物料贴膜防爆控制方案

一、  概述

如今，不论普通的生产装配，还是加工制造，流水线形式几乎遍及每个工厂环节，有助于提高综合生产效益和减少人员投入。人与机械的相互配合，使得整个工厂工艺进一步提高。随着产品的安全性能提高，在危险区域也能进行流水线式工厂自动化装配作业。今天，根据危险场所的不同等级区域，选用具有相应防爆性能的产品，保证控制功能符合安全要求，成为危险区域控制的重要一环。

本次物料贴膜流水线控制是在具有潜在危险的环境中，因此应用的产品都应具有防爆性能。主控制柜放置安全区域，通过防爆接线箱连接现场设备，信号通过隔离栅进行安全隔离。

二、防爆说明

危险区域划分描述中，2区的定义为“在正常运行时，不可能出现爆炸性气体环境，如出现也是偶尔发生并且短时间存在”；1区的定义为“在正常运行时，可能出现爆炸性气体环境”。

物料贴膜流水线贴膜的设备，根据物料本身具有燃烧爆炸的危险性，考虑在运输和涂油贴膜过程中，会有油料挥发，物料碰撞等危险因素，因此，在生产过程中有可能断续的存在危险性，本系统环境的危险区域分类界定为2区至1区 。因此在选择防爆产品时应具有在在1区域正常工作的产品。

系统控制的主控制柜放置于安全区域，安全区域的电气产品通过隔离限能的方式与非安全区域进行隔离。安全区域与存在危险区域的布线，采用隔爆方式，通过防爆金属管布到生产隔离防爆箱，再从防爆箱内进行分离布线，这有助于系统的集中维护。

防爆箱是一类适用于1区和2区的危险气体环境场所，可燃性粉尘环境20区、21区、22区；IP54以上的防护等级，以及ⅡA、ⅡB、ⅡC类T1~T6组爆炸性气体或蒸气环境。

三、设计要点

本次流水线包装包括5个工位，分别为上料、暂存、涂油、贴膜和下料五个工序。

1.上料、暂存和下料工序是手动按钮控制放料运行，涂油和包装是根据系统检测执行信号进行自动控制操作。

2.上料和暂存工序在流水线两边各安装有一个防爆按钮盒，下料工序也有一个操作按钮盒。按钮盒上有放料运行按钮、急停和复位三个按钮。

3.气缸电磁阀使用防爆电磁阀安装在生产线上的普通接线盒内，满足防爆性能与方便气管布置。

4.生产线上的传感器线、控制线和动力线都通过防爆箱进行与生产线上的设备连接，防爆箱通过防爆管连接安全区域的控制柜。

5.现场选用本安电气设备，如本安光电传感器、防爆磁性开关、防爆电机和防爆按钮盒等。

四、技术指标

1、信号防爆性能：EX ia ll C T4-T6 Ga

2、隔爆性能指标：EX e ll C  T6 Gb/Ex tD A21 IP66 T80℃

3、执行标准：GB3836.1，GB3836.3，GB3836.20

3、DI数量： 88

4、DO数量：40

5、AO数量：2

6、RS485数量：1

7、变频器数量：10

五、自动控制系统框图

物料流水线控制系统框图

每一个工位都独立配置一个防爆接线箱，主控制柜通过5个管线分别连接五个防爆接线箱。

六、自动控制系统设计

1、自动控制系统的组成

控制系统主要由两部分构成，分别为安全区域主控制柜和生产线危险区域防爆接线箱、电磁阀、电机和传感器等。主控制柜通过防爆管连接生产线防爆接线箱，生产线控制信号线和动力线都连接到防爆接线箱。手动防爆按钮盒上装有三个放料运行、急停和复位按钮进行手动控制。控制器与变频器采用modbus通信,方便控制并减少接线。

2、自动控制系统的设计

（1）主控制器

主控制器采用菲尼克斯ILC 131ETH  PLC ，通过扩展的输入、输出模块和通信模块增加对现场设备的采集控制。ILC 131 ETH  PLC使用PC WORX（IEC61131-3）进行编程；通过扩展通信模块，构建系统总线网络等；ILC 131 ETH PLC都集成以太网接口；Modbus/TCP集成在固件中，易于其他Modbus设备进行通信，集成WEB服务器和多种协议，如HTTP、FTP、SQL、MYSQL等。

（2）I/0配置

菲尼克斯ILC 131 ETH  PLC可以扩展lnline I/O模块。菲尼克斯宽度为12.2mm Inline模块, 该Inline模块通过彩色编码可轻松区分I/O功能，LED状态和诊断指示灯。根据控制的技术指标，选用3个IB IL 24 DI 32/HD-PAC与1个IB IL 24 DI 16-ME,共计DI点数为112。选用3个IB IL 24 DO 16-ME,共计DO点数为48。选用1个 IB ILAO2/UI-PAC模拟量输出模块控制放膜气动马达与涂油旋转马达。选用1个IB IL RS UNI-PAC  RS485模块与10台物料载板水平移动变频器modbus通信。

（3）变频器

变频器采用吉泰科GK600系列变频器。GK600通用变频器采用国际的开环矢量控制技术，具有鲁棒型、型两种开环矢量模式和多种V/f控制模式可选，广泛应用于各种工业控制领域。GK600系列不仅具有优良的技术性能指标，在环境适用性，产品性价比，易操作性，等多方面更有突出的综合优势。内部集成RS485接口，便宜与控制系统进行通讯。

物料载板水平移动电机功率为750W,故选用GK600系列GK600-4T0.75G/1.5LB。

（4）本安模块

在本控制系统除10个变频器的控制信号不需要在控制回路上配置本安模块外，其余的传感器信号与电磁阀控制信号上都必须配置本安模块。本安模块主要的功能是限制回路的电流不能超过防爆的危险性电流，具有限能的作用。输入本安安全栅选用GS5019-EX 二进二出，Uo=10.5V,Io=14mA，

Po=37mW，接入传感器类型为干接点或符合DIN19234标准的NAMUR型接近开关。输出本安安全栅选用GS5024-EX 二进二出，Uo=25V,Io=140mA,Po =875mW。驱动能力：12V/45mA。模拟量输出本安安全栅需用GS5038-EX

二进二出，Uo=28V,Io=93mA，Po=6145mW。输入0/4-20mA。

（5）防爆箱

防爆箱的作用在于将危险信号与危险区的一种隔离功能，确保防爆箱外没有危险信号。防爆箱适用于1区和2区的危险气体环境场所，可燃性粉尘环境20区、21区、22区；IP54以上的防护等级，以及ⅡA、ⅡB、ⅡC类T1~T6组爆炸性气体或蒸气环境，防爆方式属于隔爆。在控制系统上选用BXJ52系列防爆接线箱，外壳采用ZL102铝合金压铸成型，表面高压静电喷塑，采用曲路密封结构，具有较强的防尘、防水功能，适用于易爆的危险性场合。根据系统的进出线数量与线径选择相对应的防爆接头。