1.項目背景分析

　　中海石油天野化工(集團)有限責任公司現(xiàn)有1套年產(chǎn)300kt合成氨、520kt尿素生產(chǎn)裝置，1套年產(chǎn)200kt甲醇生產(chǎn)裝置。其中，尿素裝置尿素溶液從造粒塔冷卻后形成的尿素顆粒經(jīng)皮帶系統(tǒng)輸送到散料庫，再經(jīng)皮帶系統(tǒng)輸送到包裝樓進行包裝，通過輸送皮帶送往站臺裝車。

　　原有的皮帶控制系統(tǒng)電路都是相當復雜的老式繼電回路，加上運行時間已達十多年，故障發(fā)生率很高，一旦發(fā)生故障需用很長時間來查找和排除故障點，給檢修和維護帶來很大不便。

　　隨著PLC在工業(yè)控制中的應用越來越廣泛，PLC技術也越來越成熟，現(xiàn)已將原有的控制電路改造成由PLC可編程控制的電路，來改變目前輸送系統(tǒng)存在的問題。

　　2.系統(tǒng)改造的目標

　　通過技改，將PLC應用于皮帶控制系統(tǒng)，取代那些原控制電路相當復雜的老式繼電回路，并且使安裝和維修更為方便。只要把提供輸入信號的按鈕、限位開關和無觸點開關等元件與PLC的輸入接口相連，把功率輸出元件電磁鐵和接觸器等與PLC的輸出口相連，即安裝完畢。檢修也一目了然，只要觀察PLC的輸入、輸出口的指示燈就能正確判斷故障所在。

　　3.工藝過程概述

　　輸送皮帶控制一般用于散料到成品袋包裝系統(tǒng)，中海石油天野化工(集團)有限責任公司散料包裝皮帶系統(tǒng)見圖1。

　　散料經(jīng)輸送皮帶一路送往1#包裝樓料倉，另一路送往2#包裝樓料倉。篩分樓內(nèi)有分料器，控制散料流向。輸送皮帶二路設計，一開一備。1#、2#包裝樓共有6臺包裝機將散料包裝成袋，通過輸送皮帶送往站臺裝車。

　　1#包裝樓控制柜設計有PLC、上位工控機及操作臺，2#包裝樓控制柜設計有PLC及操作臺，3#散料庫控制柜設計有PLC。1#、2#包裝樓操作臺設計有選擇開關和按鈕，可以選擇皮帶輸送路線與啟停，3#散料庫控制柜設計無人操作崗位，由1#包裝樓控制柜上位工控機顯示及操作臺遠程操作。

　　3#散料庫就地安裝有控制柜，內(nèi)裝三菱A1S(S1)PLC，通過A1SJ71UC24RS485通訊模塊與1#包裝樓上位工控機遠程通訊。2#包裝樓操作間安裝有控制柜，可以啟停2#包裝庫的包裝機及皮帶機，內(nèi)裝三菱FX60MRPLC，通過FX485BD通訊模塊與1#包裝樓上位工控機遠程通訊。1#包裝樓操作間安裝有控制柜及上位工控機，實現(xiàn)對1#包裝樓的皮帶機及計數(shù)器啟停及監(jiān)控，對2#包裝樓的皮帶機及計數(shù)器監(jiān)視，對3#散料庫的挖料機及皮帶機啟停及監(jiān)控。

　　4.散料輸送控制系統(tǒng)

　　4.1散料輸送控制系統(tǒng)簡介

　　3#散料庫散料皮帶輸送往1#、2#包裝樓皮帶系統(tǒng)流程見圖2。系統(tǒng)有1#、6#挖料機2臺；2#、3#、4#、5#、7#、8#輸送皮帶6條；9#、10#、11#、12#分料器4臺。工作時，3個選擇開關每次只選擇一條路徑，分料器自動切換。8種路徑是：

　　0001#2#3#送往2#包裝樓料倉

　　0011#2#4#送往2#包裝樓料倉

　　0101#2#5#送往1#包裝樓料倉

　　0111#2#8#送往1#包裝樓料倉

　　1006#7#3#送往2#包裝樓料倉

　　1016#;7#4#送往2#包裝樓料倉

　　1016#7#5#送往1#包裝樓料倉

　　1116#7#8#送往1#包裝樓料倉

　　一條輸送線一般在15min左右加滿2#包裝樓的所有料倉，一般在30min左右加滿1#包裝樓的所有料倉，可以滿足4h左右的包裝量。所以，散料輸送皮帶是間隙運行的。

　　皮帶機、挖料機都由電機驅(qū)動，由MCC電器控制柜控制。

　　4.2散料輸送控制系統(tǒng)PLC硬件配置

　　PLC卡件配置見圖3，PLC外部硬接線見圖4。

　　虛線左側(cè)是安裝在1#包裝樓控制柜操作臺上的2個遠程操作按鈕，3個選擇開關?？蛇x擇8種輸送路經(jīng)，2個遠程操作按鈕啟動/停止選擇一條路經(jīng)。

　　虛線右側(cè)是安裝在3#散料庫控制柜的PLC外部硬接線圖。A1SX40為16點開關量輸入卡，A1S18Y為16點開關量輸出卡。J1、J2、J3、J4、J5為繼電器，受遠程控制，為了增強可靠性，采用220VAC傳輸。

　　4.3PLC程序設計要求

　　1)任何時候只選擇一條輸送路經(jīng)，例如(見圖2)，選6#、7#、5#。所選設備由白色變綠色，分料器9#、12#自動變紅色。由安裝在1#包裝樓控制柜操作臺上的遠程操作開關選擇。

　　2)設備啟動后，所選設備按啟動順序由綠色變紅色，6#、7#、5#變紅色。分料器9#、12#自動隨所選路徑切換。

　　3)選擇好一條輸送路經(jīng)，其前后皮帶及設備自動搭成聯(lián)鎖關系，即：①按下啟動按鈕，輸料末端皮帶及設備先啟動，逐步啟動至輸料始端皮帶及設備；②按下停止按鈕，延時后輸料始端皮帶及設備先停止，逐步延時后停止皮帶及設備，直至停止輸料末端皮帶及設備；③皮帶跑偏、拉繩、危急停止按鈕等開關安裝在現(xiàn)場機旁，信號進MCC電器柜(有控制電機的接觸器、繼電器等)，任何一開關動作，控制電機的接觸器跳閘，該設備停車，反映到PLC輸入端是該設備運行信號動作。這時，該設備及輸料始端皮帶立即全部停車，輸料末端皮帶及設備逐步延時后停車。這可以防止發(fā)生堆料事故。

　　4.4PLC梯形圖程序說明

　　梯形圖編輯軟件是三菱公司提供的GXDeveloperV7？8中文編輯軟件，散料皮帶控制梯形圖程序以圖5為例說明如下：

　　1)X0、X1、X2選擇開關狀態(tài)，選110。

　　2)按下啟動按鈕X3(132行)，M2、M6、M5、M9閉合，M2自鎖。

　　3)(215行)X1、X2、M5閉合，經(jīng)T3、T21、T26、Y13輸出，5#皮帶啟動。經(jīng)T3延時3s后，如5#皮帶運行信號X0A閉合，則啟動繼續(xù)進行，否則Y13輸出斷開，啟動失敗。

　　4)如5#皮帶運行信號X0A正常，則(215行)回路經(jīng)Y13，X0A自鎖，經(jīng)過T1310s延時后，M32和M82閉合，啟動繼續(xù)進行。

　　5)M32閉合使得M2(2#皮帶啟動)閉合，但是2#皮帶控制回路(172行)未選中，不起作用。M82閉合使得M8閉合，在267行，X0閉合，M8閉合，經(jīng)由T6、T25使Y16接通輸出，發(fā)出7#皮帶啟動信號。

　　6)經(jīng)過T63s延時檢測，如果7#皮帶不能正常啟動，X0D信號未返回，則Y16輸出回路不能自鎖，Y16輸出斷開，經(jīng)由T6觸點T16啟動延時啟動，10s后，經(jīng)由T16、X0D觸點使T267#皮帶停車延時接通，延時15s后，使(215行)Y135#皮帶輸出斷開停車，啟動終止。

　　7)經(jīng)過T63s延時檢測，如果7#皮帶正常啟動，X0D信號返回閉合，則Y16輸出回路自鎖，經(jīng)由T6觸點T16啟動延時啟動，10s后，經(jīng)由T16、X0D觸點使M7閉合，6#皮帶啟動。

　　8)在(267行)，X0、M7閉合，經(jīng)由T5、T30觸點使Y17接通輸出，發(fā)出6#挖料機啟動信號。經(jīng)過T53s延時檢測，如果6#挖料機不能正常啟動，X0C信號未返回，則Y17輸出回路不能自鎖，Y17輸出斷開，經(jīng)由T5觸點T15啟動延時啟動，10s后，經(jīng)由T15、X0C觸點使T256#皮帶停車延時接通，延時15s后，使下一行的Y167#皮帶輸出斷開停車，7#皮帶再推動5#皮帶停車，啟動終止。

　　9)經(jīng)過T53s延時檢測，如果6#挖料機正常啟動，X0C信號返回閉合，則Y17輸出回路自鎖，設備全部啟動完成。

　　10)正常停車時，按下停車按鈕X4，M60斷開，經(jīng)由M60觸點T30延時接通，15s后，在(267行)，Y17輸出斷開，6#皮帶停車。X0C斷開，經(jīng)由T15、X0C觸點T25停車延時接通，15s后在下一行T25觸點斷開Y16，7#皮帶輸出斷開停車，7#皮帶再以同樣方式推動5#皮帶停車，正常停車結(jié)束。

　　其他路徑的啟動/停車與此原理一樣，在此不一一說明。0—102行是將選擇開關與各設備的運行狀態(tài)存D寄存器(0—102行圖在此省略)，以便VB程序調(diào)用。

　　5.結(jié)語

　　采用PLC來控制3段皮帶輸送機后，使原控制電路的復雜連線和時間繼電器等元件在其內(nèi)部進行軟連接，大大提高設備的可靠性，有效地減少故障率。該皮帶機技改后投用一年多來，只有主電路出現(xiàn)過問題，控制回路沒有出現(xiàn)任何問題，有效地減少了設備維修時間，使生產(chǎn)有序進行，取得良好的經(jīng)濟效益。一年多的使用情況說明該項技改取得成功。