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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出車間，自動包裝線承擔成品的出廠包裝。自2014年車間更新包裝線以來，故障頻發(fā)，主要表現在包裝線在自動運行時，經常出現不連續(xù)裝袋，設備無法長周期連續(xù)運行，導致包裝線運行效率低下，嚴重制約了車間產出率。
2自動包裝線原理
2.1自動包裝線工作原理
催化劑廠三套微球車間自動包裝線由輸送、稱重、裝袋、縫合、復檢五部分組成。催化劑產品由成品倉經電機輸送到料斗，控制系統(tǒng)控制料門放料到稱重倉，稱重量達到稱重控制器設定值后關閉料門，再經放料閥裝袋，包裝袋封口，最后再次通過稱重驗證完成一個袋次的包裝。裝袋完成后自動進行下一個袋次的自動運行。
2.2自動包裝線控制原理
三套微球車間自動包裝線控制系統(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、復檢過程各自獨立運行。輸送、稱重、裝袋過程是整個自動包裝的核心部分。包裝線運行后，夾袋信號觸發(fā)PLC控制打開進料門，同時PLC觸發(fā)托利多稱重顯示控制儀運行，當稱重量達到設定值后，控制儀控制關閉進料閥，打開放料閥放料，放料完畢后，新的夾袋信號觸發(fā)進入下一次裝袋過程。
3原因分析及故障確定
在包裝線現場觀察，連續(xù)的裝袋過程經常出現停頓現象。主要表現在上一個袋次完成后，夾袋信號觸發(fā)并沒有自動進入下一個袋次包裝，從而導致包裝線中斷。再次啟動運行按鈕后包裝線后又能夠重新進入裝袋。這種中斷現象沒有規(guī)律，有時可以連續(xù)裝幾袋、有時候僅僅只裝一袋。包裝線因此效率低下。
從故障現象分析，故障出現在裝袋完成后即下一個袋次開始前。由于下一個袋次的包裝是由夾袋信號控制PLC觸發(fā)稱重顯示控制儀來進行的，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接點輸出隔離繼電器等構成，軟件為PLC內部觸發(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導致不連續(xù)裝袋。
進一步觀察控制過程發(fā)現，夾袋信號觸發(fā)后信號進入PLC，PLC夾袋輸入信號燈亮，說明夾袋信號已經進入PLC，夾袋信號正常。PLC經運行邏輯控制后輸出一個脈沖寬度為0.4s脈沖信號經輸出隔離繼電器觸發(fā)稱重控制儀運行。從PLC輸出狀態(tài)指示燈以及在線程序實時運行狀態(tài)觀察，脈沖信號輸出以及輸出燈狀態(tài)正常，經測量確認PLC有0.4s的脈沖信號輸出。脈沖信號經隔離繼電器時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接通的卡塔聲。整個控制過程信號狀態(tài)正常，說明整個觸發(fā)控制邏輯是正確的。剩下的問題就是硬件故障導致了不能連續(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。由于故障表現為時好時壞，說明硬件完全損壞的可能性很小，進一步檢查稱重控制儀，給稱重控制儀多次加載啟動信號，控制儀均能正常啟動，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與PIC控制器本身額定信號一致；另一方面隔離繼電器作為保護元件把PIC控制器信號本身與外部危險電壓進行隔離。普通繼電器是電磁結構，采用電磁線圈纏繞在鐵芯上，當線圈兩端通電后，產生磁力吸引銜鐵產生機械位移，銜鐵帶動動觸點和靜觸點接觸，完成吸合動作。由于繼電器本身機械結構較多，受制作工藝以及材料影響，以及長周期運行后繼電器性能會有一定程度的降低，電磁式繼電器通電后觸點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，觸點吸合和斷開的速度性能下降的更快。繼電器在長時間使用后很容易出現這種性能下降現象，在使用過程中很難發(fā)現這種故障。結合PLC邏輯控制后輸出的是一個脈沖寬度為0.4s脈沖信號，由于脈沖信號本身時間較短，如果繼電器觸點動作速度減慢，0.4s脈沖信號通過繼電器后脈沖信號寬度會小于0.4s，而且這個減小的脈沖信號寬度可能存在不確定性，正是由于這個原因造成稱重控制儀啟動脈沖信號有時候太短，不足以達到啟動稱重控制儀的條件，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
針對以上故障分析，繼電器性能降低導致包裝線不能連續(xù)裝袋。更換繼電器可以解決觸發(fā)信號太短不能啟動稱重控制儀的問題，從而保證了稱重控制儀啟動信號可靠，保證包裝線連續(xù)生產。因為新繼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際運行發(fā)現，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)生產的要求。更換繼電器可以在短時間周期里達到控制要求，但從繼電器本身特性來說，隨著運行時間的增長，繼電器性能會隨時間延長而逐漸降低，當性能降低到一定程度，又會重復出現包裝線不能連續(xù)裝袋的故障。為了更好的達到長周期運行包裝線的目的，必須采用更為切實有效的故障解決辦法。
包裝線觸發(fā)控制是PLC輸出一個脈沖寬度為
0.4s脈沖信號。包裝線不能連續(xù)工作的原因是由于稱重控制儀啟動脈沖信號太短造成的。另一種解決思路是增加觸發(fā)控制PLC輸出脈沖信號的寬度，以解決稱重控制儀啟動脈沖信號太短的問題，滿足稱重控制儀正常啟動的要求。因為通過增加脈沖信號寬度后，即使繼電器在使用過程中性能下降使脈沖信號寬度產生減小，但減小后的脈沖信號仍能達到正常啟動稱重控制儀的要求。這就要求合理設置脈沖時間。通過對程序修改將脈沖寬度為0.4s脈沖信號改為1s后，在未更換繼電器的情況下同樣達到了解決故障的目的。
5總結
對于催化劑廠三套微球車間這種定量自動包裝線，它們的控制原理基本相同，都是依靠條件來觸發(fā)啟動定量稱重系統(tǒng)。在控制信號邏輯正常的情況下出現的這種不連續(xù)工作，往往是因為觸發(fā)信號未能可靠啟動定量稱重控制系統(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)定量稱重控制的時間等方法來達到正常啟動定量稱重控制系統(tǒng)的目的，從而保證自動包裝線的連續(xù)生產。催化劑廠三套微球自動包裝線通過增加稱重控制儀觸發(fā)時間、更換繼電器的方法，解決了包裝線不能連續(xù)工作的故障。通過一年多的運行測試，包裝線再未出現類似故障，從而完美解決了自動包裝線不能連續(xù)裝袋故障。

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