密煉機(jī)熱電偶故障PLC程序設(shè)計(jì)

邱厚傳 張健

摘 要：密煉機(jī)檢測(cè)膠料溫度的熱電偶或熱電偶線路發(fā)生故障，就會(huì)造成膠料溫升過(guò)高，而橡膠又屬于低燃點(diǎn)易燃物品，溫升過(guò)高的膠料一旦遇到空氣就會(huì)立即燃燒，且不易被撲滅，如果引起火災(zāi)將會(huì)產(chǎn)生更大的損失。通過(guò)PLC程序設(shè)計(jì)解決熱電偶斷路、短路，引起膠料超溫的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：密煉機(jī)；熱電偶；斷路；短路；PLC

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ330.43 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）11-0180-02

1 前 言

作為生產(chǎn)輪胎的第一道工序就是在煉膠中心進(jìn)行混煉膠料，而膠料在混煉的過(guò)程中均需達(dá)到100～200℃的溫度，一旦生產(chǎn)過(guò)程中檢測(cè)膠料溫度的熱電偶發(fā)生故障，就會(huì)造成膠料溫升過(guò)高，而橡膠又屬于低燃點(diǎn)易燃物品，溫升過(guò)高的膠料一旦遇到空氣就會(huì)立即燃燒，且不易被撲滅，如果引起火災(zāi)將會(huì)使價(jià)值幾億元的煉膠車(chē)間付之一炬。

2010年2月25日我中心一密煉機(jī)組煉膠時(shí)，由于熱電偶短路故障，造成膠料實(shí)際溫升過(guò)高，最后引起膠料燃燒，雖經(jīng)及時(shí)撲救滅火，仍然不可避免的燒損了該機(jī)組部分機(jī)體和控制線路。同樣在此之前2009年10月27日我中心另一密煉機(jī)組也是發(fā)生了熱電偶斷路故障，使膠料實(shí)際溫升過(guò)高，最后引起膠料燃燒，造成火險(xiǎn)。

針對(duì)這些可能因熱電偶故障再次發(fā)生的火險(xiǎn)隱患，必須對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控防范，從而在生產(chǎn)管理上予以杜絕。但熱電偶故障發(fā)生有其不確定性、偶然性，這就造成在生產(chǎn)管理上不可能安排人對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此，只能從電氣運(yùn)行的角度上來(lái)設(shè)計(jì)一套對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的防范方案。因?yàn)樵诿軣挋C(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，其電氣設(shè)備將一直處于工作狀態(tài)，熱電偶的膠溫檢測(cè)也一直在進(jìn)行，這時(shí)只需在PLC上增加監(jiān)控防范程序，就能做到對(duì)熱電偶故障的實(shí)時(shí)監(jiān)控與防范，從而杜絕火險(xiǎn)隱患的再次發(fā)生。

2 熱電偶故障監(jiān)控防范方案及PLC程序設(shè)計(jì)

2.1 熱電偶斷路故障監(jiān)控防范方案

對(duì)密煉機(jī)組選用精確度高有上限和斷路功能的溫度儀表，利用溫度儀表發(fā)出的上限和開(kāi)路報(bào)警輸出信號(hào)提供給密煉機(jī)組PLC進(jìn)行監(jiān)控流程（見(jiàn)圖1），同時(shí)也在密煉上位機(jī)PLC加入熱電偶斷路監(jiān)控流程，一旦發(fā)生熱電偶斷路故障，將從這兩個(gè)PLC發(fā)出報(bào)警指示和接通報(bào)警鈴，使操作人員及時(shí)反應(yīng)，并發(fā)出自動(dòng)打開(kāi)密煉機(jī)卸料門(mén)信號(hào)，將膠料排下，避免膠料繼續(xù)升溫。這樣設(shè)計(jì)的目的是為了保證在熱電偶斷路故障發(fā)生時(shí)本控和遙控至少有一路斷路報(bào)警信號(hào)能夠輸出以起到監(jiān)控防范的功能。

2.2 熱電偶短路故障監(jiān)控防范方案

（1）在密煉機(jī)未運(yùn)行，卻膠溫未超過(guò)50℃時(shí)，該方案中上位機(jī)PLC熱電偶檢測(cè)短路程序不會(huì)執(zhí)行其故障監(jiān)控。這樣可以保證監(jiān)控程序不會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。

（2）在煉膠過(guò)程中熱電偶未徹底短路時(shí)，由于這種熱電偶短路故障發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象比較特殊，它可能是熱電偶接線盒吸入碳黑或線路磨損導(dǎo)致短路等原因引起，由于不是徹底短路，膠溫檢測(cè)回路還有一定阻抗，造成其短路溫度并不一定就是常溫二十多度，而是維持一個(gè)較高的溫度，隨著密煉機(jī)煉膠溫度地上升，這個(gè)溫度也會(huì)緩慢的上升，只是這個(gè)溫度上升的變化率會(huì)越來(lái)越小，最后穩(wěn)定到某個(gè)溫度值。因此，該方案的程序設(shè)計(jì)原理為：①為保證該程序在密煉機(jī)無(wú)膠時(shí)，因溫度不變而誤動(dòng)作，它的開(kāi)始就要檢測(cè)主機(jī)運(yùn)行、上頂栓非上位、卸料門(mén)關(guān)到位、進(jìn)料門(mén)關(guān)到位的條件是否滿足。其次根據(jù)各密煉機(jī)機(jī)臺(tái)生產(chǎn)膠料的品種同，其電流負(fù)荷值也各不相同，通過(guò)上位機(jī)PLC對(duì)各密煉機(jī)機(jī)臺(tái)的電流值采樣，分別測(cè)算出各密煉機(jī)組生產(chǎn)膠料時(shí)的平均最低電流值，作為密煉機(jī)無(wú)膠的參考值。②在正常煉膠過(guò)程中，一旦某一密煉機(jī)組電流大于其平均最低電流值時(shí)，我們則認(rèn)為密煉機(jī)中有膠，此時(shí)上位機(jī)PLC再通過(guò)對(duì)膠料溫度值采樣，不間斷的使用當(dāng)前膠料溫度減去其30s以前的采樣值，求出膠料溫差變化率的絕對(duì)值，并與其溫差變化率設(shè)定值進(jìn)行比較。如果發(fā)生熱電偶短路故障時(shí)，膠料的溫差變化率會(huì)越來(lái)越小，所求的膠料溫差變化率絕對(duì)值逐漸地接近其設(shè)定值，當(dāng)該溫差變化率絕對(duì)值等于或小于其設(shè)定值時(shí)，我們認(rèn)為熱電偶開(kāi)始進(jìn)入短路狀況，但此時(shí)程序不能立即發(fā)出熱電偶短路信號(hào)，而是要再繼續(xù)多檢測(cè)30s，以確定該溫差變化率絕對(duì)值的確等于或小于其設(shè)定值，這時(shí)上位機(jī)PLC才向密煉機(jī)就地操作柜PLC發(fā)出熱電偶短路信號(hào)。如果膠料溫差變化率大于其設(shè)定值，則程序認(rèn)為無(wú)熱電偶短路狀況。

（3）在煉膠過(guò)程中熱電偶徹底短路時(shí)，膠溫檢測(cè)的實(shí)際值為常溫值，即我中心車(chē)間當(dāng)時(shí)的室溫，這個(gè)值一般不超過(guò)40℃。當(dāng)膠溫檢測(cè)值低于該值，程序?qū)⒔?jīng)過(guò)一段很短的延時(shí)，以確定熱電偶的確徹底短路，然后它會(huì)向密煉機(jī)就地操作柜PLC發(fā)出熱電偶短路信號(hào)。

（4）當(dāng)密煉機(jī)就地操作柜PLC收到上述（2）、（3）發(fā)出的該信號(hào)時(shí)，則它立即停止密煉機(jī)運(yùn)行，避免膠料繼續(xù)升溫，接通報(bào)警鈴和報(bào)警指示燈，通知操作人員，等待操作人員進(jìn)行檢查和處理。為保證上位機(jī)PLC檢測(cè)運(yùn)行的可靠性，它提供給密煉機(jī)就地操作柜PLC的信號(hào)，我們采用的是常閉輸出信號(hào)，即如果它發(fā)生斷電或者死機(jī)現(xiàn)象，不能檢測(cè)熱電偶短路時(shí)，密煉機(jī)就地操作柜PLC將得不到信號(hào)，就無(wú)法啟動(dòng)密煉機(jī)。

2.3 熱電偶故障人工監(jiān)控防范方案

通過(guò)在密煉機(jī)組控制柜上加裝熱電偶斷路和短路測(cè)試功能按鈕，并在密煉機(jī)PLC內(nèi)增加測(cè)試程序。當(dāng)每班生產(chǎn)人員開(kāi)始生產(chǎn)或測(cè)試人員定期測(cè)試按下斷路按鈕，模擬熱電偶斷路，使溫度儀表發(fā)出的上限和開(kāi)路報(bào)警信號(hào)，讓密煉機(jī)組PLC和其上位機(jī)發(fā)出報(bào)警指示和接通報(bào)警鈴，但密煉機(jī)卸料門(mén)不打；而當(dāng)按下短路按鈕時(shí)，則模擬熱電偶短路，讓密煉機(jī)組PLC和其上位機(jī)發(fā)出報(bào)警指示和接通報(bào)警鈴，但密煉機(jī)不停機(jī)。當(dāng)測(cè)試完畢后，松開(kāi)相應(yīng)的測(cè)試按鈕，將報(bào)警復(fù)位即可，整個(gè)過(guò)程不影響正常生產(chǎn)（見(jiàn)圖1）。這樣設(shè)計(jì)的目的是為在日常生產(chǎn)過(guò)程中能夠隨時(shí)確定熱電偶斷路檢測(cè)回路是否正常。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)熱電偶故障監(jiān)控防范方案的確定及其PLC程序設(shè)計(jì)，我中心也在生產(chǎn)管理確定了相應(yīng)的膠溫測(cè)試制度，即生產(chǎn)工人每班、電氣巡檢人員每星期、技術(shù)人員和安全人員每個(gè)月檢測(cè)一次的制度對(duì)熱電偶及其線路進(jìn)行測(cè)試，確保它們的安全性的制度。并要求相關(guān)人員認(rèn)真做好記錄，保存歸檔。到目前尚未出現(xiàn)其它問(wèn)題，但我們?nèi)匀浑S時(shí)跟蹤記錄，逐步整改和完善這方面的內(nèi)容。

收稿日期：2018-3-5

作者簡(jiǎn)介：邱厚傳（1987-），男，漢族，貴州畢節(jié)人，助理電氣工程師，本科，主要從事電氣自動(dòng)化維護(hù)工作。

張 ?。?973-），男，漢族，陜西三元人，助理電氣工程師，大學(xué)，主要從事電氣自動(dòng)化維護(hù)工作。