切片机安全控制系统的改进设计

张表一

（山东中烟工业有限责任公司 济南卷烟厂,济南 250104 ）

0 引言

某厂在用的物料垂直分切机(以下简称”切片机” )运行时，其各装置的动作由PLC控制自动运行。切片机的切刀非常锋利，由两个高压气缸驱动，其向下分切的压力大约为0.6Mpa。基于切片机的以上特性，对切片机的安全性能要求就非常高,稍有不慎，就会出现严重的设备及人身安全事故，严重时甚至能直接危及人的生命安全。

1 问题的提出与分析

切片机运行时，其两侧的安全防护门必须全部关闭(否则设备将停止运行)，其内部工作环境相对密闭。此时，如果有人不慎通过切片机上方或者进料口进入切片机内部，就会自动触发光电开关，进而触发切刀等装置动作，严重危及人的生命安全。此时，人在切片机内部就需要及时“通知”控制系统停机报警，以保护人的生命安全。而切片机只有六个安全门限位开关参与安全控制,其内部没有相关的安全开关。另外，根据安全生产标准化工作需要，也要求必须解决这个问题。

2 改进措施

为此，我们经过讨论决定采用在切片机内部安装一个拉绳开关并在控制回路使用安全继电器的方式解决这个问题。

选用的拉绳开关型号为TQ441-01/01-M20型：它不仅具有多路触点式开关量输出,而且还具有机械式自锁功能。也就是说，当拉绳开关动作以后，它不能自动复位，必须通过人工操作进行确认后才能使其复位。这样的设计是为了防止设备不经故障确认而自动再次起动，从而最大限度地增加设备的安全性能。根据切片机机身长度确定选用的拉绳安装长度为250厘米。

在切片机内部合适位置打孔安装拉绳开关。安装方向与进料运输带平行，安装高度为150厘米。拉绳的颜色则选用比较鲜艳且容易快速识别的草绿色。此设计是出于全面考虑，既要保证切片机正常运行时物料能够顺利通过运输带，又能保证不慎进入切片机内部的人员不论在切片机内任何一个位置，都能很方便地触及到拉绳，从而及时“通知”控制系统快速响应，停机报警，保证安全。

警笛警灯则选用B01型组合报警装置，固定安装在紧靠切片机的I/O箱（即切片机的控制电柜）上方。安全控制回路则采用了两个菲尼克斯C614型中间继电器，主要用来控制警笛与警铃的接通与关断。其线圈电压为24VDC,触点负载电流10A，能够满足控制需要。

在电气控制回路中，取用了拉绳开关的两组常闭触点信号，一组与门限位开关的常闭点“串接”后控制安全继电器吸合，另一组作为PLC的输入信号编程时使用。拉绳开关的常闭触点信号2S1用同样的方式串接到门限位安全保护电路中。这样，当拉绳开关动作时，安全保护继电器KA1动作，其输出将立即切断切片机关键装置的控制电源。此项属于安全控制设计中的硬件联锁部分，是为了增加控制的安全可靠性。但是其缺点也非常明显：快速响应性能不好。必须通过编写程序的方式提高其快速响应性能。

为此，根据设计要求，我们编写了S7控制程序。在切片机电控程序中，是在功能FC14中调用功能块FB105实现切片机的自动控制。在FB105中定义了两个输入变量，分别代表拉绳开关的输入信号（常闭点）和警笛复位信号（常开点）；还定义了两个输出变量，分别为警笛与警灯的输出。把拉绳开关信号I41.3与六个门限位信号一起作为切刀、推料装置、卸料装置、运输带等装置的运行复位信号。当拉绳开关或者六个门限位中的任何一个信号动作时，控制程序将立即把切片机相应装置的输出信号复位，阻止装置进一步动作，同时启动警笛（Q28.0）与警灯（Q28.1）进行声光报警。故障消除后，警灯报警（Q28.1）自动消失，警笛报警（Q28.0）可以通过确认按钮（I41.2）复位，切片机继续正常工作。

切刀向下运行的控制程序截图

3 结束语

程序下载后我们现场通过模拟故障的方式进行调试。调试结果正常，完全达到预期目的。本次改进仅采用一个拉绳开关就能实现整个切片机内部的安全防护功能；所选用拉绳开关的自锁功能、两对常闭触点及安全继电器的使用进一步提高设备的安全防护可靠性。西门子S7系列PLC运行稳定、运用广泛、技术成熟，且其编程与调试方便、易于在线监控，最重要的是其快速响应性能良好。

参考资料：

[1]SIMATIC S7 系统、维护和编程[Z].

[2]济南卷烟厂8000kg/h制叶线电控系统电控图册[Z].

[3]济南卷烟厂8000kg/h制叶线电控系统PLC控制程序[Z].

[4]济南卷烟厂8000kg/h制叶线烟叶垂直分切机电控系统使用手册[Z].