0引言

氧化剂是现代国防工业的重要原料，常用于石油化工产品和固体推进剂产品的配方中，具有易燃易爆的特性。配方投料前，对氧化剂原料进行称量和称重是必不可少的工序。目前国内大部分包装药厂仍采用人工和面签作业，存在隐患。介绍了一套基于PLC和现场总线技术的氧化剂自动筛选称重控制系统，实现了氧化剂筛选称重的远程隔离操作。

1系统组成和结构原理

氧化剂自动筛选称重控制系统由进料转盘、升降机、小车、导料装置、旋转刷筛、三通分料器

接收转盘和接收料斗组成。

操作人员将10桶氧化剂原料开箱，放在加料转盘的10个工位上，选定接收对象，然后回到控制室启动控制系统。系统将自动完成提升、接收、行走、翻转、导向、筛选、接收、称重、返回等动作，直至10桶氧化剂全部筛选完毕。

1.1进料转盘

进料转盘的主要作用是定位料筒，以便于提升机的转移。进料转盘上有10个工位，可装10桶氧化剂原料包装桶。

提升机构

提升机用于将装有氧化剂的原料桶从地面提升至二层平台。提升机由油缸、液压站、机架、底座、移动架和保护系统组成。其中，活动框架包括指爪、水平移动气缸和水平移动框架，指爪平时隐藏在活动框架中，当放置原料桶时，指爪直立以稳定原料桶。水平移动架在拿起和放下原料桶时可以伸出和缩回。

1.3台车

小车接收提升机送来的原料桶，输送到旋转刷网，与旋转刷网上方的导料装置对接，然后翻转，将原料倒入旋转刷网上方的料斗中。小车由翻转架、底盘、大支架、支腿、盖机构、阀板、旋转夹紧机构、一系列气缸和油缸组成。底盘上装有轮子，轮子由双导杆磁性无活塞气缸推动，在导轨上运动。当提升机将原料桶提升到位后，旋转夹紧机构将原料桶抱回到翻转架上，封盖机构将原料桶的桶口密封，气缸带动底盘沿导轨移动到后面的位置，气缸带动原料桶翻转，然后打开阀板将原料通过导料装置倒入旋转刷筛上方的料斗中。

1.4导料装置

导料装置起到连接小车和旋转刷筛料斗的作用。当小车与导料装置对接时，导料装置的阀板打开，物料从小车上的料桶进入旋转刷筛的料斗。小车离开时，阀板关闭，可避免物料飞散。

1.5旋刷筛

旋转刷式筛用于筛选氧化剂，由防爆电机、传动轴、刷子、腔体、筛网和接料口组成。防爆电机为旋转刷屏提供动力源，其速度可通过变频器远程调节。

旋刷筛上方有料斗和导料装置，衔接台车与旋刷

1.6三通分料器

三通分料器的主要功能就是选择过筛后物料的输导方向。当选择用接料斗接料时，阀板倒向左边；当选择用接料转台接料时，阀板倒向右边。

1.7接料转台

接料转台的主要功能是将过筛后的物料定量地分装在接料桶中。接料转台与送料转台结构上大体相同，不同之处在于物料桶的托盘结构不同，而且接料转台的托盘下面还装有顶升称量机构。

1.8接料斗

料斗秤采用混合工序自动加料系统的投料斗。接料斗下方安装梅特勒-托利多称重模块，用于物料称量，物料重量在控制室远程显示，当接料斗内氧化剂重量到达设定值时自动发出提示信号。

2控制系统

2.1控制系统工作原理

氧化剂自动筛分称重配料系统的控制系统以西门子PLC为控制核心（CPU选用CPU313C-2DP），其主要功能是检测氧化剂自动筛分称重，配料设备的气缸和油缸的状态，并控制和协调气缸和油缸的动作。配料控制系统配有一台高性能的上位机与下位机PLC通信，用于显示过程状态和动作模拟，同时向系统发送操作指令。

2.2下位机系统设计

氧化剂自动筛选给料系统的控制系统设有两个控制柜，即现场柜和远程操作柜。

现场机柜放置在控制室内，控制室内装有ET200M接口模块153-1和PLC输入/输出模块。它主要与液压站电机、电磁换向阀、气缸磁性开关、防爆屏电机、防爆振动电机等元件连接。现场机柜还配有一个气电转换器和一个电动控制阀，它连接到每个气缸和附近现场操作的推拉换向阀。

远程操作柜放置在控制室。它配备了西门子CPU313C-2DP，是Profibus-DP现场总线的主机，通过Profibus-DP协议与现场机柜交换数据，因此只需通过一条Profibus-DP现场总线即可实现现场信号和远程信号的交换，这大大减少了电缆数量，缩短了安装和维护时间。

氧化剂自动筛选给料系统控制系统启动后，PLC自动协调各气缸和油缸的动作，完成提升、接收、行走、翻转、筛选、导向、返回、称重等26步联动程序。

2.3上位机系统设计

上位机采用研华工业控制计算机，安装西门子CP5611板卡和组态王软件，采用西门子MPI协议与下位机PLC通讯，用于显示工艺状态和动作模拟，同时对系统发出操作指令。

3结论

基于PLC和现场总线技术的氧化剂自动过筛和自动配料系统，自动化程度高，远程可控，实现了人机隔离操作，最大程度地减小了安全隐患，同时大大提高了工作效率。