CN201435000Y - 全自动现场混装乳化炸药车控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种全自动现场混装乳化炸药车控制装置，PLC控制器连接有水相流量计、油相流量计、敏化剂流量计、水相电液比例阀、油相电液比例阀、敏化剂电液比例阀、水相电磁阀、乳化器电磁阀、混合器电磁阀、螺杆泵电磁阀、敏化剂电磁阀，其特征在于：PLC控制器还连接有乳化器转速传感器、乳化器电液比例阀、乳化器温度传感器、乳化器振动传感器、螺杆泵压力传感器、液压油温度传感器、散热器电磁阀，并通过CAN总线接口与数据存储器、工业控制屏进行数据传输。本实用新型能够使炸药各组分配比准确，自动调节乳化器的转速，并且具有安全连锁保护装置，保证炸药的高质安全生产。

Description

全自动现场混装乳化炸药车控制装置

技术领域

本实用新型属于一种工业化控制装置，尤其涉及对现场混装乳化炸药车制药过程进行全自动控制的装置。

背景技术

现场混装乳化炸药车应用在爆破现场进行炸药现场生产，它在生产炸药的整个过程中都不会生产成品炸药，不会发生爆炸，直至最后装入炮孔后5～10分钟经化学反应才成为炸药，因此消除了传统炸药生产、运输、储存及装药过程中的不安定因素，对环境也不会造成任何污染。目前，炸药现场混装作业方式已经成为民爆行业的先进生产力的体现，具有广阔的市场前景。

现场混装乳化炸药车炸药的主要组分为水相、油相、敏化剂等，水相溶液从水相泵流出后经水相流量计进入乳化器，油相液从油相泵流出后经油相流量计进入乳化器，水相和油相在乳化器中经过高速搅拌，形成乳胶基质。敏化剂从敏化剂泵流出后经敏化剂流量计进入混合器，同时乳胶基质也进入混合器与敏化剂混合，混合后的药浆靠自重落入螺杆泵漏斗内，靠螺杆泵的压力将药浆压入炮孔。其中，水相、油相等各组分之间能否准确配比影响到现场混装炸药的生产质量，除此之外，乳胶基质乳化效果也对现场混装炸药的质量有重大影响。目前由于乳化用的乳化器转速不恒定，现有控制系统不能在使用过程中自动调整其转速，直接影响了乳化效果，严重的可引起炸药乳化不好而产生拒爆事故。

而且现有的混装乳化炸药车控制系统没有安全连锁保护装置，一旦在炸药生产过程中某个部件出现异常不能及时停止炸药生产，具有较大的安全隐患，不符合民爆行业政策安全生产的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种全自动现场混装乳化炸药车控制装置，能够使炸药各组分配比准确，自动调节乳化器的转速，并且具有安全连锁保护装置，保证炸药的高质安全生产。

为达到上述目的，本实用新型表述一种全自动现场混装乳化炸药车控制装置，包括有PLC控制器、水相流量计、油相流量计、敏化剂流量计、水相电液比例阀、油相电液比例阀、敏化剂电液比例阀、水相电磁阀、油相电磁阀、乳化器电磁阀、混合器电磁阀、螺杆泵电磁阀、敏化剂电磁阀。

所述水相流量计、油相流量计、敏化剂流量计的信号输出端分别与PLC控制器的水相信号接收端、油相信号接收端、敏化剂信号接收端相连。

所述水相电液比例阀、油相电液比例阀、敏化剂电液比例阀的信号接收端分别与PLC控制器的水相控制端、油相控制端、敏化剂控制端相连，同时水相电液比例阀、油相电液比例阀、敏化剂电液比例阀的信号反馈端分别与PLC控制器的水相反馈端、油相反馈端、敏化剂反馈端相连。

所述水相电磁阀、油相电磁阀、乳化器电磁阀、混合器电磁阀、螺杆泵电磁阀、敏化剂电磁阀的电源正极分别与PLC控制器的水相控制信号输出端、油相控制信号输出端、乳化器控制信号输出端、混合器控制信号输出端、螺杆泵控制信号输出端、敏化剂控制信号输出端相连，所述水相电磁阀、油相电磁阀、乳化器电磁阀、混合器电磁阀、螺杆泵电磁阀、敏化剂电磁阀的电源负极接地。

其关键在于：还包括有乳化器转速传感器、乳化器电液比例阀、乳化器温度传感器、乳化器振动传感器、螺杆泵压力传感器、液压油温度传感器、数据存储器、工业控制屏、散热器电磁阀。

所述乳化器转速传感器的信号输出端与PLC控制器的乳化器转速信号接收端相连，所述乳化器电液比例阀的信号接收端与PLC控制器的乳化器转速控制端相连，该乳化器电液比例阀的信号反馈端与PLC控制器的乳化器转速反馈端相连。

所述散热器电磁阀的电源正极分别与PLC控制器的散热器控制信号输出端连接，电源负极接地。

所述乳化器温度传感器、乳化器振动传感器、螺杆泵压力传感器、液压油温度传感器的信号输出端分别与PLC控制器的乳化器温度信号接收端、振动信号接收端、压力信号接收端、液压油温度信号接收端相连；所述数据存储器和工业控制屏通过CAN总线与PLC控制器的CAN接口交换数据。

PLC控制器通过控制水相电磁阀、油相电磁阀、敏化剂电磁阀，从而控制水相泵、油相泵、敏化剂泵工作，使水相溶液、油相液、敏化剂流出。

水相流量计、油相流量计、敏化剂流量计分别实时检测流经的水相溶液、油相液、敏化剂的流量，并将检测的流量信号送入PLC控制器，PLC控制器将获得的流量信号与炸药配方设定值比较后，控制水相电液比例阀、油相电液比例阀、敏化剂电液比例阀的开度，使流入乳化器的水相流量和油相流量，以及流入混合器的敏化剂流量达到配方要求值。

同时水相电液比例阀、油相电液比例阀和敏化剂电液比例阀还将各自的开度信息反馈给PLC控制器，形成闭合控制环路，使PLC控制器能够自动调节进入乳化器的水相流量和油相流量以及进入混合器的敏化剂流量，提高现场混装炸药的生产质量。

乳化器转速传感器实时检测乳化器的转速，并送至PLC控制器，PLC控制器对转速信息进行分析后，自动调节乳化器电液比例阀的开度，使乳化器的转速保持在最佳范围，从而确保乳化效果。

乳化器出口与混合器进口连通，乳化器温度传感器实时检测乳化器出口的温度，并将获得的温度信息送入PLC控制器进行分析，与设定值进行比较，当获得的温度信息高于设定值时，PLC控制器通过CAN总线，在工业控制屏上显示报警信息，并控制炸药车顺序停止。

乳化器振动传感器对乳化器的轴向振动进行监测，并将获得的振动信号送入PLC控制器进行分析，当乳化器振动异常时，PLC控制器通过CAN总线，在工业控制屏上显示报警信息，并控制炸药车顺序停止。

螺杆泵压力传感器实时检测螺杆泵的压力，并将检测的压力信号送入PLC控制器，PLC控制器将接收的压力信号与设定的报警压力相比较，当接收的压力信号超过设定的报警压力上限时，PLC控制器通过CAN总线，在工业控制屏上显示报警信息，并控制炸药车顺序停止，从而避免了引起炸药爆炸的危险；当接收的压力信号超过设定的报警压力下限时，PLC控制器通过CAN总线，在工业控制屏上显示报警信息，并控制炸药车顺序停止，可防止炸药输送过程中螺杆泵长时间空转干磨而引起残留炸药的爆炸，确保了输药安全。

液压油温过高会影响炸药车整个液压系统的动力，因此设置液压油温度传感器实时检测液压油箱内的液压油温，并送入PLC控制器与设定温度比较，当检测的液压油温高于设定温度时，PLC控制器控制散热器电磁阀通电，使散热器风扇转动，降低液压油温，当检测的液压油温低于设定温度时，PLC控制器控制散热器电磁阀断电，使散热器风扇停止运转，从而将液压油温度控制在一个很小的范围内，保证了液压系统的平稳工作。

数据存储器用于存储瞬时水相流量、瞬时油相流量、瞬时敏化剂流量，PLC控制器可将存储的瞬时流量进行累加，从而获得水相流量累加值、油相流量累加值、敏化剂流量累加值，方便进行统计分析，有助于实现生产成本管理和现场生产管理。

爆破现场一般环境比较恶劣，现有的液晶显示屏常常会出现发热、黑屏等现象，性能很不稳定，导致自动装药无法进行。而工业控制屏工作的环境温湿度要求比液晶显示屏更宽，性能更可靠稳定，画面直观清晰，易于操作。

工业控制屏可将炸药车制药过程中的各种参数显示出来，如：瞬时水相流量、瞬时油相流量、瞬时敏化剂流量、水相流量累加值、油相流量累加值、敏化剂流量累加值、水相电液比例阀开度、油相电液比例阀开度、敏化剂电液比例阀开度、乳化器的转速、乳化器出口温度、乳化器轴向振动情况、螺杆泵的压力、液压油温等。

工业控制屏还能显示并设定参数，如：水相比例、油相比例、敏化剂比例、水相密度、油相密度、敏化剂密度、水相电液比例阀初始开度、油相电液比例阀初始开度、敏化剂电液比例阀初始开度、螺杆泵报警压力上限和下限、乳化器出口温度设定值、液压油温设定值等。

所述水相流量计、敏化剂流量计为电磁流量计，所述油相流量计为质量流量计。

电磁流量计和质量流量计可具有现场显示和数据远传功能，使用更加方便。而且质量流量计可以实时监测半成品油相原材料的密度，当出现油相密度与设定值不同时，炸药车可以自动报警顺序停止，彻底解决了过去采用金属转子流量计和椭圆齿轮流量计堵塞而引起剂量误差造成炸药质量不稳定的问题。

本实用新型还包括有第一、第二、第三、第四二极管，所述第一、第二、第三、第四二极管的阴极分别与PLC控制器的水相控制端、油相控制端、敏化剂控制端和乳化器转速控制端相连，第一、第二、第三、第四二极管的阳极接地。

本实用新型还包括有第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一二极管，所述第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一二极管的阴极分别与PLC控制器的水相控制信号输出端、油相控制信号输出端、乳化器控制信号输出端、混合器控制信号输出端、螺杆泵控制信号输出端、敏化剂控制信号输出端、散热器控制信号输出端相连，第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一二极管的阳极接地。

本实用新型的显著效果是：实现了炸药各组分配比准确，并自动调节乳化器的转速，提高了乳化效果，并且具有乳化器出口温度超温报警、乳化器轴向压力检测报警、液压油超温报警、螺杆泵超压和空转报警这些安全连锁保护装置，采用性能稳定的工业控制屏，保证炸药的高质安全生产。

附图说明

图1为本实用新型的连接框图；

图2为本实施例电路连接示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例：

如图1、2所示：一种全自动现场混装乳化炸药车控制装置，包括有PLC控制器1、水相流量计2、油相流量计3、敏化剂流量计4、水相电液比例阀6、油相电液比例阀7、敏化剂电液比例阀8、水相电磁阀10、油相电磁阀11、乳化器电磁阀12、混合器电磁阀13、螺杆泵电磁阀14、敏化剂电磁阀15、乳化器转速传感器5、乳化器电液比例阀9、乳化器温度传感器16、乳化器振动传感器17、螺杆泵压力传感器18、液压油温度传感器19、数据存储器20、工业控制屏21、散热器电磁阀22。

所述PLC控制器1为SPK-2024型控制器，所述工业控制屏21采用SPN系列的104V工业控制屏，所述水相流量计2、敏化剂流量计4为E+H电磁流量计，所述油相流量计3为E+H质量流量计。

所述水相流量计2、油相流量计3、敏化剂流量计4的信号输出端分别与PLC控制器1的水相信号接收端XM1.12、油相信号接收端XM2.12、敏化剂信号接收端XM3.8相连。

所述水相电液比例阀6、油相电液比例阀7、敏化剂电液比例阀8的信号接收端分别与PLC控制器1的水相控制端XM2.1、油相控制端XM2.2、敏化剂控制端XM2.5相连，水相电液比例阀6、油相电液比例阀7、敏化剂电液比例阀8的信号反馈端分别与PLC控制器1的水相反馈端XM1.5、油相反馈端XM1.6、敏化剂反馈端相连XM2.3。

所述水相电磁阀10、油相电磁阀11、乳化器电磁阀12、混合器电磁阀13、螺杆泵电磁阀14、敏化剂电磁阀15的电源正极分别与PLC控制器1的水相控制信号输出端XM1.7、油相控制信号输出端XM1.8、乳化器控制信号输出端XM1.14、混合器控制信号输出端XM1.15、螺杆泵控制信号输出端XM1.16、敏化剂控制信号输出端XM1.17相连，所述水相电磁阀10、油相电磁阀11、乳化器电磁阀12、混合器电磁阀13、螺杆泵电磁阀14、敏化剂电磁阀15的电源负极接地；所述散热器电磁阀22的电源正极分别与PLC控制器1的散热器控制信号输出端XM2.7连接，电源负极接地。

所述乳化器转速传感器5的信号输出端与PLC控制器1的乳化器转速信号接收端XM3.23相连，所述乳化器电液比例阀9的信号接收端与PLC控制器1的乳化器转速控制端XM2.6相连，乳化器电液比例阀9的信号反馈端与PLC控制器1的乳化器转速反馈端XM2.4相连。

所述乳化器温度传感器16、乳化器振动传感器17、螺杆泵压力传感器18、液压油温度传感器19的信号输出端分别与PLC控制器1的乳化器温度信号接收端XM3.6、振动信号接收端XM3.7、压力信号接收端XM3.5、液压油温度信号接收端XM3.14相连；所述数据存储器20和工业控制屏21通过CAN总线与PLC控制器的CAN接口XM4.6、XM4.2交换数据。

本实用新型还包括有第一、第二、第三、第四二极管D1、D2、D3、D4，所述第一、第二、第三、第四二极管D1、D2、D3、D4的阴极分别与PLC控制器1的水相控制端XM2.1、油相控制端XM2.2、敏化剂控制端XM2.5和乳化器转速控制端XM2.6相连，第一、第二、第三、第四二极管D1、D2、D3、D4的阳极接地。

本实用新型还包括有第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一二极管D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11，所述第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一二极管D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11的阴极分别与PLC控制器1的水相控制信号输出端XM1.7、油相控制信号输出端XM1.8、乳化器控制信号输出端XM1.14、混合器控制信号输出端XM1.15、螺杆泵控制信号输出端XM1.16、敏化剂控制信号输出端XM1.17、散热器控制信号输出端XM2.7相连，第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一二极管D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11的阳极接地。

其工作原理如下：

在工业控制屏21设定参数，如：水相比例、油相比例、敏化剂比例、水相密度、油相密度、敏化剂密度、装药效率、螺杆泵报警压力上限和下限、乳化器转速范围、乳化器轴向振动上限值、乳化器出口温度设定值、液压油温设定值等。PLC控制器1根据设定参数计算出水相、油相和敏化剂各组分的配比流量值。

PLC控制器1控制油相电磁阀11通电，并打开油相电液比例阀7，油相流量计3实时监测油相流量，PLC控制器1根据油相配比流量值控制油相电液比例阀7的开度，油相电液比例阀7同时也将开度信息反馈给PLC控制器1，使油相瞬时流量和油相配比流量值始终保持一致。

PLC控制器1控制乳化器电磁阀12通电，使乳化器开始旋转，乳化器转速传感器5实时检测乳化器的转速，并送至PLC控制器1，PLC控制器1对转速信息进行分析后，自动调节乳化器电液比例阀9的开度，使乳化器的转速保持在设定范围内。

PLC控制器1控制水相电磁阀10和敏化剂电磁阀15通电，水相流量计2实时检测水相流量，并将检测的流量信号送入PLC控制器1，PLC控制器1根据水相配比流量值控制水相电液比例阀6开度，同时水相电液比例阀6也将开度信息反馈给PLC控制器1，使水相瞬时流量和水相配比流量值始终保持一致；PLC控制器1控制敏化剂电液比例阀8开度，同时敏化剂电液比例阀8也将开度信息反馈给PLC控制器1，使敏化剂瞬时流量和敏化剂配比流量值始终保持一致。

水相流量计2和水相电液比例阀6共同作用保证进入乳化器的水相配方符合要求值，油相流量计3和油相电液比例阀7共同作用保证进入乳化器的油相配方符合要求值，水相和油相进入乳化器经乳化器搅拌后形成乳胶基质，乳胶基质和敏化剂同时进入混合器混合，混合后的药浆落入螺旋泵漏斗内，靠螺杆泵的压力将药浆压入炮孔。

乳化器温度传感器16实时检测乳化器出口的温度，并将获得的温度信息送入PLC控制器1进行分析，与设定值进行比较，当获得的温度信息高于90℃时，PLC控制器1通过CAN总线，在工业控制屏21上显示报警信息，并控制炸药车顺序停止。

乳化器振动传感器17对乳化器的轴向振动进行监测，并将获得的振动信号送入PLC控制器1进行分析，当乳化器轴向振动达到设定上限值时，PLC控制器1通过CAN总线，在工业控制屏21上显示报警信息，并控制炸药车顺序停止。

螺杆泵压力传感器18实时检测螺杆泵的压力，并将检测的压力信号送入PLC控制器1，PLC控制器1将接收的压力信号与设定的报警压力相比较，当接收的压力信号超过设定的报警压力上限1MPa时，PLC控制器1通过CAN总线，在工业控制屏21上显示报警信息，并控制炸药车顺序停止，从而避免引起炸药爆炸的危险；当接收的压力信号超过设定的报警压力下限0.02MPa时，PLC控制器1通过CAN总线，在工业控制屏21上显示报警信息，并控制炸药车顺序停止，可防止炸药输送过程中螺杆泵长时间空转干磨而引起残留炸药的爆炸，确保了输药安全。

液压油温度传感器19实时检测液压油箱内的液压油温，并送入PLC控制器1与设定温度比较，当检测的液压油温高于设定温度38℃时，PLC控制器1控制散热器电磁阀22通电，使散热器风扇转动，降低液压油温，当检测的液压油温低于设定温度38℃时，PLC控制器1控制散热器电磁阀22断电，使散热器风扇停止运转，从而将液压油温度控制在一个很小的范围内，保证了系统液压系统的平稳工作。

数据存储器20用于存储瞬时水相流量、瞬时油相流量、瞬时敏化剂流量、单孔装药量、总装药量，PLC控制器1可将存储的瞬时流量和单孔装药量进行累加，从而获得水相流量累加值、油相流量累加值、敏化剂流量累加值、总装药量，方便进行统计分析，有助于实现生产成本管理和现场生产管理。

爆破现场一般环境比较恶劣，现有的液晶显示屏常常会出现发热、黑屏等现象，性能很不稳定，导致自动装药无法进行。而工业控制屏21工作的环境温湿度要求比液晶显示屏更宽，性能更可靠稳定，画面直观清晰，易于操作。

工业控制屏21将炸药车制药过程中的各种参数显示出来，如：瞬时水相流量、瞬时油相流量、瞬时敏化剂流量、水相流量累加值、油相流量累加值、单孔装药量、总装药量、敏化剂流量累加值、水相电液比例阀开度、油相电液比例阀开度、敏化剂电液比例阀开度、乳化器的转速、乳化器出口温度、乳化器轴向振动情况、螺杆泵的压力、液压油温等。

Claims (4)

1、一种全自动现场混装乳化炸药车控制装置，包括有PLC控制器(1)、水相流量计(2)、油相流量计(3)、敏化剂流量计(4)、水相电液比例阀(6)、油相电液比例阀(7)、敏化剂电液比例阀(8)、水相电磁阀(10)、油相电磁阀(11)、乳化器电磁阀(12)、混合器电磁阀(13)、螺杆泵电磁阀(14)、敏化剂电磁阀(15)；

所述水相流量计(2)、油相流量计(3)、敏化剂流量计(4)的信号输出端分别与PLC控制器(1)的水相信号接收端、油相信号接收端、敏化剂信号接收端相连；

所述水相电液比例阀(6)、油相电液比例阀(7)、敏化剂电液比例阀(8)的信号接收端分别与PLC控制器(1)的水相控制端、油相控制端、敏化剂控制端相连，同时水相电液比例阀(6)、油相电液比例阀(7)、敏化剂电液比例阀(8)的信号反馈端分别与PLC控制器(1)的水相反馈端、油相反馈端、敏化剂反馈端相连；

所述水相电磁阀(10)、油相电磁阀(11)、乳化器电磁阀(12)、混合器电磁阀(13)、螺杆泵电磁阀(14)、敏化剂电磁阀(15)的电源正极分别与PLC控制器(1)的水相控制信号输出端、油相控制信号输出端、乳化器控制信号输出端、混合器控制信号输出端、螺杆泵控制信号输出端、敏化剂控制信号输出端相连，所述水相电磁阀(10)、油相电磁阀(11)、乳化器电磁阀(12)、混合器电磁阀(13)、螺杆泵电磁阀(14)、敏化剂电磁阀(15)的电源负极接地；

其特征在于：还包括有乳化器转速传感器(5)、乳化器电液比例阀(9)、乳化器温度传感器(16)、乳化器振动传感器(17)、螺杆泵压力传感器(18)、液压油温度传感器(19)、数据存储器(20)、工业控制屏(21)、散热器电磁阀(22)；

所述乳化器转速传感器(5)的信号输出端与PLC控制器(1)的乳化器转速信号接收端相连，所述乳化器电液比例阀(9)的信号接收端与PLC控制器(1)的乳化器转速控制端相连，该乳化器电液比例阀(9)的信号反馈端与PLC控制器(1)的乳化器转速反馈端相连；

所述散热器电磁阀(22)的电源正极分别与PLC控制器(1)的散热器控制信号输出端连接，电源负极接地；

所述乳化器温度传感器(16)、乳化器振动传感器(17)、螺杆泵压力传感器(18)、液压油温度传感器(19)的信号输出端分别与PLC控制器(1)的乳化器温度信号接收端、振动信号接收端、压力信号接收端、液压油温度信号接收端相连；所述数据存储器(20)和工业控制屏(21)通过CAN总线与PLC控制器的CAN接口交换数据。

2、根据权利要求1所述的全自动现场混装乳化炸药车控制装置，其特征在于：所述水相流量计(2)、敏化剂流量计(4)为电磁流量计，所述油相流量计(3)为质量流量计。

3、根据权利要求1所述的全自动现场混装乳化炸药车控制装置，其特征在于：还包括有第一、第二、第三、第四二极管(D1、D2、D3、D4)，所述第一、第二、第三、第四二极管(D1、D2、D3、D4)的阴极分别与PLC控制器(1)的水相控制端、油相控制端、敏化剂控制端和乳化器转速控制端相连，第一、第二、第三、第四二极管(D1、D2、D3、D4)的阳极接地。

4、根据权利要求1所述的全自动现场混装乳化炸药车控制装置，其特征在于：还包括有第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一二极管(D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11)，所述第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一二极管(D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11)的阴极分别与PLC控制器(1)的水相控制信号输出端、油相控制信号输出端、乳化器控制信号输出端、混合器控制信号输出端、螺杆泵控制信号输出端、敏化剂控制信号输出端、散热器控制信号输出端相连，第五、第六、第七、第八、第九、第十、第十一二极管(D5、D6、D7、D8、D9、D10、D11)的阳极接地。

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