1 手動發貨存在的問題
青島海晶化工集團有限公司（以下簡稱“青島海晶”）生產質量分數為32%和48%的離子膜法燒堿，對外銷售。原來運輸堿的車要先通過汽車衡過磅得出皮質量，然后到罐區裝堿，再到汽車衡過磅，計算出堿的凈質量，zui后憑磅單出廠。其中堿發貨全部通過手動進行，其操作方法如下：操作人員手動打開工藝發堿閥，然后按動手動按鈕開泵，開始發堿，堿管道上裝有高精度的質量流量計，質量流量計將流量信號送到無紙記錄儀，操作人員根據無紙記錄儀上顯示的流量累積值判斷是否達到需要的發貨量，當累積值接近發貨量時，迅速關閉工藝發堿閥，完成發堿操作。
該手動操作存在以下問題。①無法準確控制發堿量。裝少了，要進行第2次發堿，影響工作效率；裝多了，堿會溢出，不但造成經濟損失，而且可能威脅周圍工作人員的安全。②操作人員工作量大，不僅要操作閥、泵，還要記錄無紙記錄儀的數據，用來計算下次的發堿量。③步驟繁瑣，發堿完成后，還要過磅得到準確的質量，造成了重復勞動。
2 自動發貨的實施
基于手動發貨存在的問題，青島海晶采用了如下解決方案：利用現有的質量流量計作為流量測量元件；在管道上增加氣動開關閥控制堿的流動；在操作室增加小型PLC控制系統，將各儀表、閥門和泵的信號接入PLC系統，PLC負責集中處理質量流量計等現場送來的各種信號，并根據累積值控制泵和閥門執行相應的操作，實現自動控制，從而達到實現自動發貨的目的。
2.1 質量流量計與PLC系統
質量流量計是較*的流量測量儀表，主要依靠傳感器內U型流量管的振動測量流量。質量流量計對質量的直接測量不受流體特性參數的影響，測量流體的在線密度不需通過其他技術進行周期性采樣，而且具有計量準確度高、可靠性強、維護量小等優點。
自動發貨系統比較小，I/O總數在20個左右，數據運算量也不大，因此選用了西門子公司的S7200小型PLC系統。S7200是西門子專門針對各種小型控制系統設計的邏輯控制裝置。該系統硬件設計結構緊湊，功能繁多，可以處理電流、電壓、脈沖、數字量、熱電阻等信號；內含位邏輯、定時器、復雜數學運算和各種智能模塊通信指令，可以針對各種控制應用作出理想的解決方案。S7200支持上位機通信，可以在上位機上通過WinCC軟件顯示PLC內的變量、定時器、I/O狀態，或對變量、輸出進行控制。
2.2 自動發貨系統設計方案
控制系統設計思路如下。①質量流量計負責測量管道中流過的燒堿質量，并轉換成電流信號送給PLC。②在管道上加裝3個氣動球閥，每個球閥的氣缸上都裝有電磁閥，電磁閥接收來自PLC的電信號，通過改變氣路控制閥門的開關控制堿的流動。每個球閥都帶有位置反饋遠傳裝置，可以將閥的狀態信號送給PLC用于邏輯判斷。③在堿泵啟動回路中串入PLC開關信號，使PLC能控制堿泵的啟停；同時，堿泵的運行狀態信號反饋到PLC系統，用于邏輯判斷。④為防止PLC系統出現故障，影響發貨，在機柜表面增加后備手動開關，操作人員在確認PLC故障時，可以通過手動開關進行發貨控制。
系統結構示意圖如圖1所示。
2.3 自動發貨流程
PLC自動發貨界面如圖2所示。
以質量分數32%燒堿為例，操作人員首先將機柜表面“手/自動”開關置于“自動”位置，然后在“發貨參數”頁面的“設定質量”一欄輸入發堿量，確認數值正確無誤后，點擊“開始發貨”按鈕，PLC自動發貨程序開始運行，先打開回流閥，PLC接收到回流閥開反饋信號后，會發出開泵指令，泵啟動后，堿在堿儲罐、泵和回流閥之間循環，保證管道內充滿堿液，這樣可以減少質量流量計的測量誤差，循環10s后，PLC發出指令打開加料閥1，延時打開加料閥2，并關閉回流閥，流量計開始計量，質量流量計將測得的流量轉換成4～20mA電流信號，送入PLC系統，PLC將電流信號轉換為數字信號，并進行累加，同時比較累加值與發貨“設定質量”，當“次累積量”達到與“設定質量”相差600kg時，開回流閥；當“次累積量”達到與“設定質量”相差300kg時，關加料閥2；當“次累積量”達到“設定質量”時，關加料閥1，停泵，回流閥延時關閉，發貨完成。
為防止管道劇烈震動，影響質量流量計的準確性，在啟動泵時，PLC系統通過程序互鎖，確保提前打開閥門；停泵時要延時關閉閥門；出現故障時，為防止設備損壞，增加了一些保護連鎖，如所有閥門沒有開反饋，禁止啟動泵連鎖；“次累積量”與“設定質量”差值設定，可以根據實際發貨所用的時間進行修改，以減少發貨時間，降低能源消耗。以上都可以應用PLC系統修改和設置。
2.4 數據的存儲、打印
應用自動發貨系統以前，罐車要2次去汽車衡過磅，得出皮質量和毛質量，然后由地衡配套的稱重軟件算出堿的凈質量，并與收貨廠家、車號等重要數據一起存儲，司磅員將存儲的數據打印成磅單，交給司機，司機憑磅單出門。
自動發貨系統的數據存儲、打印是通過WinCC的OPC、SQL功能和VB實現的。OPC（OLEforProcessControll———用于過程控制的數據通信技術）是由世界的自動化和軟、硬件公司與微軟公司共同制定的工業標準，簡單地講，就是使用微軟操作平臺的用戶，可以將DCS、PLC等過程控制系統的數據通過第3方軟件讀取出來，進行統計、查詢、處理等。
存儲、打印操作界面如圖3所示。
首先應用VB制作程序，將該程序引用西門子插件，可以從WinCC的OPC接口中讀取數據，為保證數據的準確性，所有數據設定為每0.5s更新1次，在程序中加入SQL數據庫插入、修改、讀取等命令，執行各種操作。
在WinCC監控畫面上制作單據，輸入數據時，質量是由PLC根據質量流量計的信號自動累加的，無需人工輸入；車號、用堿單位名稱、出庫單號等數據需要操作人員根據財務計劃單上的數據人工輸入。為方便操作，將用堿單位名稱和車號編碼后，存入數據庫的表中，操作人員只要輸入編碼，VB程序會自動從數據庫中讀出對應的單位名稱和車號，進行存儲或打印。
每次發貨停止后，操作人員須核對輸入的數據，確認無誤后存儲。此時，VB程序開始從WinCC讀取操作人員輸入的數據，然后將數據存入數據庫的表中。存儲完成后，點擊打印按鈕，VB程序就從數據庫中讀出剛存儲的數據，并按的格式打印出來。
操作及打印流程如圖4所示。
經過多次調試和修改，自動發貨系統計算的質量與地磅稱得的質量*相同，而且精度更高，可以到1kg（地磅到20kg），單據存儲和打印程序也能長周期穩定運行，現在已經*取代了手動發堿、過磅、憑磅單出廠的操作流程。
自動發貨系統投入運行后，操作人員勞動強度大大降低；司機也不再擔心裝堿過量導致安全事故，而且不需要排隊過磅，節省了時間。根據實際使用情況和公司的需要，通過網絡連接上位機數據庫與財務數據庫，實現了實時數據的遠傳，為青島海晶ERP網絡的建設提前做好了準備。
3 結語
該自動發貨系統已穩定運行1年多，不但簡化了燒堿的發貨流程，提高了工作效率，改善了工作環境，降低了操作人員的勞動強度，提高了充裝液堿過程的安全性，而且杜絕了人為對液堿出廠數據的干預，提高了計量精度，減少了貿易摩擦，值得在氯堿行業推廣。
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