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行業動態發布

可編程控制器在配料稱重控制系統中的應用

文字:[大][中][小] 2021-4-12    瀏覽次數:1873    


 配料稱重控制系統是將兩種或兩種以上的物料按一定重量比自動定量加入攪拌機,然后達到預定要求后自動收獲的過程。該系統廣泛應用于化工、制藥、飼料、建材、冶金等行業對配料混合過程的控制。與傳統的繼電器觸點裝置相比,可編程控制器具有體積小、抗干擾能力強、可靠性高等優點;然而,PLC在數據處理和顯示功能上也存在一些不足。如果用89C51單片機完成數據采集和處理,雖然體積小,但便于提高處理精度,降低成本,而且通過硬件接口方便數據輸出和管理。選擇SIMATIC  OP07操作面板作為人機界面,而不是傳統的顯示器,將大大降低系統設計成本,取代TD200文本顯示器,將使PLC與顯示器之間的界面編程更加簡單,增強顯示功能。介紹了某輕工機械廠發泡包裝材料生產中配料稱重控制系統的硬件組成、功能設計和程序實現。
           
  2系統組成和主要功能

  2.1系統組成原理

  整個配料稱重系統由攪拌倉、儲罐、稱重傳感器、液位計、西門子PLC226、單片機89C51、西門子OP07和幾個控制閥組成,分為機械和控制兩部分。機械部分示意圖如圖1所示,由三部分組成:山地料倉、稱重料斗和攪拌機。進料倉由電機驅動,將物料送到稱重料斗。稱重料斗支撐在稱重傳感器上。由山體傳感器和發射器產生的代表重量的電信號經過信號放大模塊后由單片機采集。當達到預定重量時,可編程控制器驅動電機打開稱重料斗門,物料進入攪拌機。同時,攪拌電機啟動。混合一段時間后,卸料口打開,將物料卸出。控制系統的組成框圖如圖2所示。稱重傳感器的信號經信號放大模塊處理后,其重量變為4-20mA的標準信號,由單片機處理,通過串行通信傳輸給PLC。可編程控制器將接收到的數據發送到OP07,以供操作員監控顯示。另一方面,單片機也可以將數據發送到微型打印機進行打印輸出。當需要攪拌配料時,用戶按下自動鍵,PLC啟動進料閥,將所需的物料(包括本系統中的三種物料)按一定比例依次加入攪拌倉。同時,PLC監控液位計發出的脈沖信號,確定料倉內物料的位置,從而控制進料閥的開關;加料完成后,根據預設的攪拌延時時間,PLC啟動攪拌電機,保證物料在攪拌倉內充分攪拌,完成攪拌操作。然后進入出料、壓料階段,PLC控制山料閥動作,將物料從攪拌倉輸出,壓入儲罐,完成一個周期的自動配料控制過程。梅特勒-托利多稱重傳感器用于稱重,PT350C信號放大模塊用于信號放大。OP07是西門公司推出的操作面板,通過密封鍵盤提供操作和過程監控。支持文字和圖形顯示,其主要特點有:(1)靈活的集成接口,可以通過各種方式連接不同的PLCs(2) LCD顯示,背光LED。顯示4行,每行20個字符,行高8mm(3) 22個字符鍵、8個自定義軟鍵和3種在線語言;(4)體積小,有堅固的塑料外殼,在加膜前鋪好;(5)使用SIMATICProcool/Lite配置。與傳統的TD200文本顯示相比,OP07具有更好的顯示功能和更方便的在線配置模式。在控制過程中,OP07主要用于顯示當前物料號的配方號、配料號和理論重量。在手動工作模式下,用戶可以通過操作面板輸入或修改公式,2.2主要控制功能的設計

  (1)斷電保護功能:如果充電時斷電,應保護好現場。一旦來電,應顯示提示屏幕以等待按鈕。如果是停止按鈕,斷電保護狀態將被清除,返回初始工作狀態;如果是暫停按鈕,斷電時恢復工作狀態,繼續工作;(2)設置“白色”和“手動”兩種工作模式:“手動”工作是獨立完成某個控制環節,如“加料”、“攪拌”、“出料”。允許用“暫停/繼續”鍵暫停,并允許在暫停狀態下修改參數;“自動”操作是完成一個完整的循環控制循環,包括進料、攪拌、出料等環節。“自動”操作時,只允許“暫停/繼續”鍵有效,所有“手動”鍵無效,參數可稍加修改;(3)具有立即停止功能:當“停止”鍵有效時,在任何控制過程中都會停止并返回重量顯示狀態;(4)調零功能:在稱重狀態下按下“調零”鍵,使最大顯示值歸零,如果超出調零范圍,可以調零并顯示誤差信息;(5)去皮功能:在稱重狀態下按“去皮”鍵,將顯示最多的重量扣除為皮重,再次按“去皮”鍵,恢復原來顯示的重量。
        
  3控制系統的可編程控制器編程

  根據上述介紹的控制原理和主要功能設計要求,可以在STEP7 -MICRO/WIN軟件上設計山地系統的PLC監控程序,主要程序流程圖如圖3所示。圖中“復位處理”是指PLC收到單片機發出的“復位”信號后所做的一些處理(詳見下文),“復位”信號用約定的兩字節信息“30H,23H”表示。自動循環控制程序是系統工藝流程的核心,該子程序由單獨進料、單獨攪拌、單獨出料幾個子程序組成。每個子程序的設計思路都差不多。以投料為例,詳細的程序流程如圖4所示。在編程過程中,也要考慮單片機和PLC之間的數據通信。PLC226有RS485接口,單片機采用RS232接口標準。通過PC/PPI電纜作為RS232/RS485適配器,可在PLC和單片機之間建立串行通信模式。RS485是半雙工電氣標準硬件電路。使用PC/PPI電纜時,發送和接收之間必須有一定的時間間隔,這是由電纜本身的切換時間決定的。PLC與MCU的通訊協議如下:山PLC將兩個節的約定信息“31H,23H”發送給MCU,MCU收到約定信息后將五個節的重量數據發送給PLC。在本系統中,可編程控制器發送和接收串行通信的中斷程序如下:(1)將程序發送到列表:

  LD  SMO。O

  M()VB  2。VB800

  MOVB  16#3I。VB801

  MOVB  16#23。VB802

  XMT  VB800.0

  (2)收到節目INTI名單:

  LD  SMO。O

  MOVBSMB2。*VD400

  INCD  VD400

  麻管局VB605

  隆德里納

  =VB605.5

  MOVB  0,VB605

  MOVD  VB600、VD400
        
  4提高系統稱重精度的措施

  系統的精度主要由傳感器和信號放大模塊決定,但系統的向上運行過程是一個動態過程,控制過程中的一些操作會直接影響系統的精度。因此,在軟件中采取了以下措施:(1)在每個配料周期開始時,將預先設定的投料量與實際投料量的差值作為該周期設定的投料量的補償值,以消除各秤投料量的累計誤差;(2)不使用自動調零方法觀察稱重傳感器的工作情況。如果在沒有額外重量的情況下啟動稱重箱后顯示的重量值超過標準重量的30%,應考慮傳感器是否出現故障,是否需要更換;(3)在系統實際工作過程中,由于機械振動設備的磨損、秤體中的灰塵等原因,預緊力會發生變化,零電壓也會發生變化。為了保證測量值的準確性,系統軟件會定期自動測量零電壓,然后在計算中扣除零值。自動測量方法如下:當單片機定時中斷期到了,單片機系統輸出復位信號,傳送給PLC,PLC關閉電機,停止給料,然后控制系統運行一定時間,卸完所有物料后進行測量,將測得的山體零電壓值存儲在臨時存儲區;(4)在投料過程中,當理論投料量與實際投料量之差小于投料提前量時,關閉投料閥,停止投料,靠慣性和閥門關閉后的物流補足理論投料量。如果提前量太大,則通過點動完成(即送料電機由脈沖驅動,每次啟動只送料少量),保證稱重精度。采取上述措施后,系統稱重精度達到3/1000。

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