中海石油某有限公司原尿素包装系统只接皮带及装车机，因此皮带及装车机停机，前端设备不停机，导致包装堵塞；为了满足生产需要，提高包装系统的自动化水平，降低操作人员的劳动强度，并自动集成包装系统的所有设备，刮刀、包装机、堆垛机和卸载小车的原有独立设备均纳入S7-400可编程控制器控制系统，用于皮带控制。⑴对上位机的控制画面进行改进，对刮板的PLC自动控制程序进行改造，传输包装机和堆垛机的慢停、故障和启停信号，提高整套设备的自动化程度。
1系统结构和功能。
改造前控制系统采用冗余结构，CPU直接配备I/O点模块，系统点相对较少，不需要通信。系统结构如图1所示。改造后的包装控制系统仍采用原有的冗余结构。刮刀PLC(S7-300)通过光纤通信与包装PLC(S7-400)控制系统新增开关(υ)相连，采用以太网通信结构。包装控制系统作为主站，刮板作为包装控制系统的从站进行信号处理。所有信息通过从站传输到主站进行联锁处理。利用备用点接入散储卸料小车的运行控制信号和翻板信号，以及包装机和堆垛机的启停、慢停和故障信号进行联锁处理。原带式输送机和装载机信号不变，包装系统联锁程序和上位机画面重写，满足自动化集成。改造后的控制系统结构如图2所示。
改造前只有皮带与皮带互锁，后皮带与装载机互锁。联锁结构如图3所示。联锁结构比较简单，程序比较少。改造后增加了许多新设备，联锁复杂，运行条件多样。改造后的联锁结构如图4所示。

改革后的系统包括以下功能:
1)如果前段任何一条皮带出现故障，故障皮带前的所有设备都会联锁停机，刮板自动停机，卸料小车翻板自动转入散货仓卸料。
2)如果铲运机处于自动运行模式，上位机可以控制铲运机的悬挂、启动和停止，从而减少铲运机操作人员的频繁操作。
3)如果高级堆垛机、机器人堆垛机和装载机出现故障或停止信号，联锁并停止后皮带和包装机，以防止袋子堆积。
2.改造后系统的硬件结构。
改造后的系统由原包装系统S7-400、刮板S7-300系列PLC、包装机、堆垛机等设备电气控制系统组成。刮刀控制系统通过ProfibusDP与原包装系统通讯至光纤模块，上传刮刀的所有信息。重新设计后，除刮刀外的设备通过电气硬线与包装系统连接，合理分配包装系统的备用点。输入和输出信号连接到包装系统，用于信号验证和测试。
3.改革系统软件结构。
所有设备功能设计合理，通过自动集成改写PLC程序和PC画面。
3.1PLC程序。
在铲运机的自动控制模式下，上位机控制启停和暂停功能。在此模式下，铲运机操作员提前选择料堆，设置进料深度和往返距离，所有保护功能自动启用。然后刮板来回耙料，包装系统上位机可以实时监控刮板的工作情况。
PLC程序增加包装主站调用刮板机的从站程序，操作人员根据刮板机的工况和包装机仓的料位操作刮板机暂停、停止和启动，有效减少了刮板机操作人员的实时监控工作，操作人员可以对其他设备进行检查和维护工作。铲运机从站主要负责铲运机的所有信号处理、故障判断和程序上传功能。铲运机自动控制流程如图5所示。

尿素包装系统有6台包装机、4台码垛机和5台装载机。包装PLC通过选择上位机中的联锁段，判断设备是否在运行，是否有故障或停止信号，触发相应的联锁，停止相应设备的联锁操作段，对其他设备没有任何影响。包装PLC的联锁过程如图6所示。

3.2上位机的配置。
上位机监控系统实时监控所有设备的运行状态，工控机通过以太网与包装PLC通信。在本次自动化集成中，主要增加了铲运机、堆垛机、皮带和装载机的联锁画面，操作人员可以通过画面方便地操作现场设备，有效降低了现场工作人员的工作量。由于包装系统环境恶劣，夏季散装仓和栈桥温度高，夹杂着刺激性气味。通过实现自动化集成，降低了现场操作人员患职业病的风险，许多环节不再需要人员实时监护，降低了人工成本。
4结束语。
通过探索包装系统中各电气设备的工作原理，在原有PLC设备的基础上进行自动化集成，提高了包装系统的自动化程度，设备运行的可靠性，降低了现场操作人员的劳动强度，避免了长期在恶劣环境下工作的职业病风险。经过调试和实际运行，系统运行安全可靠，达到了预期目标，有效降低了人力成本。

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