乳化炸藥自動(dòng)化智能化聯(lián)鎖安全控制

廖麗珍,李 蕾,易海偉

(江西萍鄉(xiāng)國(guó)泰六六一科技有限公司,江西 萍鄉(xiāng) 337042)

0 引言

目前,國(guó)內(nèi)乳化炸藥常見(jiàn)品種有1#巖石乳化炸藥、2#巖石乳化炸藥和一至三級(jí)煤礦許用乳化炸藥5 個(gè)品種,大多數(shù)企業(yè)至少生產(chǎn)2 個(gè)品種;乳化炸藥生產(chǎn)線(xiàn)水相配料工序至少使用2 臺(tái)水相溶解罐交替配料。 生產(chǎn)時(shí),配料工作人員按實(shí)時(shí)生產(chǎn)品種計(jì)劃,在水相溶解罐內(nèi)按比例添加相應(yīng)品種的工藝材料配制水相溶液,配料完成后通過(guò)生產(chǎn)線(xiàn)主控室操作把配好料的水相溶解罐內(nèi)的水相溶液輸送到制藥工序水相儲(chǔ)罐內(nèi)[1-3]。

在此過(guò)程中,一般是水相配料工作人員與主控室操作人員人工對(duì)接,存在一定的安全或質(zhì)量事故隱患[4-5]:

1)單班生產(chǎn)多個(gè)品種時(shí),主控室容易誤操作,將不同品種的水相溶液輸送至制藥工序進(jìn)行生產(chǎn),如:將巖石炸藥水相溶液輸送至正在生產(chǎn)煤礦許用炸藥的制藥工序中,生產(chǎn)成煤礦許用炸藥,使用時(shí)造成瓦斯爆炸等安全責(zé)任事故。

2)由于兩臺(tái)水相溶解罐交替配料后輸送至水相儲(chǔ)罐內(nèi),水相溶解罐在配料時(shí)主控室操作人員仍然可以進(jìn)行操作輸料,因此,容易造成誤操作,將尚在配料中的水相溶液輸送至水相儲(chǔ)罐內(nèi),造成質(zhì)量責(zé)任事故。

1 隱患問(wèn)題改進(jìn)方案

原有乳化炸藥生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)主要由研華工控機(jī)、西門(mén)子S7-300 系列PLC、威綸觸摸屏等硬件配置組成,實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息數(shù)據(jù)交換,對(duì)整個(gè)乳化炸藥生產(chǎn)線(xiàn)的設(shè)備進(jìn)行控制和現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集。

為了提高乳化炸藥生產(chǎn)線(xiàn)的本質(zhì)安全水平,在原控制系統(tǒng)硬件配置基礎(chǔ)上,通過(guò)西門(mén)子S7314CPLC 設(shè)計(jì)編寫(xiě)控制程序。 在工控主機(jī)WINCC 組態(tài)系統(tǒng)的制備控制畫(huà)面上,創(chuàng)建生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)品種信息與1#、2#水相溶解罐水相配料狀態(tài)、品種類(lèi)型顯示以及控件;在水相工序操作系統(tǒng)威綸人機(jī)界面(HMI)的創(chuàng)建品種信息確認(rèn)畫(huà)面及控件用于信號(hào)給定;從而組成一套水相配料狀態(tài)(是否配料完成)與品種(一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)煤礦許用炸藥和巖石炸藥)信號(hào)給定,并與生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)品類(lèi)匹配聯(lián)鎖控制系統(tǒng)程序,杜絕人員誤操作造成的安全或質(zhì)量事故[6-8]。

2 具體實(shí)施方案

1)利用西門(mén)子PLC 編程軟件設(shè)計(jì)編寫(xiě)控制程序,增加1#、2#水相溶解罐品種信息確認(rèn)以及顯示信息聯(lián)鎖程序段;增加1#、2#水相溶解罐品種信息與生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)品種信息匹配聯(lián)鎖,到達(dá)控制1#、2#水相溶解罐放料閥(打開(kāi))控件隱藏或顯示狀態(tài)的程序段;完成乳化炸藥生產(chǎn)線(xiàn)水相配料狀態(tài)與品種信息給定、顯示及水相配料品種與生產(chǎn)品種信息相匹配的聯(lián)鎖控制PLC 程序設(shè)計(jì),如圖1 所示。

圖1 PLC 程序段

2)在水相配料工房的人機(jī)界面(HMI)操作畫(huà)面上對(duì)應(yīng)PLC 的新建程序,建立相對(duì)應(yīng)的品種信息確認(rèn)界面及編輯控件屬性給定信號(hào),如圖2 所示。

圖2 操作人機(jī)界面

人機(jī)界面的品種選擇信息確認(rèn)畫(huà)面中,溶罐一與溶罐二標(biāo)題下控件分別對(duì)應(yīng)1#、2#溶解罐水相配料品種信息的給定與顯示。 “1 號(hào)取消”“2 號(hào)取消”控件用于1#、2#溶解罐品種信息手動(dòng)消除。 示例:水相配料工作人員1#水相溶解罐配料完成配方為巖石溶液,工作人員在品種選擇信息確認(rèn)畫(huà)面中溶罐一標(biāo)題下點(diǎn)擊“巖石”控件確認(rèn)給定信號(hào),當(dāng)“巖石”控件顏色轉(zhuǎn)為綠色后表示信號(hào)給定成功,當(dāng)前1#水相溶解罐配方為巖石溶液的信號(hào)已發(fā)送到PLC 進(jìn)行品種匹配聯(lián)鎖控制及WINCC 組態(tài)系統(tǒng)上品種信息的顯示,如果1#水相溶解罐配方信號(hào)給定出現(xiàn)錯(cuò)誤或需臨時(shí)更改配方,工作人員可以點(diǎn)擊“1 號(hào)取消”來(lái)取消1#水相溶解罐配料信息;當(dāng)畫(huà)面中溶罐一標(biāo)題下控件全部轉(zhuǎn)為灰色表示配方信號(hào)已經(jīng)取消,需要重新給定;當(dāng)水相溶解罐各進(jìn)料設(shè)備啟動(dòng)一次,其配料品種信息全部清除,需要水相工作人員根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況重新給定信號(hào)。

3)在生產(chǎn)線(xiàn)主控室的工控機(jī)WINCC 組態(tài)系統(tǒng)上對(duì)應(yīng)PLC 程序新建變量組、在制備控制畫(huà)面中組態(tài)創(chuàng)建相對(duì)應(yīng)的水相配料狀態(tài)、品種信息界面及編輯控件對(duì)象屬性,使之顯示水相人機(jī)界面給定的信號(hào),并創(chuàng)建編輯生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)品類(lèi)信息確認(rèn)控件,編輯1#、2#水相溶解罐放料閥(打開(kāi))的控件權(quán)限,如圖3、圖4 所示。

圖3 主控室工控機(jī)SCADA

圖4 信號(hào)給定聯(lián)鎖示意

3 方案實(shí)施結(jié)果

改進(jìn)方案實(shí)現(xiàn)了在水相配料工序配料工作人員未在人機(jī)界面確認(rèn)發(fā)送1#或2#水相溶解罐配料完成的品種信息時(shí),主控室工控機(jī)WINCC 組態(tài)系統(tǒng)上的水相配料狀態(tài)及品種信息界面上將會(huì)顯示兩臺(tái)水相溶解罐“未配料”的狀態(tài),1#、2#水相溶解罐放料閥(打開(kāi))控件隱藏,監(jiān)控室操作人員無(wú)權(quán)限將水相溶解罐內(nèi)未確認(rèn)發(fā)送配料品種信息的水相溶液輸送至水相儲(chǔ)罐內(nèi)。

只有當(dāng)水相配料工作人員配料完成后,并在水相人機(jī)界面上確認(rèn)各個(gè)水相溶解罐配料完成的品種信息發(fā)送給PLC,PLC 反饋給主控室WINCC 組態(tài)系統(tǒng),WINCC 接收信息在組態(tài)畫(huà)面上顯示兩臺(tái)水相溶解罐的配料完成的品種信息,并解鎖與生產(chǎn)線(xiàn)現(xiàn)生產(chǎn)品類(lèi)相同品種信息的水相溶解罐放料閥(打開(kāi))控件的操作權(quán)限,主控室獲取相應(yīng)的操作權(quán)限,才能將其罐內(nèi)溶液輸送至水相儲(chǔ)罐內(nèi)。

示例:配料工作人員確認(rèn)發(fā)送1#水相溶解罐配料完成,品種信息“巖石”(Db503.dbx2.0=1),2#水相溶解罐配料完成,品種信息“3 級(jí)煤礦”(Db503.dbx2.7=1)。 現(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)品種信息為“3 級(jí)煤礦”(Db503.dbx5.3=1),主控室就只能獲取與生產(chǎn)線(xiàn)現(xiàn)生產(chǎn)品種信息相同品類(lèi)信息的2#水相溶解罐放料閥開(kāi)啟(Db503.dbx4.1=1)操作權(quán)限(2#水相溶解罐放料閥打開(kāi)控件顯示),而1#水相溶解罐放料閥開(kāi)啟(Db503.dbx4.0=0)無(wú)操作權(quán)限(1#水相溶解罐放料閥打開(kāi)控件隱藏);只有生產(chǎn)線(xiàn)生產(chǎn)品種轉(zhuǎn)換成與1#水相溶解罐配料完成品種信息“巖石”(Db503.dbx5.0=1)相符的信息(Db503.dbx4.0=1)時(shí),主控室才能獲取1#水相溶解罐放料閥開(kāi)啟操作權(quán)限(1#水相溶解罐放料閥打開(kāi)控件顯示)將1#水相溶解罐溶液輸送到制藥工序進(jìn)行制藥生產(chǎn);1#或2#水相溶解罐進(jìn)料設(shè)備每啟動(dòng)一次其溶解罐配料完成及品種信息全部清除,主控室顯示該罐“未配料”狀態(tài),失去存在權(quán)限(1#、2#水相溶解罐放料閥打開(kāi)控件隱藏),需配料工作人員再次配料完成后確認(rèn)發(fā)送的配料完成的品種信息反饋給主控室獲取相應(yīng)的操作權(quán)限。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)乳化炸藥生產(chǎn)線(xiàn)控制程序設(shè)計(jì)編寫(xiě)及人機(jī)界面上創(chuàng)建品種信息確認(rèn)界面,在主控室工控機(jī)WINCC 系統(tǒng)操作畫(huà)面上顯示組態(tài)1#、2#水相溶解罐的配料狀態(tài)與品類(lèi)信息,實(shí)現(xiàn)了主控室工作人員實(shí)時(shí)了解水相制備工序配料情況,組態(tài)1#、2#水相溶解罐放料閥(打開(kāi))控件的權(quán)限應(yīng)用進(jìn)行聯(lián)鎖控制,實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線(xiàn)各工序間的閉環(huán)對(duì)接控制,有效杜絕了生產(chǎn)線(xiàn)主控室操作人員因誤操作將未完成配料的溶液或?qū)⑴c實(shí)時(shí)生產(chǎn)品種不符的溶液輸送至水相儲(chǔ)罐內(nèi),造成安全或質(zhì)量責(zé)任事故。 投入使用后有效提高了乳化炸藥生產(chǎn)線(xiàn)的本質(zhì)安全水平。