1 手动发货存在的问题

      青岛海晶化工集团有限公司（以下简称“青岛海晶”）生产质量分数为32%和48%的离子膜法烧碱，对外销售。原来运输碱的车要先通过汽车衡过磅得出皮质量，然后到罐区装碱，再到汽车衡过磅，计算出碱的净质量，zui后凭磅单出厂。其中碱发货全部通过手动进行，其操作方法如下：操作人员手动打开工艺发碱阀，然后按动手动按钮开泵，开始发碱，碱管道上装有高精度的质量流量计，质量流量计将流量信号送到无纸记录仪，操作人员根据无纸记录仪上显示的流量累积值判断是否达到需要的发货量，当累积值接近发货量时，迅速关闭工艺发碱阀，完成发碱操作。

      该手动操作存在以下问题。①无法准确控制发碱量。装少了，要进行第2次发碱，影响工作效率；装多了，碱会溢出，不但造成经济损失，而且可能威胁周围工作人员的安全。②操作人员工作量大，不仅要操作阀、泵，还要记录无纸记录仪的数据，用来计算下次的发碱量。③步骤繁琐，发碱完成后，还要过磅得到准确的质量，造成了重复劳动。

      2 自动发货的实施

　　基于手动发货存在的问题，青岛海晶采用了如下解决方案：利用现有的质量流量计作为流量测量元件；在管道上增加气动开关阀控制碱的流动；在操作室增加小型PLC控制系统，将各仪表、阀门和泵的信号接入PLC系统，PLC负责集中处理质量流量计等现场送来的各种信号，并根据累积值控制泵和阀门执行相应的操作，实现自动控制，从而达到实现自动发货的目的。

　　2.1 质量流量计与PLC系统

　　质量流量计是较*的流量测量仪表，主要依靠传感器内U型流量管的振动测量流量。质量流量计对质量的直接测量不受流体特性参数的影响，测量流体的在线密度不需通过其他技术进行周期性采样，而且具有计量准确度高、可靠性强、维护量小等优点。

　　自动发货系统比较小，I/O总数在20个左右，数据运算量也不大，因此选用了西门子公司的S7200小型PLC系统。S7200是西门子专门针对各种小型控制系统设计的逻辑控制装置。该系统硬件设计结构紧凑，功能繁多，可以处理电流、电压、脉冲、数字量、热电阻等信号；内含位逻辑、定时器、复杂数学运算和各种智能模块通信指令，可以针对各种控制应用作出理想的解决方案。S7200支持上位机通信，可以在上位机上通过WinCC软件显示PLC内的变量、定时器、I/O状态，或对变量、输出进行控制。

　　2.2 自动发货系统设计方案

　　控制系统设计思路如下。①质量流量计负责测量管道中流过的烧碱质量，并转换成电流信号送给PLC。②在管道上加装3个气动球阀，每个球阀的气缸上都装有电磁阀，电磁阀接收来自PLC的电信号，通过改变气路控制阀门的开关控制碱的流动。每个球阀都带有位置反馈远传装置，可以将阀的状态信号送给PLC用于逻辑判断。③在碱泵启动回路中串入PLC开关信号，使PLC能控制碱泵的启停；同时，碱泵的运行状态信号反馈到PLC系统，用于逻辑判断。④为防止PLC系统出现故障，影响发货，在机柜表面增加后备手动开关，操作人员在确认PLC故障时，可以通过手动开关进行发货控制。

　　系统结构示意图如图1所示。

　　2.3 自动发货流程

　　PLC自动发货界面如图2所示。

　　以质量分数32%烧碱为例，操作人员首先将机柜表面“手/自动”开关置于“自动”位置，然后在“发货参数”页面的“设定质量”一栏输入发碱量，确认数值正确无误后，点击“开始发货”按钮，PLC自动发货程序开始运行，先打开回流阀，PLC接收到回流阀开反馈信号后，会发出开泵指令，泵启动后，碱在碱储罐、泵和回流阀之间循环，保证管道内充满碱液，这样可以减少质量流量计的测量误差，循环10s后，PLC发出指令打开加料阀1，延时打开加料阀2，并关闭回流阀，流量计开始计量，质量流量计将测得的流量转换成4～20mA电流信号，送入PLC系统，PLC将电流信号转换为数字信号，并进行累加，同时比较累加值与发货“设定质量”，当“次累积量”达到与“设定质量”相差600kg时，开回流阀；当“次累积量”达到与“设定质量”相差300kg时，关加料阀2；当“次累积量”达到“设定质量”时，关加料阀1，停泵，回流阀延时关闭，发货完成。

　　为防止管道剧烈震动，影响质量流量计的准确性，在启动泵时，PLC系统通过程序互锁，确保提前打开阀门；停泵时要延时关闭阀门；出现故障时，为防止设备损坏，增加了一些保护连锁，如所有阀门没有开反馈，禁止启动泵连锁；“次累积量”与“设定质量”差值设定，可以根据实际发货所用的时间进行修改，以减少发货时间，降低能源消耗。以上都可以应用PLC系统修改和设置。

　　2.4 数据的存储、打印

　　应用自动发货系统以前，罐车要2次去汽车衡过磅，得出皮质量和毛质量，然后由地衡配套的称重软件算出碱的净质量，并与收货厂家、车号等重要数据一起存储，司磅员将存储的数据打印成磅单，交给司机，司机凭磅单出门。

　　自动发货系统的数据存储、打印是通过WinCC的OPC、SQL功能和VB实现的。OPC（OLEforProcessControll———用于过程控制的数据通信技术）是由世界的自动化和软、硬件公司与微软公司共同制定的工业标准，简单地讲，就是使用微软操作平台的用户，可以将DCS、PLC等过程控制系统的数据通过第3方软件读取出来，进行统计、查询、处理等。

　　存储、打印操作界面如图3所示。

　　首先应用VB制作程序，将该程序引用西门子插件，可以从WinCC的OPC接口中读取数据，为保证数据的准确性，所有数据设定为每0.5s更新1次，在程序中加入SQL数据库插入、修改、读取等命令，执行各种操作。

　　在WinCC监控画面上制作单据，输入数据时，质量是由PLC根据质量流量计的信号自动累加的，无需人工输入；车号、用碱单位名称、出库单号等数据需要操作人员根据财务计划单上的数据人工输入。为方便操作，将用碱单位名称和车号编码后，存入数据库的表中，操作人员只要输入编码，VB程序会自动从数据库中读出对应的单位名称和车号，进行存储或打印。

　　每次发货停止后，操作人员须核对输入的数据，确认无误后存储。此时，VB程序开始从WinCC读取操作人员输入的数据，然后将数据存入数据库的表中。存储完成后，点击打印按钮，VB程序就从数据库中读出刚存储的数据，并按的格式打印出来。

　　操作及打印流程如图4所示。

　　经过多次调试和修改，自动发货系统计算的质量与地磅称得的质量*相同，而且精度更高，可以到1kg（地磅到20kg），单据存储和打印程序也能长周期稳定运行，现在已经*取代了手动发碱、过磅、凭磅单出厂的操作流程。

　　自动发货系统投入运行后，操作人员劳动强度大大降低；司机也不再担心装碱过量导致安全事故，而且不需要排队过磅，节省了时间。根据实际使用情况和公司的需要，通过网络连接上位机数据库与财务数据库，实现了实时数据的远传，为青岛海晶ERP网络的建设提前做好了准备。

　　3 结语

　　该自动发货系统已稳定运行1年多，不但简化了烧碱的发货流程，提高了工作效率，改善了工作环境，降低了操作人员的劳动强度，提高了充装液碱过程的安全性，而且杜绝了人为对液碱出厂数据的干预，提高了计量精度，减少了贸易摩擦，值得在氯碱行业推广。