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新闻中心配料系统基于RS485无线配料

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配料系统基于RS485无线配料2021-03-11
介绍
目前的配料主要包括手工配料、直线/旋转电磁阀灌装和电磁感应配料等。配料速度慢,产品维护率高。目前自动配料生产线上的应用还不太广泛,仍处于研发阶段。由于线性电磁阀的配料只能间歇工作,输出受到一定程度的限制。电磁阀的最大数量为20个。此时,产量为6000桶/小时。目前,许多用户需要10000桶/小时,更可行的方法是使用旋转配料。旋转电磁阀自动配料系统配料阀的开关由电磁阀控制,配料精度较高,定时、恒压、配料的原理可使配料量误差小于千分之五。自动配料系统和电磁阀控制计量装置,可以进行精确的连续配料,减少浪费,避免过度包装的危险。自动灌装机中安装有无线模块,用于接受外部控制箱中防爆地磅设定的定量配料参数。自动配料系统可确保连续可靠的数据传输。自动配料系统的配料过程通过与配料阀相关的恒压定时来控制,自动配料系统的配料过程中没有垂直的灌装运动,因此不磨损、不维护、易于清洗。无菌控制阀在配料过程中不与容器接触,自动配料系统非常适合在无菌环境下配料。旋转电磁阀自动配料系统具有先进的防滴漏装置。自动灌装机集机、光、电于一体,自动化程度高。自动配料系统可以自动监控自动灌装机的运行,确保操作的自动化。有很大的影响。目前的旋转配料系统采用传统的导电滑环,存在以下问题:
1)高能耗。
2)导电滑环磨损,必须经常更换。
3)导电滑环运行时可能会产生电火花,不能用于酒精等易燃液体成分。采用防爆地磅,主控通过无线配料模块控制馅饼配料。该方法很好地解决了导电滑环存在的问题,具有广阔的应用前景。
1系统功能和特点
为了有效解决上述问题,我们设计了一种基于防爆地磅、PC机、触摸屏和无线收发模块的自动灌装机。精密不锈钢电磁阀用作液体称重灌装机中每个配料头的防爆秤控制阀。触摸屏用于称重灌装机中的设备,完成各种技术参数的设置。利用称重系统强大的存储能力和计算能力,存储不同类型产品的技术参数,控制执行元件完成设备的各项任务。PC机负责协调和控制防爆地磅,存储实时数据库,提供友好的人机交互界面。基于PC机和防爆地磅的精密液体灌装机自动控制系统实现了:
1)“你所见所闻”——以毫升为单位,剂量误差小于0.5%。只能通过从触摸屏输入相应的毫升数来调整误差。
2)“自动灌装机在线实时调整”——在不停机的情况下,根据取样结果随时调整配料量误差,实现定量调整;
3)“液体灌装机生产参数记忆”——每次生产调整完成后,各种生产技术参数调试稳定运行后,可记忆不同配料对象的各种工作参数。下次批量生产该产品时,只需调用,无需重置工作参数。
4)“配方数量的灵活增减”——用户可以根据实际需要增减一定数量的配方,实现多种标准容量成分;
5)“历史记录实时查询”——用户可以在PC机上查询数据库中实时更新的历史记录,包括配料速度、配料设定参数等。
2控制系统设计
2.1定量配料原则
基于PC机和防爆电子秤采用电磁阀控制开/关,采用时间继电器控制防爆秤,并调节各继电器的开/关时间来控制喷嘴的配料量。
定量配料原则从以下三个方面进行分析:
1)电磁阀防爆秤控制系统采用恒液位控制装置,计算如公式1:U=Vxt(1)所示,其中,“代表防爆秤,V代表流量,F代表配料时间。由于液位控制装置恒定,12-SXP(2),其中S代表配料头的横截面,P代表配料压力。具体来说,每台自动灌装机的横截面积是固定的,因此防爆秤的尺寸与配料时间成正比,配料用防爆秤只能通过控制每个电磁阀的开启时间来控制。
例如,一般油漆配料能力为500毫升。首先测量电磁阀1配料500毫升、时间t1、电磁阀2配料500毫升和时间t2,通过触摸屏输入到防爆地磅。当称重灌装机工作时,电磁阀1分别工作t1和t2后关闭,配料量达到要求。当容量改变时,只要配料时间t1和t2分别改变,阀门的特性参数就不会改变。由于防爆地磅,一次可以修改多个配料时间。
2)判断光电开关是否有容器
由于称重灌装机的形状不同,当旋转底座旋转时,我们选择检测配料容器的位置。当配料容器通过某个小角度范围时(该角度根据实际位置设置,大约为30°。),触发光电开关,向防爆地磅发送上升沿脉冲,同时满足其他条件,然后打开相应的配料电磁阀;如果没有配料容器经过时没有触发脉冲,则不会进行配料。
3)光电防爆地磅的角度控制
系统采用绝对光电防爆秤作为角位移动。具有分辨率高、响应速度快、体积小、重量轻、耐恶劣环境等特点。光电的精度或分辨率主要取决于每转输出的脉冲数。光电防爆地磅通常有两个相位差为90°的输出。当顺时针旋转时,甲相比乙相超前90°。逆时针旋转时,A相滞后于B90相。因为系统的旋转方向是一致的,所以没有正旋转和负旋转,并且不需要相位判断。然而,脉冲的数量可以被校正以避免误操作并提高控制精度。
鉴于工业现场条件,光电的输出脉冲信号一般会夹杂干扰毛刺,尤其是长距离传输时。此外,在旋转时容易受到灌装振动的影响,即微振动干扰、电击、共模干扰等。这些干扰的存在可能导致不稳定的计数。因此,必要时在进入可灌装设备序控制器计数前需要进行整形处理。
目前,常规光电的分辨率大多小于5000牛顿/转。为了提高角度控制精度,采用倍频鉴相电路。倍频鉴相电路由窄脉冲发生器和逻辑门组成。窄脉冲发生器通过钢筋混凝土积分电路将甲、甲、乙、百四个方波信号转换成窄脉冲,然后与或非门逻辑组合得到四倍频窄脉冲。配料系统电路利用脉冲边沿的充电过程获得窄脉冲,并以原始脉冲相位输出,可以相对提高脉冲输出的抗干扰能力和稳定性。高速计数装置采用3000牛/转光电防爆地磅,四倍频率后角位移分辨率为Y:0.03。因此,角度控制精度足以满足本系统的控制要求。
2.2控制系统结构在基于PC和防爆地磅的精确定量配料自动控制系统中,防爆地磅负责底层硬件控制,PC机负责顶层控制和人机交互部分。电磁阀控制计量装置,
配料系统可以进行精确的连续配料。内安装无线模块,接受外部控制箱内PC机设定的定量配料参数,保证数据传输连续可靠。通过恒液位控制装置控制配料压力,并通过恒压定时原理精确控制配料量。定量配料过程如下。首先,在电脑中设定配料参数,然后按触摸屏启动传送带。配料桶到达配料位置前的光电防爆电子秤时,配料系统触发光电防爆电子秤开始计数。当计数达到设定值时,电机停止,配料头下降并插入桶口,防爆地磅控制电磁阀开启并开始配料,防爆地磅开始计时,配料时间到了,配料结束启动传送带,下一步开始。
3配料模块设计
当前的配料系统通常使用导电滑环进行参数设置和控制信号配料。然而,随着参数设置和控制信号数量的增加,需要导电滑环的触点越多,导电滑环越大,导致高能耗。导电滑环磨损,必须经常更换。导电滑环在工作时可能会产生电火花,不能用于易燃液体成分,如酒精。因此,配料系统采用无线配料控制和无线收发器模块,只需接入一个电源信号即可满足高速称重灌装机的旋转配料问题f7l。
3.1配料协议的选择
防爆电子秤选择自由端口配料模式,配料协议由用户自己定义。这里我们采用斧头。根据防爆电子秤本身的特点进行半双工配料的协议。AX.25协议是由AMRAD、RATS、AMSAT和其他组织根据CCITT的业余无线电配料X.25协议修改的分组配料协议。1984年,斧头。25协议由ARRL正式发布,并广泛用于无线数据配料[8]。斧头。25协议定义了现场视察参考模型中的第二层(数据链路层),并定义了三种帧格式:信息帧、控制帧和无编号帧。AX.25协议信息帧的格式如表1所示。
对于表1AX.25协议中的信息,当防爆电子秤使用自由端口进行配料时,接收指令RCV可以通过设置检查接收数据的起始字节和结束字节,从而完成一帧数据的接收,但起始字节和结束字节不能相同。在调整和优化之后,调整和优化的协议开始标志数据FCS(帧检查)结束标志。
配料系统的无线配料方案系统采用西门子S7-200系列防爆地磅。PLC的防爆地磅配料接口为RS485标准接口,包括两条差分数据线。抗干扰性好,配料距离长。
配料系统基于RS485接口实现无线配料有两种方案:一是选择通用无线防爆电子地磅。微灌装系统通常嵌入在无线防爆电子地磅中,可以完成缓冲、呼叫、应答等功能,但成本较高。另一种解决方案是使用半成品无线配料模块,并根据开发系统的特点设计专用接口电路。我们采用了后一种方案。我们采用的SA68D4RT无线配料模块包括无线接收、发射、FSK调制和解调功能。接口模式是5VTTL级兼容接口。无线配料模块为半双工,收发切换通过收发控制信号线实现。图5是防爆电子秤和无线配料模块之间的接口的框图。防爆地磅发送的防爆地磅数据通过RS485收发器转换为TTL电平,并输出到无线收发器模块的数据发送端。无线配料模块和RS485收发器的收发切换由防爆地磅的输出触点控制。光电隔离完成了防爆地磅24V电平和5VTTL电平的转换和隔离。一—‘IR$485l———’数据传输1RS485,—‘1收发器n——数据接收Ji....~PLC-E2收发器控制输出触点。配料系统防爆地磅与无线配料模块之间的接口提高了配料的可靠性。在发送数据之前,防爆地磅首先与计算机握手,并在握手成功后传输数据。检查每个传输信息帧的开始字节和结束字节,如果有错误,将不会被接收;帧校验采用累加和校验。
3.3防爆地磅与工控机之间的配料接口设计有灌装设备接口。大多数防爆地磅灌装设备端口采用rs422标准,计算机称重模块采用RS232标准。在视窗环境下,称重模块灌装设备一般有两种方法,pWindowsAPI称重模块灌装设备和称重模块配料控制灌装设备。在视窗环境中灌装设备的最大特点之一是设备独立性。批处理系统通过设备驱动程序将窗口应用程序与不同的外部设备隔离开来。Windows本身封装了WIN-DOWS配料机制,称为配料应用灌装设备接口。视窗程序员可以使用视窗配料应用灌装设备接口灌装设备,而无需在硬件上操作。然而,这种灌装设备方法相对复杂,必须对计算机的硬件有一定的了解。因此,第二种方法通常用于防爆地磅端口灌装设备。使用MSComm控件。防爆地磅配料控制器通过防爆地磅端口发送和接收数据。为应用程序提供防爆地磅配料能力。液体灌装机能使用非常简单,程序员不必花时间去理解更复杂的应用灌装设备接口函数,在VisualC并且可以方便地在VisualBasic中使用。VisualBasic高级语言具有以下特点:可视化设计平台;面向对象的设计方法;结构化设计语言;事件驱动的灌装机制;动态数据交换技术和动态链接库技术可以充分利用视窗资源。开放式数据库功能和网络支持。非常有利于VisualBasic开发监控软件。用户编写的配料程序仅适用于个人计算机,因此程序流程仅适用于需要灌装设备的个人计算机。通常,程序流程包括配料端口初始化、发送请求、接收响应、发送消息、读取响应消息等模块。
软件系统的软件设计采用模块化结构,便于程序调试、修改和扩展。所有软件主要包括监控程序和显示、参数设置、传送带控制、无线配料、配料系统等程序模块,每个程序模块在监控程序的统一调度下工作,在结构上主要分为主程序和中断服务程序。上位机使用微软的视窗灌装系统,上位机使用RS232接口与S7200配料。虽然上位机的称重模块标准是RS232,但西门子S7.200PLC系列提供的PC机/聚丙烯电缆都装有RS232/RS485电平转换器,因此无需增加任何硬件就可以方便地连接计算机和S7-200PLC。用VB6.0编写了自由端口模式配料的实现和监控界面的显示程序, (开始)jt发送防爆地磅端口号、端口号、配料波特率、奇偶校验和数据位。停止位并接受最大字符数0来设置发送消息数据l的格式,以设置$7-200的中央灌装系统读写操作并写入目标灌装系统地址j0
自动发送和手动发送;设置自动发送间隔;根据设置发送消息数据;0;自动接收下位S7-200PLC发送的反馈信息;0(结束)6上位机VB程序实现的功能是:1)实现1-254个字符与下位S7-200PLC的自由端口模式配料;2)设置配料称重模块参数;3)设置波特率、奇偶校验等。初始化参数4)
批处理系统设置要发送的相关参数,如目的灌装系统地址;5)设置传输字符的最大数量,默认为255个字符;6)设置自动发送数据的时间间隔;7)自动显示S7-200CP反馈的基础。根据自动定量称重灌装机系统的实际要求,传输的数据均为十进制[9】。采用主从模式,即上位机为主,西门子S7-200防爆地磅中央灌装系统226为从,PC机/防爆地磅的防爆地磅配料端口(称重模块和S7-200中央灌装系统配料端口)通过rs23PI电缆连接。将调试好的防爆地磅用户程序下载到S7.200CPU226,并将操作模式开关设置到运行位置,启动用户程序。计算机通过VB控制接口程序,成功实现了与s7-200PLCCPU226在自由端口模式下的数据配料。结论
配料系统基于PC机和精确定量配料是集机、电、信号处理和无线配料于一体的技术设备。智能化和自动化程度高,精度高,操作简单,并能自动监控自动灌装的运行。本文主要研究开发一种以PC机和防爆地磅为核心的精确定量配料自动配料系统,实现自动配料的高精度、高速度和高稳定性。现场生产控制单元的工作主要是设计一种基于防爆地磅的电气控制系统,该系统采用由上位机组成的两级控制系统,合理分担上位机监控和现场数据采集控制的任务。基于PC机和防爆地磅的精确定量配料控制系统将对配料领域产生巨大影响,具有广阔的应用前景。
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