1概述
石化公司催化劑廠三套微球車間是催化劑成品的產出車間，自動包裝線承擔成品的出廠包裝。自2014年車間更新包裝線以來，故障頻發，主要表現在包裝線在自動運行時，經常出現不連續裝袋，設備無法長周期連續運行，導致包裝線運行效率低下，嚴重製約了車間產出率。
2自動包裝線原理
2.1自動包裝線工作原理
催化劑廠三套微球車間自動包裝線由輸送、稱重、裝袋、縫合、複檢五部分組成。催化劑產品由成品倉經電機輸送到料鬥，控製係統控製料門放料到稱重倉，稱重量達到稱重控製器設定值後關閉料門，再經放料閥裝袋，包裝袋封口，最後再次通過稱重驗證完成一個袋次的包裝。裝袋完成後自動進行下一個袋次的自動運行。
2.2自動包裝線控製原理
三套微球車間自動包裝線控製係統主要由西門子S7-200PLC、托利多稱重控製係統組成。輸送、稱重、裝袋過程由S7-200PLC、托利多稱重係統控製完成。縫紉、複檢過程各自獨立運行。輸送、稱重、裝袋過程是整個自動包裝的核心部分。包裝線運行後，夾袋信號觸發PLC控製打開進料門，同時PLC觸發托利多稱重顯示控製儀運行，當稱重量達到設定值後，控製儀控製關閉進料閥，打開放料閥放料，放料完畢後，新的夾袋信號觸發進入下一次裝袋過程。
3原因分析及故障確定
在包裝線現場觀察，連續的裝袋過程經常出現停頓現象。主要表現在上一個袋次完成後，夾袋信號觸發並沒有自動進入下一個袋次包裝，從而導致包裝線中斷。再次啟動運行按鈕後包裝線後又能夠重新進入裝袋。這種中斷現象沒有規律，有時可以連續裝幾袋、有時候僅僅隻裝一袋。包裝線因此效率低下。
從故障現象分析，故障出現在裝袋完成後即下一個袋次開始前。由於下一個袋次的包裝是由夾袋信號控製PLC觸發稱重顯示控製儀來進行的，由此可以判定故障環節在觸發控製部分。觸發控製部分硬件由夾袋回訊器、PLC可變程序控製器、PLC接點輸出隔離繼電器等構成，軟件為PLC內部觸發控製邏輯。觸發控製部分的硬件故障和軟件控製邏輯都會導致不連續裝袋。
進一步觀察控製過程發現，夾袋信號觸發後信號進入PLC，PLC夾袋輸入信號燈亮，說明夾袋信號已經進入PLC，夾袋信號正常。PLC經運行邏輯控製後輸出一個脈衝寬度為0.4s脈衝信號經輸出隔離繼電器觸發稱重控製儀運行。從PLC輸出狀態指示燈以及在線程序實時運行狀態觀察，脈衝信號輸出以及輸出燈狀態正常，經測量確認PLC有0.4s的脈衝信號輸出。脈衝信號經隔離繼電器時能明顯看見繼電器工作指示燈亮，並且有清晰的繼電器接點接通的卡塔聲。整個控製過程信號狀態正常，說明整個觸發控製邏輯是正確的。剩下的問題就是硬件故障導致了不能連續裝袋。觸發控製部分硬件部分僅有隔離繼電器和稱重控製儀。由於故障表現為時好時壞，說明硬件完全損壞的可能性很小，進一步檢查稱重控製儀，給稱重控製儀多次加載啟動信號，控製儀均能正常啟動，說明稱重控製儀性能也是好的，那麽造成包裝線不連續裝袋的故障就隻能是隔離繼電器的原因。
隔離繼電器在PIC控製回路中常常作為輸入輸出數字量的隔離元件。加裝隔離繼電器的作用一方麵是為了匹配外部信號與PIC控製器本身額定信號一致；另一方麵隔離繼電器作為保護元件把PIC控製器信號本身與外部危險電壓進行隔離。普通繼電器是電磁結構，采用電磁線圈纏繞在鐵芯上，當線圈兩端通電後，產生磁力吸引銜鐵產生機械位移，銜鐵帶動動觸點和靜觸點接觸，完成吸合動作。由於繼電器本身機械結構較多，受製作工藝以及材料影響，以及長周期運行後繼電器性能會有一定程度的降低，電磁式繼電器通電後觸點在吸合和斷開的速度趨於減慢，尤其是在通斷很頻繁的情況下，觸點吸合和斷開的速度性能下降的更快。繼電器在長時間使用後很容易出現這種性能下降現象，在使用過程中很難發現這種故障。結合PLC邏輯控製後輸出的是一個脈衝寬度為0.4s脈衝信號，由於脈衝信號本身時間較短，如果繼電器觸點動作速度減慢，0.4s脈衝信號通過繼電器後脈衝信號寬度會小於0.4s，而且這個減小的脈衝信號寬度可能存在不確定性，正是由於這個原因造成稱重控製儀啟動脈衝信號有時候太短，不足以達到啟動稱重控製儀的條件，造成包裝線不連續裝袋的故障。
4故障解決
4.1故障解決方案一
針對以上故障分析，繼電器性能降低導致包裝線不能連續裝袋。更換繼電器可以解決觸發信號太短不能啟動稱重控製儀的問題，從而保證了稱重控製儀啟動信號可靠，保證包裝線連續生產。因為新繼電器性能在各方麵處於一種良好狀態，更換繼電器後通過實際運行發現，解決了包裝線不連續裝袋的故障。
4.2故障解決方案二
通過更換繼電器後達到了解決包裝線不能連續裝袋的故障，這種方法解決了催化劑廠微球車間包裝線連續生產的要求。更換繼電器可以在短時間周期裏達到控製要求，但從繼電器本身特性來說，隨著運行時間的增長，繼電器性能會隨時間延長而逐漸降低，當性能降低到一定程度，又會重複出現包裝線不能連續裝袋的故障。為了更好的達到長周期運行包裝線的目的，必須采用更為切實有效的故障解決辦法。
包裝線觸發控製是PLC輸出一個脈衝寬度為
0.4s脈衝信號。包裝線不能連續工作的原因是由於稱重控製儀啟動脈衝信號太短造成的。另一種解決思路是增加觸發控製PLC輸出脈衝信號的寬度，以解決稱重控製儀啟動脈衝信號太短的問題，滿足稱重控製儀正常啟動的要求。因為通過增加脈衝信號寬度後，即使繼電器在使用過程中性能下降使脈衝信號寬度產生減小，但減小後的脈衝信號仍能達到正常啟動稱重控製儀的要求。這就要求合理設置脈衝時間。通過對程序修改將脈衝寬度為0.4s脈衝信號改為1s後，在未更換繼電器的情況下同樣達到了解決故障的目的。
5總結
對於催化劑廠三套微球車間這種定量自動包裝線，它們的控製原理基本相同，都是依靠條件來觸發啟動定量稱重係統。在控製信號邏輯正常的情況下出現的這種不連續工作，往往是因為觸發信號未能可靠啟動定量稱重控製係統引起的，解決的方案可以通過更換隔離繼電器、增加觸發定量稱重控製的時間等方法來達到正常啟動定量稱重控製係統的目的，從而保證自動包裝線的連續生產。催化劑廠三套微球自動包裝線通過增加稱重控製儀觸發時間、更換繼電器的方法，解決了包裝線不能連續工作的故障。通過一年多的運行測試，包裝線再未出現類似故障，從而完美解決了自動包裝線不能連續裝袋故障。

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