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摘 要：密炼机检测胶料温度的热电偶或热电偶线路发生故障，就会造成胶料温升过高，而橡胶又属于低燃点易燃物品，温升过高的胶料一旦遇到空气就会立即燃烧，且不易被扑灭，如果引起火灾将会产生更大的损失。通过PLC程序设计解决热电偶断路、短路，引起胶料超温的问题。
关键词：密炼机；热电偶；断路；短路；PLC
中图分类号：TQ330.43 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0180-02
1 前 言
作为生产轮胎的第一道工序就是在炼胶中心进行混炼胶料，而胶料在混炼的过程中均需达到100～200℃的温度，一旦生产过程中检测胶料温度的热电偶发生故障，就会造成胶料温升过高，而橡胶又属于低燃点易燃物品，温升过高的胶料一旦遇到空气就会立即燃烧，且不易被扑滅，如果引起火灾将会使价值几亿元的炼胶车间付之一炬。
2010年2月25日我中心一密炼机组炼胶时，由于热电偶短路故障，造成胶料实际温升过高，最后引起胶料燃烧，虽经及时扑救灭火，仍然不可避免的烧损了该机组部分机体和控制线路。同样在此之前2009年10月27日我中心另一密炼机组也是发生了热电偶断路故障，使胶料实际温升过高，最后引起胶料燃烧，造成火险。
针对这些可能因热电偶故障再次发生的火险隐患，必须对其进行监控防范，从而在生产管理上予以杜绝。但热电偶故障发生有其不确定性、偶然性，这就造成在生产管理上不可能安排人对其进行实时监控。因此，只能从电气运行的角度上来设计一套对其进行实时监控的防范方案。因为在密炼机组运行过程中，其电气设备将一直处于工作状态，热电偶的胶温检测也一直在进行，这时只需在PLC上增加监控防范程序，就能做到对热电偶故障的实时监控与防范，从而杜绝火险隐患的再次发生。
2 热电偶故障监控防范方案及PLC程序设计
2.1 热电偶断路故障监控防范方案
对密炼机组选用精确度高有上限和断路功能的温度仪表，利用温度仪表发出的上限和开路报警输出信号提供给密炼机组PLC进行监控流程（见图1），同时也在密炼上位机PLC加入热电偶断路监控流程，一旦发生热电偶断路故障，将从这两个PLC发出报警指示和接通报警铃，使操作人员及时反应，并发出自动打开密炼机卸料门信号，将胶料排下，避免胶料继续升温。这样设计的目的是为了保证在热电偶断路故障发生时本控和遥控至少有一路断路报警信号能够输出以起到监控防范的功能。
2.2 热电偶短路故障监控防范方案
（1）在密炼机未运行，却胶温未超过50℃时，该方案中上位机PLC热电偶检测短路程序不会执行其故障监控。这样可以保证监控程序不会产生误动作。
（2）在炼胶过程中热电偶未彻底短路时，由于这种热电偶短路故障发生时的现象比较特殊，它可能是热电偶接线盒吸入碳黑或线路磨损导致短路等原因引起，由于不是彻底短路，胶温检测回路还有一定阻抗，造成其短路温度并不一定就是常温二十多度，而是维持一个较高的温度，随着密炼机炼胶温度地上升，这个温度也会缓慢的上升，只是这个温度上升的变化率会越来越小，最后稳定到某个温度值。因此，该方案的程序设计原理为：①为保证该程序在密炼机无胶时，因温度不变而误动作，它的开始就要检测主机运行、上顶栓非上位、卸料门关到位、进料门关到位的条件是否满足。其次根据各密炼机机台生产胶料的品种同，其电流负荷值也各不相同，通过上位机PLC对各密炼机机台的电流值采样，分别测算出各密炼机组生产胶料时的平均最低电流值，作为密炼机无胶的参考值。②在正常炼胶过程中，一旦某一密炼机组电流大于其平均最低电流值时，我们则认为密炼机中有胶，此时上位机PLC再通过对胶料温度值采样，不间断的使用当前胶料温度减去其30s以前的采样值，求出胶料温差变化率的绝对值，并与其温差变化率设定值进行比较。如果发生热电偶短路故障时，胶料的温差变化率会越来越小，所求的胶料温差变化率绝对值逐渐地接近其设定值，当该温差变化率绝对值等于或小于其设定值时，我们认为热电偶开始进入短路状况，但此时程序不能立即发出热电偶短路信号，而是要再继续多检测30s，以确定该温差变化率绝对值的确等于或小于其设定值，这时上位机PLC才向密炼机就地操作柜PLC发出热电偶短路信号。如果胶料温差变化率大于其设定值，则程序认为无热电偶短路状况。
（3）在炼胶过程中热电偶彻底短路时，胶温检测的实际值为常温值，即我中心车间当时的室温，这个值一般不超过40℃。当胶温检测值低于该值，程序将经过一段很短的延时，以确定热电偶的确彻底短路，然后它会向密炼机就地操作柜PLC发出热电偶短路信号。
（4）当密炼机就地操作柜PLC收到上述（2）、（3）发出的该信号时，则它立即停止密炼机运行，避免胶料继续升温，接通报警铃和报警指示灯，通知操作人员，等待操作人员进行检查和处理。为保证上位机PLC检测运行的可靠性，它提供给密炼机就地操作柜PLC的信号，我们采用的是常闭输出信号，即如果它发生断电或者死机现象，不能检测热电偶短路时，密炼机就地操作柜PLC将得不到信号，就无法启动密炼机。
2.3 热电偶故障人工监控防范方案
通过在密炼机组控制柜上加装热电偶断路和短路测试功能按钮，并在密炼机PLC内增加测试程序。当每班生产人员开始生产或测试人员定期测试按下断路按钮，模拟热电偶断路，使温度仪表发出的上限和开路报警信号，让密炼机组PLC和其上位机发出报警指示和接通报警铃，但密炼机卸料门不打；而当按下短路按钮时，则模拟热电偶短路，让密炼机组PLC和其上位机发出报警指示和接通报警铃，但密炼机不停机。当测试完毕后，松开相应的测试按钮，将报警复位即可，整个过程不影响正常生产（见图1）。这样设计的目的是为在日常生产过程中能够随时确定热电偶断路检测回路是否正常。
3 结束语
通过热电偶故障监控防范方案的确定及其PLC程序设计，我中心也在生产管理确定了相应的胶温测试制度，即生产工人每班、电气巡检人员每星期、技术人员和安全人员每个月检测一次的制度对热电偶及其线路进行测试，确保它们的安全性的制度。并要求相关人员认真做好记录，保存归档。到目前尚未出现其它问题，但我们仍然随时跟踪记录，逐步整改和完善这方面的内容。
收稿日期：2018-3-5
作者简介：邱厚传（1987-），男，汉族，贵州毕节人，助理电气工程师，本科，主要从事电气自动化维护工作。
张 健（1973-），男，汉族，陕西三元人，助理电气工程师，大学，主要从事电气自动化维护工作。
关键词：密炼机；热电偶；断路；短路；PLC
中图分类号：TQ330.43 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）11-0180-02
1 前 言
作为生产轮胎的第一道工序就是在炼胶中心进行混炼胶料，而胶料在混炼的过程中均需达到100～200℃的温度，一旦生产过程中检测胶料温度的热电偶发生故障，就会造成胶料温升过高，而橡胶又属于低燃点易燃物品，温升过高的胶料一旦遇到空气就会立即燃烧，且不易被扑滅，如果引起火灾将会使价值几亿元的炼胶车间付之一炬。
2010年2月25日我中心一密炼机组炼胶时，由于热电偶短路故障，造成胶料实际温升过高，最后引起胶料燃烧，虽经及时扑救灭火，仍然不可避免的烧损了该机组部分机体和控制线路。同样在此之前2009年10月27日我中心另一密炼机组也是发生了热电偶断路故障，使胶料实际温升过高，最后引起胶料燃烧，造成火险。
针对这些可能因热电偶故障再次发生的火险隐患，必须对其进行监控防范，从而在生产管理上予以杜绝。但热电偶故障发生有其不确定性、偶然性，这就造成在生产管理上不可能安排人对其进行实时监控。因此，只能从电气运行的角度上来设计一套对其进行实时监控的防范方案。因为在密炼机组运行过程中，其电气设备将一直处于工作状态，热电偶的胶温检测也一直在进行，这时只需在PLC上增加监控防范程序，就能做到对热电偶故障的实时监控与防范，从而杜绝火险隐患的再次发生。
2 热电偶故障监控防范方案及PLC程序设计
2.1 热电偶断路故障监控防范方案
对密炼机组选用精确度高有上限和断路功能的温度仪表，利用温度仪表发出的上限和开路报警输出信号提供给密炼机组PLC进行监控流程（见图1），同时也在密炼上位机PLC加入热电偶断路监控流程，一旦发生热电偶断路故障，将从这两个PLC发出报警指示和接通报警铃，使操作人员及时反应，并发出自动打开密炼机卸料门信号，将胶料排下，避免胶料继续升温。这样设计的目的是为了保证在热电偶断路故障发生时本控和遥控至少有一路断路报警信号能够输出以起到监控防范的功能。
2.2 热电偶短路故障监控防范方案
（1）在密炼机未运行，却胶温未超过50℃时，该方案中上位机PLC热电偶检测短路程序不会执行其故障监控。这样可以保证监控程序不会产生误动作。
（2）在炼胶过程中热电偶未彻底短路时，由于这种热电偶短路故障发生时的现象比较特殊，它可能是热电偶接线盒吸入碳黑或线路磨损导致短路等原因引起，由于不是彻底短路，胶温检测回路还有一定阻抗，造成其短路温度并不一定就是常温二十多度，而是维持一个较高的温度，随着密炼机炼胶温度地上升，这个温度也会缓慢的上升，只是这个温度上升的变化率会越来越小，最后稳定到某个温度值。因此，该方案的程序设计原理为：①为保证该程序在密炼机无胶时，因温度不变而误动作，它的开始就要检测主机运行、上顶栓非上位、卸料门关到位、进料门关到位的条件是否满足。其次根据各密炼机机台生产胶料的品种同，其电流负荷值也各不相同，通过上位机PLC对各密炼机机台的电流值采样，分别测算出各密炼机组生产胶料时的平均最低电流值，作为密炼机无胶的参考值。②在正常炼胶过程中，一旦某一密炼机组电流大于其平均最低电流值时，我们则认为密炼机中有胶，此时上位机PLC再通过对胶料温度值采样，不间断的使用当前胶料温度减去其30s以前的采样值，求出胶料温差变化率的绝对值，并与其温差变化率设定值进行比较。如果发生热电偶短路故障时，胶料的温差变化率会越来越小，所求的胶料温差变化率绝对值逐渐地接近其设定值，当该温差变化率绝对值等于或小于其设定值时，我们认为热电偶开始进入短路状况，但此时程序不能立即发出热电偶短路信号，而是要再继续多检测30s，以确定该温差变化率绝对值的确等于或小于其设定值，这时上位机PLC才向密炼机就地操作柜PLC发出热电偶短路信号。如果胶料温差变化率大于其设定值，则程序认为无热电偶短路状况。
（3）在炼胶过程中热电偶彻底短路时，胶温检测的实际值为常温值，即我中心车间当时的室温，这个值一般不超过40℃。当胶温检测值低于该值，程序将经过一段很短的延时，以确定热电偶的确彻底短路，然后它会向密炼机就地操作柜PLC发出热电偶短路信号。
（4）当密炼机就地操作柜PLC收到上述（2）、（3）发出的该信号时，则它立即停止密炼机运行，避免胶料继续升温，接通报警铃和报警指示灯，通知操作人员，等待操作人员进行检查和处理。为保证上位机PLC检测运行的可靠性，它提供给密炼机就地操作柜PLC的信号，我们采用的是常闭输出信号，即如果它发生断电或者死机现象，不能检测热电偶短路时，密炼机就地操作柜PLC将得不到信号，就无法启动密炼机。
2.3 热电偶故障人工监控防范方案
通过在密炼机组控制柜上加装热电偶断路和短路测试功能按钮，并在密炼机PLC内增加测试程序。当每班生产人员开始生产或测试人员定期测试按下断路按钮，模拟热电偶断路，使温度仪表发出的上限和开路报警信号，让密炼机组PLC和其上位机发出报警指示和接通报警铃，但密炼机卸料门不打；而当按下短路按钮时，则模拟热电偶短路，让密炼机组PLC和其上位机发出报警指示和接通报警铃，但密炼机不停机。当测试完毕后，松开相应的测试按钮，将报警复位即可，整个过程不影响正常生产（见图1）。这样设计的目的是为在日常生产过程中能够随时确定热电偶断路检测回路是否正常。
3 结束语
通过热电偶故障监控防范方案的确定及其PLC程序设计，我中心也在生产管理确定了相应的胶温测试制度，即生产工人每班、电气巡检人员每星期、技术人员和安全人员每个月检测一次的制度对热电偶及其线路进行测试，确保它们的安全性的制度。并要求相关人员认真做好记录，保存归档。到目前尚未出现其它问题，但我们仍然随时跟踪记录，逐步整改和完善这方面的内容。
收稿日期：2018-3-5
作者简介：邱厚传（1987-），男，汉族，贵州毕节人，助理电气工程师，本科，主要从事电气自动化维护工作。
张 健（1973-），男，汉族，陕西三元人，助理电气工程师，大学，主要从事电气自动化维护工作。