自動(dòng)配料系統(tǒng)是一種用于工�(yè)(如混凝土配料),農(nóng)�(yè)(如飼料配料)生�(chǎn)上自�(dòng)化的配料�(shè)�,通常是由帶有自動(dòng)配料算法軟件�電腦(微�(jī))作為其自動(dòng)配料的控制系�(tǒng)�
自動(dòng)配料系統(tǒng)是一種用于工�(yè)(如混凝土配料),農(nóng)�(yè)(如飼料配料)生�(chǎn)上自�(dòng)化的配料�(shè)�,通常是由帶有自動(dòng)配料算法軟件的電腦(微機(jī))作為其自動(dòng)配料的控制系�(tǒng)�
1,主從式分布控制微機(jī)配料控制系統(tǒng)
這種全自�(dòng)配料控制系統(tǒng)的設(shè)�(jì)是采用主從式�(jié)�(gòu),將多臺(tái)單片微機(jī)連接成功能強(qiáng)大的系統(tǒng),可�(yīng)用于大型混凝土配料站,同�(shí)配料的物料可以多�(dá)9~12��
2,失重秤自動(dòng)配料系統(tǒng)
在化�、建材、冶金等行業(yè)�(jīng)常要�(jìn)行多種物料的連續(xù)配料,因此�(jīng)常使用失重秤.由于失重秤秤體是基于斗式秤的�(jié)�(gòu),能直接�(jìn)行砝碼標(biāo)�,通過�(duì)秤斗各瞬� 重量的測(cè)試計(jì)算出�(shí)際排料量,再�(jìn)行閉�(huán)�(diào)�,從而可以達(dá)到較高的控制精度,一般而言累計(jì)精度�0.5%.由于是斗式結(jié)�(gòu),標(biāo)�,這種系統(tǒng)維護(hù)也比皮帶� 容易得多.
3,率值配料系�(tǒng)
率值配料不是一�(gè)新概�。早�1987年河南硅酸鹽�(xué)�(huì)的劉篤新工程師在《河南建材》上�(fā)表的《關(guān)于水泥生料配料公式研究》中就提出了率值配料的概念�1991年還出版專著《水泥生料配料的率值公式法》,詳細(xì)探討了生料反饋回�(diào)的各種方�,證明在原材料成分波�(dòng)�(shí)單控制生料CaO、Fe2O3不能�(wěn)定生料三率�,�(jìn)一步明確了率值配料的概念。他沒有止步于揭示鈣鐵控制的缺陷,而是�(jìn)一步研究了6種回�(diào)方法,提出了鈣鐵控制下保證率值合格的佳回�(diào)方法,大限度地避免了鈣鐵控制的缺�。水泥廠目前普遍采用的回�(diào)方法�(shí)際上就是劉篤新工程師倡導(dǎo)的方�� 此后,率值配料的理論并沒有新�。目前率值配料的基本假定是:要實(shí)�(xiàn)率值配料必須要�(cè)定出生料�、鐵、鋁、鈣4種化�(xué)成分�
自動(dòng)配料系統(tǒng)的恒流量控制采用PID�(diào)節(jié),流量計(jì)量控制是�(jì)量偏差與變頻�(diào)速的�(jié)合。依�(jù)系統(tǒng)工藝流程介紹了配料系�(tǒng)的流量控制方式和系統(tǒng)控制過程,詳�(xì)講述了PLC的選型及PLC配料系統(tǒng)變頻控制中的硬件�(shè)置、參�(shù)�(shè)定和軟件�(shè)�(jì)過程�
自動(dòng)配料系統(tǒng)是精�(xì)化工廠生�(chǎn)工藝過程中一道非常重要的工序,配料工序質(zhì)量對(duì)整�(gè)�(chǎn)品的�(zhì)量舉足輕重。自�(dòng)配料控制過程是一�(gè)多輸�、多輸出系統(tǒng),各條配料輸送生�(chǎn)線嚴(yán)格地�(xié)�(diào)控制,對(duì)料位、流量及�(shí)�(zhǔn)確地�(jìn)行監(jiān)�(cè)和調(diào)節(jié)。系�(tǒng)由可編程控制器與電子皮帶秤組成一�(gè)兩級(jí)�(jì)算機(jī)控制�(wǎng)�(luò),通過�(xiàn)�(chǎng)總線連接�(xiàn)�(chǎng)儀器儀�、控制計(jì)算機(jī)、PLC、變頻器等智能程度較�、處理速度快的�(shè)�。在自動(dòng)配料生產(chǎn)工藝過程�,將主料與輔料按一定比例配�,由電子皮帶秤完成對(duì)皮帶輸送機(jī)輸送的物料�(jìn)行計(jì)�。PLC主要承擔(dān)�(duì)輸送設(shè)�、秤量過程�(jìn)行實(shí)�(shí)控制,并完成�(duì)系統(tǒng)故障檢測(cè)、顯示及�(bào)�,同�(shí)向變頻器輸出信號(hào)�(diào)節(jié)皮帶�(jī)�(zhuǎn)速的作用�
1.自動(dòng)配料系統(tǒng)的構(gòu)�
自動(dòng)配料系統(tǒng)�5�(tái)電子皮帶秤配料線組成,編�(hào)分別�1#�2#�3#�4#�5#�,其�1#�4#為一��1#為主料秤,其余三�(tái)為輔料秤。當(dāng)不需要添加輔料時(shí)�5#電子秤單�(dú)工作輸送主�。系�(tǒng)具有恒流量和配比控制兩種功能。對(duì)于恒流量控制�(shí),電子皮帶秤根據(jù)皮帶上物料的多少自動(dòng)�(diào)節(jié)皮帶速度,以�(dá)到所�(shè)定流量要�。以主秤�1#)系�(tǒng)工藝流程來分�,工藝流程如�1所��
自動(dòng)配料系統(tǒng)加電�,皮帶驅(qū)�(dòng)電機(jī)開始旋轉(zhuǎn),微處理�(jī)根據(jù)�(dāng)前操作控制電�(jī)�(zhuǎn)�。料斗中的物料落在落料區(qū),經(jīng)皮帶�(yùn)送到�(dá)稱重區(qū),由電子皮帶秤對(duì)皮帶上的物料�(jìn)行稱重。稱重傳感器根據(jù)所受力的大小輸出一�(gè)電壓信號(hào),經(jīng)變送器放大,輸出一�(gè)正比于物料重量的�(jì)量電平信�(hào)。該信號(hào)送至上位�(jī)的接�,經(jīng)采樣后并�(zhuǎn)換成一�(gè)流量信號(hào),在上位�(jī)上顯示當(dāng)前流量�。同�(shí)將此流量信號(hào)送至PLC接口,與上位�(jī)�(shè)定的各種配料給定值�(jìn)行比�,然后�(jìn)行調(diào)節(jié)�(yùn)算,其控制量送至變頻�,以此來改變變頻器的輸出�,從而改變驅(qū)�(dòng)電動(dòng)�(jī)的轉(zhuǎn)�。調(diào)整給定量,使之與�(shè)定值相�,完成自�(dòng)配料過程�
流量就是一定時(shí)間內(nèi)皮帶上走過的物料�。電子皮帶秤稱量的是瞬時(shí)流量,上位機(jī)給出的是�(shè)定流量,二者在�(shí)�(shí)�(jì)量中有所偏差。在流量�(shí)際控制中采用工業(yè)控制中應(yīng)用為廣泛的PID�(diào)節(jié),根�(jù)流量偏差,利用比�、積分、微分計(jì)算出控制量�(jìn)行控�,控制量輸入和輸出(誤差)之間的�(guān)系在�(shí)域中可用公式表示如下�
公式中e(t)表示誤差、控制器輸入,u(t)是控制器的輸出,kp為比例系�(shù),Ti為積分時(shí)間常�(shù),Td為微分時(shí)間常�(shù)。圖2為系�(tǒng)流量PID閉環(huán)�(diào)節(jié)�(jié)�(gòu)�。在生產(chǎn)過程�(jìn)行自�(dòng)�(diào)節(jié)�(shí),以主料成分的流量計(jì)量為依據(jù),根�(jù)生產(chǎn)工藝要求通過上位�(jī)�(shè)定出總流量及�、輔料配比參�(shù),按配方比例摻雜其余輔料。流量計(jì)量控制是�(jì)量偏差與變頻�(diào)速的�(jié)合,具有�(jié)�(gòu)�(jiǎn)�、穩(wěn)定性好、工作可靠和�(diào)整方便等�(yōu)�(diǎn)�
�(dāng)自動(dòng)配料系統(tǒng))開始工作�(shí),啟�(dòng)配料生產(chǎn)�。首先系�(tǒng)程序�(jìn)行初始化,通過上位�(jī)或觸摸屏�(shè)置配料配比,檢查料斗有無物料。若無物�,向料斗送料,啟�(dòng)配料生產(chǎn)線,由電子皮帶秤�(jìn)行稱重并�(shí)�(shí)�(jì)�,CPU�(jì)算得�(shí)�(shí)流量及累�(jì)流量。若�(shè)定流量與�(shí)際流量有偏差,調(diào)節(jié)器根�(jù)系統(tǒng)控制要求比較�(shè)定值與�(shí)際流量的偏差,經(jīng)PID�(diào)節(jié)改變輸出信號(hào)以控制變頻器�(duì)輸送電�(jī)的速度�(diào)節(jié),從而實(shí)�(xiàn)恒流量控�。根�(jù)配比各輔料同�(shí)混合�(jì)�,并按配方工藝要求添�。系�(tǒng)主程序控制流程如圖:
自動(dòng)配料系統(tǒng))中主、輔料秤由可編程控制器(PLC)和上位�(jī)�(shí)�(xiàn)兩級(jí)控制?,F(xiàn)�1#�4#四臺(tái)電子皮帶秤的PLC控制分析為例,每一電子皮帶秤有一�(tái)皮帶�(qū)�(dòng)電機(jī),兩�(gè)料位傳感器,一�(gè)速度傳感�,一�(gè)稱重傳感器,一�(tái)變頻�,它們構(gòu)成了被控�(duì)�。電�(dòng)�(jī)的啟、停由開�(guān)量控�,PLC�(shù)字量輸出信號(hào)作為變頻器的控制端輸入信�(hào),經(jīng)變頻器調(diào)制輸出高頻脈沖給皮帶�(qū)�(dòng)電機(jī)。料位傳感器檢測(cè)料斗有無物料,速度傳感器測(cè)量電�(jī)的轉(zhuǎn)�。系�(tǒng)需8�(gè)�(shù)字量輸入信號(hào)�25�(gè)開關(guān)量輸入信�(hào)�24�(gè)開關(guān)量輸出信�(hào),I/O�(diǎn)總數(shù)量為57。I/O�(diǎn)�(shù)量和類型如表1所��
公司的SIMATICS7-/300,屬于模塊化小型PLC系統(tǒng),各種單�(dú)的模塊之間可�(jìn)行廣泛組合構(gòu)成不同要求的系統(tǒng)�
根據(jù)系統(tǒng)被控�(duì)象的I/O�(diǎn)�(shù)以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮,選用SIEMENS公司S7-300系列PLC的CPU315-2DP。CPU315-2DP是帶�(xiàn)�(chǎng)總線(PROFIBUS)SINECL2-DP接口的CPU模板,具�48KB的RAM�80KB的裝載存�(chǔ)�,可用存�(chǔ)卡擴(kuò)充裝載存�(chǔ)容量大到512KB,大可擴(kuò)�1024�(diǎn)�(shù)字量�128�(gè)模擬�。根�(jù)�(tǒng)�(jì)出的I/O�(diǎn)�(shù)選擇一�(gè)直流32�(diǎn)和一�(gè)16�(diǎn)的SM321�(shù)字量輸入模塊和一�(gè)32�(diǎn)SM322繼電器輸出模塊�
3.2變頻器選型及其功能設(shè)�
三菱公司提供了FR-A540系列變頻器與該公司的�(biāo)�(zhǔn)電機(jī)相匹配時(shí)的技�(shù)參數(shù)。采用三菱的�(biāo)�(zhǔn)電機(jī)�1#皮帶�(jī)額定功率2.2KW�2�4#皮帶�(jī)額定功率�0.4KW,額定電�380V,額定電�5A,轉(zhuǎn)�1420r/min,調(diào)速范�120�1200r/min。三菱FR-A540變頻器自帶有PID�(diào)節(jié)功能,根�(jù)自動(dòng)配料系統(tǒng)生產(chǎn)工藝要求�(jìn)行PID控制,需要檢�(cè)�(shè)定的部分參數(shù)�(shè)定如下:
� Pr.1=50 Hz� Pr.2= 5 Hz,本系統(tǒng)Pr.18=120 Hz不變�
� Pr.19=9999,與電源電壓相同
� Pr.7=2s,加速時(shí)間(7.5K以下出廠�(shè)定�5s�0�3600s/0�360s�
Pr.8=2s,減速時(shí)間(7.5K以下出廠�(shè)定�5s�0�3600s/0�360s�
� Pr.9 由電�(jī)額定值決�
� Pr.14=0,適用恒�(zhuǎn)矩負(fù)�
� Pr.79=3,外�/PU組合操作模式
� Pr.183=8,實(shí)�(xiàn)RT開關(guān)=REX開關(guān)
� Pr.128、Pr.129、Pr.130、Pr.131、Pr.132 、Pr.133、Pr.134根據(jù)�(xiàn)�(chǎng)PID�(diào)節(jié)具體要求來設(shè)定�
STEP7是西門子的S7-300系列PLC所用的編程語言,它是一種可�(yùn)行于通用微機(jī)�,在WINDOWS�(huán)境下�(jìn)行編程的語言。通過STEP7編程軟件,不僅可以非常方便地使用梯形圖和語句表等形式�(jìn)行離線編�,并通過�(zhuǎn)接電纜可直接送入PLC的內(nèi)存中�(zhí)�,而且在調(diào)試運(yùn)行時(shí),還可在線監(jiān)視程序中各�(gè)輸入輸出或狀�(tài)�(diǎn)的通斷情況,甚至�(jìn)行在線修改程序中變量的值,給調(diào)試工作也帶來極大的方��
STEP7將用戶程序分成不同的類型�。程序塊分為兩大類:系統(tǒng)塊和用戶�。用戶塊包括:OB=組織�,F(xiàn)B=功能塊,F(xiàn)C=功能,DB=�(shù)�(jù)�。主程序可以放入“組織塊”(OB)中,而子程序可以放入“功能塊”(FB或FC)中�
在本系統(tǒng)�,PLC的主要任�(wù)是接受外部開�(guān)信號(hào)(按�、繼電器觸點(diǎn))和傳感器產(chǎn)生的�(shù)字信�(hào)的輸�,判斷當(dāng)前的系統(tǒng)狀�(tài)以及輸出信號(hào)去控制接觸器、繼電器、電磁閥等器件,以完成相�(yīng)的控制任�(wù)。除此之�,另一�(gè)重要的任�(wù)就是接受工控�(jī)(上位機(jī))的控制命令,以�(jìn)行自�(dòng)配料控制�
自動(dòng)配料程序共有OB1及FC1至FC6�7�(gè)“塊�。OB1是主程序,通過6�(gè)“CALL”調(diào)用語�,依次調(diào)用FC1至FC6等功能模塊,�(dá)到組織整�(gè)程序的目�。程序中6�(gè)功能塊的任務(wù)分配如下所示:
FCl�(fù)�(zé)系統(tǒng)開始�(yùn)行以及運(yùn)行方式的�(shè)�;FC2�(fù)�(zé)�(duì)系統(tǒng)的停�;
FC3�(fù)�(zé)�(jì)量泵和計(jì)量泵配比控制;FC4�(fù)�(zé)故障、事故處理控�;
FC5�(fù)�(zé)�(duì)變頻器的控制;FC6�(fù)�(zé)指示燈的顯示控制�
�(jiān)控功能:�(duì)皮帶稱配料過程的瞬時(shí)流量、日累計(jì)、月累計(jì)、年累計(jì)等參�(shù)�(jìn)行檢�(cè)和監(jiān)��
畫面顯示:通過�(jì)算機(jī)顯示器可顯示配料過程中有�(guān)控制參數(shù)的運(yùn)行狀況,以及顯示�(shí)�(shí)配料曲線和表��
打印管理:可隨時(shí)打印配料�(bào)�,以便保存和查詢�
通訊功能:工控機(jī)與PLC和儀表之間�(jìn)行可�(jìn)行雙向數(shù)�(jù)及信息交��
�(shù)�(jù)處理:配料系�(tǒng)可自�(dòng)�(duì)采集的信�(hào)�(jìn)行運(yùn)算處�,并輸出到相�(yīng)的控制量�
控制功能:根�(jù)操作前相�(yīng)的設(shè)定值,自動(dòng)控制�(shè)備的正常�(yùn)�,包括PID�(diào)節(jié)�
�(bào)警功能:上位�(jī)以畫面方式和聲光信號(hào)方式�(duì)各種參數(shù)超限或設(shè)備狀�(tài)異常�(jìn)行報(bào)警�
配料系統(tǒng)�(jié)�(gòu)是怎樣��
本配料系�(tǒng)由一套PLC配料系統(tǒng)和一套上位機(jī)�(jiān)控配料系�(tǒng)組成。PLC配料系統(tǒng)由碩人時(shí)代STEC系列控制器和儀表及通訊電纜組成,STEC控制器之間用 以太�(wǎng)通訊,控制器還提供RS232、RS485接口和ADSL、GPRS、CDMA、光纖等通訊,上位機(jī)�(jiān)控配料系�(tǒng)采用 Windows操作配料系統(tǒng),安裝碩人時(shí)代SRDev2.0編程軟件及HOMS5.0組態(tài)軟件�