性能會(huì)有一定程度的降低，電磁式繼電器通電后觸點(diǎn)在吸合和斷開的速度趨于減慢，尤其是在通斷很頻繁的情況下，觸點(diǎn)吸合和斷開的速度性能下降的更快。繼電器在長(zhǎng)時(shí)間使用后很容易出現(xiàn)這種性能下降現(xiàn)象，在使用過程中很難發(fā)現(xiàn)這種故障。結(jié)合PLC邏輯控制后輸出的是一個(gè)脈沖寬度為0.4s脈沖信號(hào)，由于脈沖信號(hào)本身時(shí)間較短，如果繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作速度減慢，0.4s脈沖信號(hào)通過繼電器后脈沖信號(hào)寬度會(huì)小于0.4s，而且這個(gè)減小的脈沖信號(hào)寬度可能存在不確定性，正是由于這個(gè)原因造成稱重控制儀啟動(dòng)脈沖信號(hào)有時(shí)候太短，不足以達(dá)到啟動(dòng)稱重控制儀的條件，造成包裝線不連續(xù)裝袋的故障。
4故障解決
4.1故障解決方案一
針對(duì)以上故障分析，繼電器性能降低導(dǎo)致包裝線不能連續(xù)裝袋。更換繼電器可以解決觸發(fā)信號(hào)太短不能啟動(dòng)稱重控制儀的問題，從而保證了稱重控制儀啟動(dòng)信號(hào)可靠，保證包裝線連續(xù)生產(chǎn)。因?yàn)樾吕^電器性能在各方面處于一種良好狀態(tài)，更換繼電器后通過實(shí)際運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，解決了包裝線不連續(xù)裝袋的故障。
4.2故障解決方案二
通過更換繼電器后達(dá)到了解決包裝線不能連續(xù)裝袋的故障，這種方法解決了催化劑廠微球車間包裝線連續(xù)生產(chǎn)的要求。更換繼電器可以在短時(shí)間周期里達(dá)到控制要求，但從繼電器本身特性來說，隨著運(yùn)行時(shí)間的增長(zhǎng)，繼電器性能會(huì)隨時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸降低，當(dāng)性能降低到一定程度，又會(huì)重復(fù)出現(xiàn)包裝線不能連續(xù)裝袋的故障。為了更好的達(dá)到長(zhǎng)周期運(yùn)行包裝線的目的，必須采用更為切實(shí)有效的故障解決辦法。
包裝線觸發(fā)控制是PLC輸出一個(gè)脈沖寬度為
0.4s脈沖信號(hào)。包裝線不能連續(xù)工作的原因是由于稱重控制儀啟動(dòng)脈沖信號(hào)太短造成的。另一種解決思路是增加觸發(fā)控制PLC輸出脈沖信號(hào)的寬度，以解決稱重控制儀啟動(dòng)脈沖信號(hào)太短的問題，滿足稱重控制儀正常啟動(dòng)的要求。因?yàn)橥ㄟ^增加脈沖信號(hào)寬度后，即使繼電器在使用過程中性能下降使脈沖信號(hào)寬度產(chǎn)生減小，但減小后的脈沖信號(hào)仍能達(dá)到正常啟動(dòng)稱重控制儀的要求。這就要求合理設(shè)置脈沖時(shí)間。通過對(duì)程序修改將脈沖寬度為0.4s脈沖信號(hào)改為1s后，在未更換繼電器的情況下同樣達(dá)到了解決故障的目的。
5總結(jié)
對(duì)于催化劑廠三套微球車間這種定量自動(dòng)包裝線，它們的控制原理基本相同，都是依靠條件來觸發(fā)啟動(dòng)定量稱重系統(tǒng)。在控制信號(hào)邏輯正常的情況下出現(xiàn)的這種不連續(xù)工作，往往是因?yàn)橛|發(fā)信號(hào)未能可靠啟動(dòng)定量稱重控制系統(tǒng)引起的，解決的方案可以通過更換隔離繼電器、增加觸發(fā)定量稱重控制的時(shí)間等方法來達(dá)到正常啟動(dòng)定量稱重控制系統(tǒng)的目的，從而保證自動(dòng)包裝線的連續(xù)生產(chǎn)。催化劑廠三套微球自動(dòng)包裝線通過增加稱重控制儀觸發(fā)時(shí)間、更換繼電器的方法，解決了包裝線不能連續(xù)工作的故障。通過一年多的運(yùn)行測(cè)試，包裝線再未出現(xiàn)類似故障，從而完美解決了自動(dòng)包裝線不能連續(xù)裝袋故障。

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