摘 要：本文对乳化炸药生产线智能化随动化控制系统的组成以及功能特征和可靠性进行了分析，并通过对该系统的实验和应用效果进行了探究。
关键词：乳化炸药；生产线；智能化；随动化；控制系统
引言
我国当前乳化炸药的生产方式仍以固定生产线为主，为了提升乳化炸药生产线的安全性和可靠性，国家工信部在民用爆炸物品行业“十三五”规划中明确提出了加快工业炸药生产线实现智能化、自动化的要求。智能化随动化控制系统通过将配料、制药、装药、包装等工序进行联合，并利用静态无乳化器制乳技术，从而实现对产能、故障的智能化、随动化调整，从而有效避免出现物料堆积、设备空转等安全隐患。
1.系统组成
乳化炸药生产线智能化随动化控制系统的组成主要可以分为硬件和软件两大部分。
1.1系统硬件。
该系统的硬件主要包括制药-装药区域和冷却输送-包装区域，主要的组成结构有：动力系统、气动阀门、流量计、高速PLC控制等。其中PLC使保证设备可靠运行、精确实现工艺的重要部分，主要的功能有编程控制、智能匹配、连锁保护等。系统硬件之间的通信是通过工业以太网、PROFIBUS-DP总线以及光纤技术来为实时数据传输及有效的工序控制提供保障。
1.2系统软件。
在乳化炸药的生产过程中，软件系统主要对以下方面的起到控制功能：（1）自动对生产过程中的水、油相流量进行设定，并根据产能进行调整，从而避免发生人为修改工艺配方，使产品的质量得到保障。（2）能将水相与油相的流量按照工艺配方进行自动的匹配，既能使产能效率得到提高，也能够防止生产流程出现积料现象。（3）实现水相、油相流量的闭环PID控制。（4）能够根据装药的速度以及流量数值对敏化剂的加入量进行实时的控制和调整，并对装药机的装药效率进行自动跟踪。（5）智能匹配包装-装药-乳化区域，并对工序间的产能进行智能调整，使产能处于动态平衡的状态。
2.智能化随动化控制系统的理论依据
2.1可靠性分析
在以往的乳化炸药生产线上，是通过总线将各工序设备之间进行串联，然后进行控制，如图1所示。这种联动方式的可靠性计算公式为：
其中Ra为系统可靠度Ri为第i个单元的可靠度。
根据可靠性计算公式我们可以发现，在理想情况下，假定设备的可靠度为0.9，那么串联结构下包装区域的可靠度为0.8817，而在并联结构下，包装区域的可靠度会上升到0.9999。可见智能化随动化控制系统通过多点并行的方式能够使控制系统的数据处理能力大幅度提高，同时也能使控制系统的可靠性得到提高。
2.2乳化、装药和包装区域的智能联动
智能化控制系统是一种无需人进干预就可以自主的驱动机器完成控制目标的一种系统，具有无需人为干预、全局化、自适应调节的特点。而随动化则是通过控制系统对生产线全线的生产数据、设备状态信号进行自动采集和监控，并根据数据的变化按照预先设定好的控制策略发出特定的信号，例如当某区域设备出现故障或者需要进行调整时，设备会向控制器自动发出信号，然后由系统分别向上级和下级工序发出命令，对该区域的设备联动完成调整。
乳化炸药生产线智能化随动化系统的特点主要表现在乳化、装药以及包装区域之间的智能联动。具体表现为：当三个区域正常运行时，系统会根据控制策略对乳化、装药、包装进行自主调控，从而维持设备的正常运行。而当包装速度发生改变时，系统会自动控制装药设备的效率进行相应的调整，使其与包装的速度进行匹配；当装药的效率发生改变时，系统会自动控制调整乳化区域的产能，使之与装药速度相匹配。当包装区域停止工作时，装药和乳化区域也会随之停机；当在乳化停止时，装药会延时后进行停机；当装药停止时，包装会延时完成包装任务后进行停机。
3.智能化随动化控制系统的应用
3.1系统功能试验
为了对智能化随动化控制系统的功能以及对产能的提高和生产设备故障率的降低进行检验，对控制系统进行了以下实验。
在该实验中，模拟了包装区域的封箱机器人出现故障，此时控制系统根据智能控制策略，开始对故障进行计时。当系统发现故障时间在120s以内时，装药速度与乳化产能均未发生改变，并向控制室发出了设备故障警报。当系统发现设备故障大于120s，但在360s以内时，会将各输送皮带的速度降低，并使装药速度降低30%，乳胶泵转速降低为98.6r/min，敏化剂的加入量也随之进行调整，乳化区域的产能降低至5320kg/h，水相流量降低为83.83kg/min，油相流量降低为7.17kg/min，并向控制室发出了设备故障和减产警报。当系统发现设备故障大于360s后，传输带、装药机、乳胶泵会在30s延时后停止工作，停止敏化剂的加入，此时乳化区域的设备按照工艺顺序依次停止，并自动对设备内残余原料采取保温措施并进行计时，水相、油相流量均降低为0，并向控制室发出了设备故障和停产警报。当设备故障恢复后，控制系统会先排出输送水池中残余的药品，然后按照工艺顺序对各区域的产能进行依次恢复。为了避免出现堆料、堵料的情况，传输带会分级进行提速。
另外，通过对智能化随动化控制系统的智能匹配功能进实验可以发现，当包装速度降低为6t/h时，系统会自动对装药速度与乳化产能进行调整，调整至与包装速度相同的6t/h，而当包装速度速度恢复时，在系统的控制下，装药速度和乳化产能也随之恢复。
通过实验可以发现，智能化随动化控制系统对于保障生产的连续性有着非常重要的意义，并且能够满足智能化、自动化进行制药、装药、包装等工序的要求。
3.2系统特点以及效率对比
通过对某厂乳化炸药生产线使用智能化随动化控制系统前后半年的生产情况进行对比（详见表1），可以发现智能化随动化控制系统使生产线各方面的效率都得到了大幅度的提高，并对以往生产线容易出现的药卷堆积、堵料等问题进行了有效的解决，同时也使操作人员的操作压力大大降低，所需要的操作人数也得到了减少。在采用智能化随动化控制系统后，最大产能的持续时间得到了延长，同时产品的合格率也明显提高，在保证工厂节约生产成本的同时也使产品的质量得到了保障。
另外，在使用智能化随动化控制系统后，在生产过程中系统对故障的响应时间大大缩短，并能够及时采取调整或者停机等动作，能够实现对生产的实时控制以保证生产的连续性。
结语
综上所述，乳化炸药生产线智能化随动化控制系统的开发和使用，实现了全线自动控制、对生产线的动态产能联动匹配问题进行了良好解决。通过该系统的应用实践显示，该系统拥有较好的稳定性和可靠性，对与实践生产的要求能够较好的满足。同时，各系统还记录了设备运行和故障时的各种数据，为未来智能化生产线的发展提供了一定的助力。
参考文献：
[1]卢志坚,罗新华. 自控技术在乳化炸药生产中的应用[J].化工管理 2016（05）.
[2]王泽宇. 乳化炸药连续化生产工艺探讨[J].山东工业技术. 2015.（20）
[3]陈宁. 乳化炸药自动化、连续化生产工艺的控制研究[J].山西化工. 2015（02）.
论文作者:郭伟诚
论文发表刊物:《科技新时代》2018年6期
论文发表时间:2018/8/9
标签：控制系统论文; 炸药论文; 系统论文; 产能论文; 设备论文; 生产线论文; 区域论文; 《科技新时代》2018年6期论文;