关键词：自动系统 PLC 故障 安全
前言：随着仪器设备全自动化程度的高度集成，设备内部的连锁也越来越复杂，任意信号误检测都会导致设备内部各个元器件动作。本文主要对化验室风动送样系统进行研究，查阅电气图及PLC程序，发现系统在设计时没有充分考虑到故障处理中的安全问题，没有安全连锁装置，这样在处理故障时将会有很大的安全隐患。为此本文设计了安全连锁程序及状态监控显示画面，为生产岗位人员、维护人员工作时增添了一层安全保护屏障，彻底消除了由于设备误动作而导致的安全隐患。
一、风动送样系统安全连锁程序设计
风动送样系统是用于炼钢现场取样点与化验室之间快速输送试样和返回空样盒的一种装置，靠压缩空气的正压产生推力，将样盒由管道的一侧推往另一侧，适用于长距离送样。
本公司化验室有16套风动送样设备，每套由发送站、接受站和之间的管道组成。装有试样的样盒通过风动送样管道从炼钢现场发送到化验室，经过机器人运输后在将空样盒发回炼钢现场。但是由于各种原因导致风动送样系统出现故障，如升降气缸检测极限损坏、样盒检测光栅误检测，放散阀无动作等，这时需要炼钢现场和化验室维护人员协同处理故障。风动送样系统连锁较多，任何一个部分误检测都可能导致系统运行，且此系统无急停按钮和安全连锁装置，当系统运行后无法及时停止，这样将会导致重大的安全事故。已有多个站点发生过因风动送样系统内部极限误检测导致相关设备误动作的现象。
为杜绝此类安全隐患发生，本文提出了风动送样系统增加安全连锁的设计方案，当风动送样系统发生故障时，只有解除安全连锁装置才能进入系统，同时禁止关键设备动作，从而保护了相关人员人身安全。
从硬件结构进行分析：16套风动送样装置由2套PLC模块控制，每套PLC系统由CPU315扩展8个DP从站构成，每个从站连接一套风动送样装置。从程序方面进行分析：因为每套风动送样控制功能相同，所以PLC程序主要由功能块FB1外加8个背景数据块构成。分析表明，可以对两个PLC当中的FB1功能块进行修改，增加一段安全连锁程序。首先增加安全装置检测信号#CKMJ、#CAQS和#CAQF，当按下开门按钮且气缸下极限检测信号为高电平等一系列条件满足的情况下#CKMJ为高电平，其次，增加3秒的定时器TN81，当# CKMJ保持高电平3秒后，相应接收站的安全装置打开，同时将相应的反馈信号传输到对应PLC中，从而停止对应接收站的关键设备，防止由于误检测导致关键设备动作。故障处理完毕后，恢复防护装置，按操作盘上的复位按钮并在3秒内将安全门关闭，这时PLC解除对关键设备停止指令，维护人员便可以进行设备调试，恢复试车。
三、风动送样系统安全连锁监控显示设计
在启动安全连锁装置以后，让安全连锁信号对维护及岗位人员进行提示，以便相关人员确认设备状态。化验室的主控台上有莫托曼系统的监控画面，如果能在莫托曼监控画面增加风动送样系统的安全连锁显示，将提示相关人员此处的安全连锁装置已启动，将有效的防止其他人操作设备发生事故。
由于监控画面从莫托曼系统的PLC中读取数据，所以必须将风动送样系统安全连锁信号发送到莫托曼系统的PLC当中，两套系统是通过以太网进行连接的，因此可以通过通讯功能块FC5和FC6进行数据交换。程序如图2-1所示[3]。
对监控画面进行编辑，首先在Wincc变量管理里面增加与数据块DB31相对应的16个变量，其次编辑Wincc画面，选中接收站和对应管道的框图，分别右键选择对象属性，连接变量选择对应的安全连锁变量，设置当变量为1时，接收站安全门部分变为黑色、管道部分红色闪烁，表示此部分处于禁用状态。按照此方法将16个站点的接收站安全门和管道图框全部与其对应的变量连接起来[4]。
最后，验证设计结果：接收站发生故障时，在不解除安全连锁的情况下，风动送样系统安全门无法打开，此时无法进入风动送样装置内。当解除风动送样系统安全连锁，等待3秒后升降气缸下降到低位，此时安全门可以随意打开，维护人员可以对风动送样装置进行故障处理，此时风动送样系统PLC程序处于停止状态，按动设备操作盘上的任何按钮，系统内设备均无动作，同时观察监控画面上的该接收站框图安全门部分变黑、对应管道红色闪烁，此时风动送样系统处于维护状态，如图2-2所示。恢复安全连锁装置后，对应接收站的状态显示消失，风动送样系统可以正常使用。
风动送样系统安全连锁改造完成之后，维护人员在处理故障时只要解除安全连锁装置，系统内的设备便不会自动运行，从而保障了人员安全，消除了因设备误动作造成的安全隐患。
结 论
风动送样系统在我公司化验室发挥了非常重要的作用，其高效、稳定运行保证了样品分析的及时性和准确性。本文提出的安全连锁装置程序及监控画面设计，从本质上解决了由于设备误动作导致的问题，为维护人员处理故障时增加了一层安全屏障，保障了人员的安全，消除了因风动送样设备误动作造成的安全隐患。
参考文献
[1]《电气设备运行维护及故障处理》----著作人 张南乔2013年3月第2版
[2]《跟我动手学S7-300/400PLC》------著作人 廖常初 2011年2月第1版第2次印刷
论文作者:高贺 王明利 宣星虎 夏碧峰 宿忠山 王贵玉 张广治
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年5卷12期
论文发表时间:2019/11/18
标签：系统论文; 设备论文; 装置论文; 接收站论文; 化验室论文; 人员论文; 安全门论文; 《工程管理前沿》2019年5卷12期论文;