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蒸压釜生产过程控制安全联锁分析

文档作者：苏国富张晓明赵勇文档来源：沈阳水泥机械有限公司		点击数：	更新时间： 2021年09月11日
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《自动化技术与应用》2014年第33卷第6期
行业应用与交流
 Industrial Applications and Communicat
蒸压釜生产过程控制安全联锁分析
苏国富,张晓明,赵勇
(沈阳水泥机械有限公司,辽宁沈阳110141)
摘要:本文介绍的是沈阳水泥机械有限公司在蒸压釜用于预制墙体制作中所采用的控制方法,主要是生产过程的安全性,特别是蒸
汽阀门的过程控制和签门的开启过程中的安全联锁。由于在阀门和控制元件的选用上采用了国外较先进的产品,因此在控制
方式和控制方法上有很大的变化。蒸压釜在使用过程的安全性有很大提高。
关键字:蒸压釜:过程控制安全联锁
中图分类号:TP29文献标识码:A文章编号:1003-7241(2014)06-0108-04
 Autoclave Safety Interlock Analysis of Production
 Process Control
 SU Guo-fu, ZHANG Xiao-ming, ZHAO Yong
 (Shenyang Cement Machinery Co., Ltd. Shenyang 110141 China)
 Abstract: This paper introduces control method of the autoclave for the production of prefabricated wall, mainly in the safety of the
 on process, especially in the safety interlocking of steam valve process control and the autoclave door opening.
 In the selection of valve and control elements, more advanced products abroad are adopted, so there is great variation in
 the control mode and control method. Security of the autoclave is greatly improved.
 Key words: autoclave; process control; safety interlocking
1引言
阀的设定值是12mA时,另一个阀的设定值亦为12mA
本蒸压釜是用于制作预制墙体的设备。釜内工作
压力可达1.6MPa,温度达200℃以上。
关闭全门
控制装置主要以台达DVP-EH3系列PLC,数字程
序段调节器,小型打印机为核心器件,和压力传感器、温
反陶功门开门电
开门电,开门电停止
度检测元件、限位行程、电动阀门等现场检测、执行器
蛋门关关指灯亮
件组成。
蜂电错电机停止
2生产全流程及说明
电
2.1开始生产(釜门关闭过程)
首先将电动阀门通过程序设定为关闭状态,即蒸汽
进气阀和蒸汽排气阀的控制参数均设定为12mA,在电路
设计上将蒸汽进气阀和蒸汽排气阀的控制回路串连起
动手销素机,赞门
来,用一个(4mA20mA)电流信号控制,当两个阀中的一个
图1釜门关闭过程流程图
收稿日期:2014-01-21
在釜门的周边放置三个釜门关闭到位行程开关,正
 108 I Tedrigesd Audc
行业应用与交流
《自动化技术与应用》2014年第33卷第6期
 Industrial Applications and Co
中上方一个、左下方120°和右下方120°各一个,由三气阀,逐渐将蒸汽排出,如图3所示。
点确定一个圆的面。三个行程开关在电路上为串连联
压力
接,只有釜盖触及到三个开关后才能确定釜盖关闭到位。
釜门的安全联锁装置是电动的,在釜门关闭并错齿
 P3
旋转到位时,通过PLC的程序控制安全联锁装置投入运
 P2
行。之后,扳动安全手柄将釜盖上挡板锁死。釜门处于
 P1
关闭状态时,安全手柄位置处于釜盖死锁位置,锁定机构
t1t234时间
也处于死锁位置。釜工作时,釜盖不能转动。
2.2生产过程
图3蒸压釜内工作时的压力曲线
采用一种国外进口的蒸汽进气阀和蒸汽排气阀,这
数字程序段调节器主要用于温度、压力、流量控制
种阀在控制上可以设置两种状态。
的仪表。按不同工艺可同时设置99种程序段。其特点
将蒸汽进气阀给定信号设置为4m12mA,在4A是:具有高精度的多量程输入,输入种类可自由选择热电
时,阀的开度最大大于等于12mA时,阀的开度为零偶、热电阻、直流电压、直流电流等。多种输出方式包
将蒸汽排气阀给定信号设置为12ma^20mA,在20mA括电流比例设定值输出、电流比例输出、电压时间比例
时,阀的开度最大;小于等于12mA时,阀的开度为零。输出和开路集电极时间比例输出等。多种通讯方式:
在升压阶段,两个阀门的给定信号设定为小于Rs485或s-232插口和专用的通讯电缆与PC连
12mA,蒸汽进气阀打开,蒸汽排气阀关闭。在保压阶接方便:有16点外部开关量输入和16点事件输出。操
段,两个阀门的给定信号设定为等于12mA,蒸汽进气阀作简单:用自身配套的软件,可在PC机上就能完成程序
关闭,蒸汽排气阀关闭。在降压阶段,两个阀门的给定设定和参数设定。表1是PID参数设定举例。
信号设定为大于12mA,蒸汽进气阀关闭,蒸汽排气阀打
表1两组PID参数设定方法举例[2
开。如图2所示。
排气阀(闭)
压力
进气阀(闭)
降压(12mA
a2ma
排气阀开)
排气(闭)
进气阀闭)
进气(开)
是定的合,第11,不
→时间
图2蒸汽阀门工作压力曲线
2.3结束生产(釜门打开过程)
将蒸汽进气阀和蒸汽排气阀的控制值设定为
打开蒸汽进气阀,随着蒸汽不断进入体内,釜内的1mA,此时这两个阀门均处于关闭状态。经过一段时间
压力也在不断地升高。通过数字程序段调节器设定参数
后,再将阀门的控制值设定为12mA^20mA之间,即蒸汽
来控制釜体内的压力和温度变化,使其按照工艺要求的
进气阀是关闭状态,而蒸汽排气阀是开启状态。
曲线图运行。即刚开始打开蒸汽进气阀时,釜内压力逐
当釜内的蒸汽排出近于结束,釜内压力接近为零
渐上升,到时间段t1时,保持压力不变为P1而自动调节时,打开排气开放阀,将剩余蒸汽排净。这时电接点压
蒸汽进气阀的进气量。保持一段时间后,再次加汽经到力表的下限触点闭合,可以开启蒸压釜。然后搬开手动
t2的时间使釜内压力达到P2。当达到P3压力值时,保
锁紧机构,释放安全联锁装置。启动错齿电机、开门电
持一段时间蒸制后,关闭蒸汽进气阀。然后打开蒸汽排
机,完全打开釜门。
《自动化技术与应用》2014年第33卷第6期
行业应用与交流
 Industrial Applications and Co
关闭之前进气,打开蒸汽排气网
度为零。
将进气阀按红色曲线设置,排气阀按蓝色曲线设置。
压接近零时,打开排气开放阀
并用一组4mA20mA模拟量信号同时控制两个阀。那么,
电接点压力表下开关闭
在控制信号范围内不论给定值是多少,最多只能有一个
阀门是处于打开状态,换言之,不会有两个阀门同时处于
打开手动链机构
打开状态。当给定值等于12mA时,两个阀门同时关闭。
3.2安全联锁装置
释放安全联镁置
安全联锁装置是蒸压釜重要的、不可或缺的组成
反向起动门错齿电术
部分。其作用是当在釜内放置蒸制物品,釜门处于关闭
状态时,全手柄置于釜盖锁死位置,锁定机构也处于锁
釜门旋转运行,触打错齿黑位
死位置,球阀则处于关门状态,这时方可开启蒸汽进气
阀蒸压釜内开始升压。安全联锁装置投入后,安全手柄
错齿电机停,起动门开门电机
将釜盖上挡板锁定,自动锁定机构将安全手柄锁死。蒸
压釜在升压阶段,电接点压力表有压,安全联锁必须处
触开门电机打开限位,开门电机停
于锁死状态。
图4釜门打开过程流程图
对釜内物品蒸制结束,首先关闭蒸汽进气阀,打开
蒸汽排气阀,由电接点压力表显示其釜内蒸汽排放过程
3安全防护方法及分析
中的压降值,当达到零压时电接点压力表发给自动锁定
3.1蒸汽进气阀和蒸汽排气阀
机构一个电信号其机构开始自动工作,排气开放阀打
安全性是蒸压釜使用过程中最重要的,在设计上不开,释放剩余气体。当延时到指定时间时,操作按钮打
仅保留传统的电磁式安全联锁装置和手动安全阀还开锁定机构,再打开安全手柄到釜门开启位置,此时釜
内绝对零压即可以安全开釜了,此机构动作过程达到要
增加压力检测,电气控制安全联锁。
由于采用一种国外进口的蒸汽进气阀和蒸汽排气
求压力排放后,必须先打开安全联锁装置,待压力容器
阀,这种阀在控制上可以设置两种状态,如图5所示。一内压力降至零压后,方能进行门盖的开启动作,否则无
种是红色曲线。即给定信号是4mA~12mA,在4mA时,
法开启门盖。
阀的开度最大,大于等于12mA时,阀的开度为零。
此机构的设置就是为了使釜内压力绝对为零,因为
压力表的测量值很大,其精确度不够准确,当表盘显示
阀开度
零压时,釜内容器压力并非为零,通过此机构的锁定釜
盖无法开启,只有达到规定的延时时间后此机构的锁定
才能解除,才能开启釜门。
安全联锁装置为自动控制系统,由电器原件通过导
线连接构成,控制执行机构动作达到控制绝对零压的设
给定值施。因釜体外表的温度也较高,其电器部分应定期检
查、维护和保养(包括线路、电磁铁、电控箱等)。压力
 4mA
 12mA
表定期校验,检测其量程和准确度,在釜工作时也应该
图5蒸汽阀门开度控制曲线
经常对照其两表量程的读数是否一致,如不一致应开釜
另一种状态是蓝色曲线。即给定信号是12mA^20mA,
后立即检验两表,装置有故障必须及时修理,无故障亦
在20mA时,阀的开度最大,小于等于12mA时,阀的开
应定期检验。
 110 I Tecniques d Automation&amp;amp;A
行业应用与交流
《自动化技术与应用》2014年第33卷第6期
 Industrial Applications and Communications
开启排气阀排气,当电接点压力表指示为零时,打开触及到错齿旋转到位的限位开关错齿电机停止。然后,手
排气开放阀排除余气。当电接点压力表指示为零时,再动锁紧釜门和启动安全联锁装置并触及相对应的限位开
经过时间继电器延时10min20min,方能打开安全联锁。关。之后,蒸压釜才能处于工作备妥状态。
釜门开门过程更是要求的严格,因为蒸压釜在工作
4程序联锁解析
时的状态是高温、高压,如果在带压时打开釜盖,将会出
4.1蒸汽进气阀和蒸汽排气阀控制
现重大伤害事故。所以,在打开釜盖前一定要放净釜内
从PLC的模拟量输出一组4mA20mA信号,同时控的蒸汽。具体在程序中要将蒸汽进气阀和蒸汽排气阀均
制蒸汽进气阀和蒸汽排气阀的开度。也就是将这两个阀处于关闭状态、压力表指示等于零、排气开放阀已经释
的控制回路串连,然后接在PLC的输出上。这样,不论放完剩余气体并延时一定时间等几个条件都作为开门的
给定信号是多少,只能有一个阀门是开启的,不会出现两前提,只有满足这些条件才准许打开釜门。上述软件部
个阀门同时开启的现象。即在本文设定的前提下当蒸分的安全联锁,都是经过PLC的编程来实现的。
汽阀门的控制信号设定为4mA12mA,蒸汽进气阀开启
而蒸汽排气阀关闭;控制信号设定为12mA,蒸汽进气阀5结束语
和蒸汽排气阀同时关闭;控制信号设定为12ma20mA,
实践证明,本蒸压釜的控制装置是结合现有先进技
蒸汽进气阀关闭而蒸汽排气阀开启。
术,软件与硬件有机结合的范例,由于在程序的编制中
蒸汽进气阀在蒸压釜加汽过程的开度是由设定工也考虑到安全联锁问题,蒸压釜整体的安全性有很大提
艺的压力/温度曲线控制的。通过压力变送器检测的釜高,并且为蒸压釜生产线实现系统控制打下基础。
内压力值与设定值相比较,经过数字程序段调节器设定
的PID调节,使得工作过程的釜内压力值始终保持在压参考文献:
力设定值的上下波动。
中达电通股份有限公司,台达可编程控制器DVP系列
4.2安全联锁与程序
Z.2010:1-9
[2]山武自动化仪表有限公司数字指示调节器DCP551
在程序编制中,主要是根据蒸压釜的工艺要求和使用Z2005:7-5.
安全而作的。当预制物料送入釜体内,首先是关门过程。[3]赵新华等,红外报警系统设计应用科技,2013,(2):
在釜盖的周边安放若干个行程限位开关,釜盖关闭过程中47-52.
的每一步,都要由相对应的行程限位开关的动作来确认,
之后才能进行下一步的动作。如第一步,启动开门电机关
闭釜门到釜门关闭到位的限位开关动作,釜门关闭电机停
作者简介:苏国富(1956-),男,高级工程师,研究方向:机电
止。第二步,开启釜门错齿电机,使釜门作错齿旋转运行,一体化
(上接第97页)
参考文献:
京:北京航空航天大学出版社,2007.
闫晶,周俊哲,刘喜梅,基于DSP的智能小车避障系统设7]薛明,小车自动入库系统]机电工程技术,2008,7(9):
计沈阳理工大学学报,2008,27(1:37-41.
43-46,
【2]张梅美,孙风英,自动循迹搬运车控制系统设计J]现代
8]赵津,朱三超基于 Arduino单片机的智能避障小车设
科学仪器,2013,(1):111-114
计自动化与仪表,2013,(5):1-4.
3]范磊磊,庹先国,王洪辉等L297+1298芯片在步进电机
中的应用微特电机,2012,40(10):58-61
【4]谭浩强C程序设计M]北京:清华大学出版社,2005.
5]李军,沈俊泽超声测距模块HC-SR04的超声波测距
仪设计(]单片机与嵌入式系统应用,2011,(10):77-78.
作者简介:胡晓芳(1991-),女,本科,研究方向:电子信息工
6]马潮,AVR单片机嵌入式系统原理与应用实践M]北程
 -Techniques of Automation Applications 111

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