【正文】 藥造粒現(xiàn)場爆炸，增加了現(xiàn)場調(diào)試的安全性。流程圖如圖 22 所示。通過按下還原罐和氧化罐的低液位傳感器開關，模擬還原罐和氧化罐儲料在低液位以上高液位以下，仿真結(jié)果如圖25 所示。 當擋板處于原點位置，混料罐電機攪拌一定時間后并且膠粒噴出數(shù)量達到計數(shù)器計數(shù)時，按下點動按鈕，進入流化床造粒環(huán)節(jié)，即關閉氣動泵和球閥，開啟混料罐下料氣動閥，并且流化床造粒系統(tǒng)開始工作 —— 造粒風機、造粒正轉(zhuǎn)和放料振動開啟。 (4)利用 GX 和 GX 相結(jié)合 對火藥造粒系統(tǒng)運行時高低液位顯示仿真、火藥造粒自動運行、手動運行仿真以及報警急停仿真四種情況進行了仿真。但是有些 環(huán)節(jié)無法通過仿真軟件進行仿真 ，比如 蝶閥氣動閥的控制和步進環(huán)節(jié)的控制 。 在畢業(yè)設計制作的過程中主要完成了下列幾個方面的內(nèi)容： (1)了解了火藥的起源和發(fā)展的各個階段，并且加深了對火藥造粒的工藝流程、控制系統(tǒng)的認識，掌握了可編程序控制器（ PLC）在火藥造粒系統(tǒng)中的運用原理。 當還原罐攪拌時間到達后，按下點動按鈕，進入還原劑下料環(huán)節(jié)即還原罐蝶閥開啟管道振動開啟。 火藥造粒系統(tǒng)的軟件仿真 梯形圖的仿真方法及監(jiān)控 在 中將 梯形圖程序（不包括小車與擋板步進程序，因為 無法對脈沖指令進行仿真 ）編 寫完，進行梯形圖的變換，然后點擊梯形圖邏輯測試開始，打開編輯好 GT Designer3 文件，點擊模擬器啟動或者按 Ctrl+F10 即可進行軟件的調(diào)試。流程圖如圖 21 所示。 上 電初 始 化是 否 自 動啟 動還 原 劑 下 料混 合 酒 精氧 化 劑 下 料混 合 膠 粒擋 板 是 否 處 于 原 點是混 料 下 料流 化 床 造 粒 風 干運 輸 成 品點 動 運 行 圖 15 主程序流程圖 自動子程序梯形圖設計 自動子程序采用順序控制編寫方法，它使火藥生產(chǎn)能夠自動化生產(chǎn)，除了倒放原料和取火藥成品這兩個步驟外，其他的基本上可以按照自動化子程序進行運轉(zhuǎn) [12]。 (10)還原罐、氧化罐和混料罐中攪拌電機及風機過載時報警系統(tǒng)報警，并 全線停止。每次當活塞通過排氣口時，都會產(chǎn)生強烈的排氣。如圖 3 所示。在這個 生產(chǎn) 中，是針 對避免 爆炸和燃燒 事故發(fā)生的，要遵循必須的 注意事項 。進而確定了 火藥 控制系統(tǒng)的總體設計方案，由 PLC 來實現(xiàn)火藥造粒系統(tǒng) 的邏輯信號控制，由 脈沖數(shù)量控制步進 電機實現(xiàn) 精確定位 [8]。 但是 在 手工制作 中又時常發(fā)生一些低級的失誤， 例如 不使用規(guī)定的器具 ，違反規(guī)定的 程序操作，生產(chǎn)時發(fā)生撞擊等，這些都是煙花事故發(fā)生 的原因 的關鍵因素所在。其中 火藥 作為四大發(fā)明之一在歷史 發(fā)展 中占有重要的地位 ，火藥主要用于制作煙花爆竹， 是從古至今 每年都會延續(xù)有 燃放煙花爆竹民俗活動，寄予了人們向往幸福 美好 生活、驅(qū)邪避害的良好 愿望 ，是人們祈求好運、迎接未來的民俗方式，代表了人們對平安、吉祥 、 歡樂的追求 和向往 。介紹了火藥的原材料，火藥的制作流程，以及 FX3U 系列 PLC 的基本知識，該設計以FX3U 系列 PLC 為主控制器，火藥流水線工藝流程控制采用順序控制方式，小車運料采用步進電機控制系統(tǒng)。 煙花爆竹 不僅僅 是 中華 民族文化的一部分， 也 是不可 缺少 的 歷史 見證者。因此加快 火藥生產(chǎn)的自動化 大勢所趨 。 無機 氧化劑 ： 它在火藥中的含量比例最大 ,一般可達一 半以上 。圖 2 所示為火藥造粒 PLC 控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)圖，主要硬件包括 PLC 主機及觸摸屏、蝶閥、步進傳感器、氣缸傳感器、熱繼電器、還原罐、氧化罐、混料罐、流化床系統(tǒng)與步進電機驅(qū)動系統(tǒng)等。如圖 6 所示。 (3)當還原罐或氧化罐處于低液面以下時，火藥造粒系統(tǒng)無法啟動。 FX3U系列 PLC 兼容 FX2NPLC 的擴展單元、擴展模塊和大部分的特 殊模塊，又在 FX2N的基礎上豐富了應用指令和特殊模塊及擴展單元，增強了系統(tǒng)配置的靈活性，并大大提高了小型 PLC 的性能 [11]。流程圖如圖 18 所示。適用于 Q、 QnU、 QS、 QnA、 AnS、 AnA、 FX 等全系列可編程控制器 [19]。初始化完成是表示小車和擋板已回到原點，初始化完成后火藥造粒系統(tǒng)才能啟動，但是 GX 不支持脈沖指令，無法實現(xiàn)對小車和擋板的仿真，在仿真程序中并沒有小車和擋板的步進程序，所以初始化完成需要手動進行設置。 在電氣控制系統(tǒng)設計研發(fā)中軟件仿真調(diào)試時必不可少的階段，軟件調(diào)試能夠大大減少現(xiàn)場調(diào)試所需的時間，火藥造粒系統(tǒng)的主要缺陷在于軟件仿真的進行，軟件仿真只能實現(xiàn)一部分功能，無法將所需所有功能實現(xiàn)。 31 結(jié)束語 畢業(yè) 設計課題為 火藥造粒 系統(tǒng)設計， 在確定課題后 ，通過圖書館查找 火藥造粒的 資料， 在中國知網(wǎng)上看以前火藥造粒流水線的設計， 然后制定了設計計劃。通過 GX 和 GT Designer3 軟件進行設計和制作，然后進行調(diào)試 仿真 ，編寫設計論文說明書等。小車和擋板的步進電機控制由于 GX 不支持脈沖指令，仿真程序只能演示完火藥造粒自動運行（點動運行）至流化床下料口，后面的工序無法進行 進行仿真，小車和擋板步進控制程序只能在現(xiàn)場調(diào)試時，通過觸摸屏一遍遍輸入脈沖數(shù)量來確定小車和擋板運行的距離，現(xiàn)場調(diào)試難度比較大。（在附錄的總程序包含高速計數(shù)器而不是普通計數(shù)器） 當加氧化燈與加還原燈被點亮時（如圖 26 所示）說明準備完畢，火藥造粒系統(tǒng)可以進入自動運行狀態(tài)。可以通過軟件對程序進行修改、調(diào)試及監(jiān)控功能，具有讀出與寫入 PLC 程序功能。 流程圖如圖 19 所示。 15 圖 14 控制電路圖 火藥造粒系統(tǒng)各環(huán)節(jié)梯形圖軟件設計 主程序梯形圖設計 火藥造粒系統(tǒng)主程序編寫主要根據(jù)火藥工藝流程進行編寫，當上電后當初始化完 成和程序啟動后進入自動運行，用中間繼電器 M440， M441驅(qū)動加還原燈 Y2加氧化燈 Y25，當加還原燈點亮時，該時間段可以進行還原劑攪拌（ Y31），當加氧化燈點亮時，該時間段可以進行氧化劑攪拌 (Y30)。 (5)還原劑、氧化劑及混料在蝶閥打開下料時管道振動開啟，蝶閥關閉時 管道振動停止。蝶閥用來控制還原劑和氧化劑的 流動 ， 主要起切斷和節(jié)流作用?？刂葡到y(tǒng)如圖 2 所示。常用作 無機 氧化劑的物質(zhì)有 44CLONH 、 3KNO 、34NONH 、 4KCLO 等 ,但 在設計 火藥中 使 用的是 44CLONH 。由于大部分 火藥 生產(chǎn)仍 舊依靠大量的勞動力 ，主要以手工為主，因此在生產(chǎn)過程存在很多 人身安全相關 的問題，安全事故時有發(fā)生，用戶尋求對 火藥造粒生產(chǎn) 的電氣控制系統(tǒng)進行技術改造 方法 ，以便 批量生產(chǎn)并減少安全事故 [7]。煙花爆竹的 深 受 人們喜歡促進了我國的煙火爆竹的生產(chǎn)市場和消費市場 [5]。梯形圖程序設計了初始化、自動運行、手動運行、小車自動往返、擋板自動控制、生產(chǎn)線急停、生產(chǎn)線報警七個環(huán)節(jié)的梯形圖控制，最后系統(tǒng)調(diào)試部分對 和 GX 進行簡單介紹，對火藥造?？刂葡到y(tǒng)利用 GT Designer3 進行各方面調(diào)試和模擬并給出了仿真結(jié)果圖，達到了火藥造粒的生產(chǎn)要求實現(xiàn)了火藥造粒自動化生產(chǎn)線。 中國 在世界文明 歷 史 落下深深的印跡 。 火藥 的 制造 從原料到 最后工序 的成品都是危險品，易燃易爆，我國對它的 生產(chǎn) 要求規(guī)定很嚴格， 各種規(guī)章制度 受到了嚴格的控制。 論文中首先對 火藥 控 造粒 制系統(tǒng)及其 PLC 作了比較全面的總結(jié)和介紹。 設計 選用鋯粉 和 硼粉 作為可燃還原劑。 混料罐用來完成還原劑、氧化劑、酒精和膠粒的混合。 如圖 8 所示。 (8)當小車與擋板無法回歸原點時，報警系統(tǒng)報警，并全線停止。球閥開啟（ Y35），氣動泵噴入膠粒，混料完成，混料下氣缸開啟，流化床造粒風機（ Y14）、造 粒正轉(zhuǎn)（ Y10）及放料振動（ Y11）開啟。 圖 20 擋板狀態(tài)圖 急停 梯形圖設計 當火藥造粒系統(tǒng)需要停止時，人為需要停止時按下按鈕或者報警系統(tǒng)啟動時，調(diào)用急停子程 序，能在短時間內(nèi)關閉所有設備，增加了安全性 [16]。在安裝好 GX 后，電腦并不會顯示相應的圖標， GX 相當于 GX 軟件的一個插件 [20]。 25 圖 27 儲料攪拌 圖 28 還原罐蝶閥開啟 圖 29 酒精噴出 26 圖 30 氧化罐蝶閥開啟 圖 31 膠粒噴出 圖 32 流化床造粒系統(tǒng)開啟 27 圖 33 循環(huán)儲料攪拌 圖 34 循環(huán)還原罐蝶閥開啟 手動運行仿真 火藥造粒系統(tǒng)手動運行與自動運行基本相似，所以仿真效果圖不再重復列出，仿真圖基本與圖 27 至圖 34 相同。論文中利用 PLC 控制的步進電動機具有接線簡單、編程直觀、易擴展等特點。 火藥造粒 系統(tǒng)與其他系統(tǒng) （繼電器控制系統(tǒng)） 相比較， 雖然 成本低 比較高，但是 操作簡單、 工作穩(wěn)定 、 安裝 維護方便、系統(tǒng) 更改工藝流程 容易等優(yōu)點， 能實現(xiàn)高效、可靠、連續(xù)的自動化生產(chǎn)，并且極大限度減少了現(xiàn)場人員的數(shù)量，降低勞動強度，保障了人身安全，并且有效的提高造粒的成粒率，提高造粒效率。 論文中僅設計了火藥造?？刂葡到y(tǒng)，通過軟件的調(diào)試和自動的仿真運行基本實現(xiàn)了火藥造粒的功能，在火藥生產(chǎn)過程中，除了需要人為的加入原料和收取火藥成品，其他環(huán)節(jié)基本不需要人的參與，提高了安全性。 報警及急停仿真 火藥造粒系統(tǒng)在手動或者自動運行時還原罐攪拌電機、氧化罐攪拌電機、混料罐 攪拌電機、造粒正轉(zhuǎn)和造粒風機中的一個電機出現(xiàn)過載，熱繼電器就會對PLC 輸入信號，進行報警并且全線停機，由于 GT Designer3 只能對中間繼電器進行控制，無法對輸入繼電器進行控制，所以在演示仿真程序中，將 X30→ X34輸入繼電器用 M330→ M334 進行替代，所以當模擬 還原罐攪拌電機、氧化罐攪拌電機、混料罐攪拌電機、造粒正轉(zhuǎn)和造粒風機中的一個電機過載時，按下過載模擬開關，要進行全線停機，除了驅(qū)動蜂鳴器的中間繼電器不需要置零外其余全部清零，此時過載模擬開關也會自動復位，如圖 34 所示。加氧化燈（加還原燈）亮滅與否主要與氧化罐（還原罐）內(nèi)液面有關，當氧化罐（還原罐）里面的液 體低于低液位傳感器時，加氧化燈（加還原燈）熄滅，火藥生產(chǎn)后續(xù)工序無法進行。 上位機選用 昆侖通態(tài)仿真軟件（ MCGSE），可以對各個控制對象進行形象的表達，在每一個火藥工藝流程可以通過觸摸屏顯示出來，但是調(diào)試階段無法與 進行通信，所以 在仿真階段使用 GT Designer3與 ，當仿真結(jié)果與設計要求相同時，可以通過昆侖通態(tài)觸摸屏與 PLC 實體進行調(diào)試。 18 圖 17 手動子程序狀態(tài)圖 初始化梯形圖設計 初始化子程序主要是為主程序做好準備，根據(jù)現(xiàn)場情況將某些電氣設備開啟以及某些電氣設備回到初始狀態(tài)，不需要人為的去現(xiàn)場進行控制，減少了人的參與增加的火藥制造現(xiàn)場的安全性 [15]。 FX3U 系列 PLC 控制規(guī)模為 16 至 384點，基本單元有 16/32/48/64/80/128 點機型，提供繼電器、晶體管兩個類型的輸出方式。在火藥造粒系統(tǒng)中步進電機用于兩個方面，一是用于對擋板提升和下降的控制實現(xiàn)流化床下料速度的精確控制，如圖 10 所示；二是用于對小車行駛距離和方向的控制，實現(xiàn)小車精確到達卸料點和包裝點如圖 11 所示。如圖 5 所示。 火藥造粒工藝流程 火藥造粒生產(chǎn)線總共分布在四個層，四樓用于準備原材料，安置有還原劑罐和氧化劑罐，通過對蝶閥開關以及時間的控制來調(diào)節(jié)還原劑和氧化劑的下料，需要注意的是還原劑和氧化劑不能同時下料；三樓用于混料，安置有混料罐，并在其中安裝有氣動泵，一定量的還原劑從 四樓的還原劑罐進入三樓的混料罐時攪拌電機攪拌與此同時氣動泵噴出定量的酒精與還原劑混合，經(jīng)過一段時間后四樓氧