一、课题的理论意义和应用价值

随着我国经济的快速增长，工业自动化水平也在不断地增强，几乎所有的工业流程都采用了自动化系统控制。蒸汽加热倒药方法是目前应用最为广泛的倒空方法，它是利用蒸汽加热装在密闭容器（倒药间或箱）内的弹体，弹口朝下立放，待炸药温度上升到熔点以后，炸药自动流出。这种方法主要适用于装TNT或其他混合炸药中熔点在120℃以下, 且熔化时不分解的弹体装药的倒空，例如螺旋压装、注装TNT或注装黑梯混合炸药的倒空。对于废旧的倒空采用人多操作时，人员需求比较多，作业强度大，且可操作性和安全性较低；在倒药过程若是各个环节相互独立，没有形成完整流水线作业，工作效率较低，所以要想解决这些问题就要对蒸汽倒药控制系统进行总体设计并且开发出与之通信的上位机[1]。

蒸汽倒药控制系统进行总体设计包括了输送系统、悬臂吊系统、夹具动作、蒸汽釜工作时序及控制过程、保温箱控制、制片机控制、称重及自动包装系统控制等，通过工艺要求制定合理的控制方以此协调各分装置的控制。通过基于WINCC开发上位机监控软件，对于整体工艺流程进行安全监控，实现重要工艺参数的实时动态显示，并且在高低限进行报警，真正做到蒸汽倒药过程的实时监控。

二、国内外研究状况

报废弹药销毁问题是世界各国研究的重要课题。战后的一段时期内，由于受当时社会、经济和科学技术条件等因素制约，国外报废弹药销毁经历几个阶段：20世纪60年代以前，报废弹药处理主要有两种方法，第一是深海倾倒。也就是把废旧弹药直接倒入海里。这种方法优点是简单，不需要任何处理设备，缺点也很明显，倒入海里的弹药可能污染海洋，也威胁过往船只，同时也很浪费。还有一种方法是露天燃烧或者炸毁法。这种方法也很简单，特别适用于一些无法处理的废旧弹药，但是需要场地，环境污染也特别严重。60年代以后，开始进入机械处理阶段。这个阶段，主要对比较危险的废旧弹药进行拆卸，然后通过烧毁或者炸毁的方式进行处理。对大型弹药，通常是把它们拆成若干小的部分，最大限度使其失效，把拆下的引信、底火等再通过其他方法处理。对小型弹药比如枪弹、信号弹，则直接进行处理。进入20世纪80年代以后，报废弹药处理进入现代化阶段。在这个阶段，所用的设备基本上与第二阶段相同，但操作方法有了很大的改进。其特征是把工业机器人和微机控制用在了弹药销毁上。在机器人处理线上，弹药被拆封、检查，通过传送带送入分解机，然后再由机器人接收。 迄今为止，在欧、美，废旧弹药处理已形成了一定的规模，成为一个新兴的行业，并有相当一部分机构专门从事废旧弹药销毁和再利用工作。例如NAMSA、NADC、北欧的NAMMO、德国的ISL、法国的AF Derail、西班牙的FAEX、意大利的Cheddite Italiahe和Esplodenti Sabino、TBET、CATI等。随着报废弹药数量的日益增多以及人们对报废弹药处理过程中出现的一些问题的认识的改变，现有的报废弹药处理技术远远不能满足要求，世界各国也在探索和研究报废弹药处理的新工艺、新技术、新方法。目前，国外报废弹药处理技术主要朝着提高报废弹药处理的安全性和工作效率以及提高自动化水平、增强废物处理和回收的方向发展。一方面在现有技术基础上进行改进，另一方面在等离子体技术、生物化学技术投人了较大的研究力度[9]。

我国目前在弹药销毁机构较常用的梯恩梯倒药方法是蒸汽加热倒药法根据对各大销毁机构调研情况分析，目前尚无制式统一的蒸汽加热倒药设备，并存在一些突出问题: 一般利用手推车或吊装设备将弹药输入倒药间，工作效率低，容易发生摔弹等安全事故;依靠熟练工人掌握倒药间加热时间和加热温度，如加热时间过短容易出现倒空不彻底炸药挂流等问题; 加热时间过长则浪费能源，影响工作效率;原系统无法做到隔离操作，而炸药在熔融状态下感度大幅度提高，极易发生爆炸，存在较大安全隐患;在保温分层阶段，不能精确控制保温温度，药液温度过高会剧烈沸腾，温度过低则会提前凝固，都会影响分层效果，降低产品品质；而通过对我军弹药处废机构现有蒸汽倒药系统进行调研、分析, 发现目前国内现有的蒸汽倒药系统存在以下不足: 一是在国内的报废弹药处理领域, 尚无制式统一的蒸气加热倒药设备, 各处废站、试验基地对废旧弹药的倒空大多采用人工操作为主, 辅以少量的专用设备, 人员需求多, 作业强度大, 且可操作性和安全性较低; 二是整个倒药过程的各个环节相互独立,没有形成完整的流水线作业, 工作效率较低; 三是现有设备不便于多弹种操作, 具有一定的局限性; 四是采用现有设备对弹药实施倒空, 成本较高, 从经济角度上讲不划算[2]。

三、基本知识

对蒸汽倒药控制系统进行总体设计，包括输送系统、悬臂吊系统、夹具动作、4个蒸汽釜工作时序及控制过程、保温箱控制、2台制片机控制、称重及自动包装系统控制等，现将各系统作用及实现方式介绍如下：

1、输送系统

输送系统是蒸汽倒药控制系统的重要组成部分，其设计的优劣直接影响整体性能。该系统依据倒药处理的弹种不同，设置两个作业区，分别为蒸汽釜倒药区和蒸箱倒药区，相应的输送系统分为蒸汽釜配用输送系统、蒸箱配用输送系统。蒸汽釜倒药区共设两条架空轨道式输送线，分别为进料线和出料线，输送小车依靠电力运行，在蒸汽釜一侧的终点位置要求精确控制在直径4m的圆周上。蒸箱倒药区设一条输送线，蒸箱隔离在蒸箱房内，输送小车依靠人力运行。