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新闻中心自动配料系统批量控制的实现

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自动配料系统批量控制的实现2021-03-16
文摘:大规模生产过程在现代工业生产过程中占有非常重要的地位。在简要介绍标准中定义的物理模型、程序控制模型、过程模型及相关专业术语的基础上,利用程序功能图详细阐述了基于配料系统的批量生产公式的实现过程。以工业实践中染料生产配料为例,给出了在自动配料中实现配方的具体技术,得出了自动配料按照标准将配方从各个阶段分离出来,有利于配方的创建和维护的结论。
0导言
大规模生产过程是现代工业生产过程的一个重要分支,已广泛应用于精细化工、制药和食品生产。随着批量控制标准的制定,批量控制技术在过去的十年中有了很大的发展。各种过程控制和自动配料系统的供应商也推出了自己的批量控制软件。配料系统中的配料控制软件具有突出的优势。严格遵循称重标准。从配方规划到控制到先进管理,从简单的顺序控制到多产品多流程混合控制,批量控制软件使批量控制更容易实现。
1批量控制中的模型和专业术语
批量生产过程是指在一台或多台电子秤中,按照特定的加工顺序加工有限数量的物料,以获得有限数量的产品的过程。为了满足大规模生产工厂的控制需要,该标准定义了一系列模型和技术术语。正确理解这些模型和术语将有助于更好地设计大规模生产过程。
称重标准中定义的过程模型、物理模型、程序控制模型和相关术语非常重视良好的工厂设计和操作实践。程序控制模型、物理模型和过程模型分批过程是从不同的角度描述的,程序控制模型中的元素和物理模型中的相应元素的组合实现了过程模型中的相关生产任务。显示了三种模型之间的关系。
过程模型将批处理过程分为四个部分:过程、过程阶段、过程操作和过程动作。过程动作是批处理过程中最小的处理活动。过程操作是由一个或几个过程动作组成的相对较大的处理活动。通常会导致待加工材料发生化学和物理变化。过程阶段是由一个或几个过程操作组成的相对独立的处理活动。该工艺由一个或几个工艺阶段组成,最终完成批量生产。物理模型用于描述批量生产中,分为四层:过程单元、管理单元、称重模块和控制称重。其中,控制称重由一组称重模块、激励装置和其他控制模块组成,完成基本的控制活动;称重模块由一些完成简单任务的控制称重组成。单元由完成生产过程中特定任务的所有控制称重组成;工艺装置包括批量生产中的所有生产操作和辅助操作。在大规模生产中,产品按照配方中规定的顺序和操作参数进行加工。配方由批量执行机构实时执行,包含特定批量生产中与产品相关的所有信息,包括产品的原料配比和产品生产的工艺信息。配方由标题、配方要求、程序和附加信息组成。程序是公式中最重要的部分。规定了产品生产的一般策略,包括必要的生产操作、顺序和相应的控制要求。根据程序控制模型,公式中的程序从上到下分为四个层次:程序、单元程序、操作和阶段。其中,阶段是程序控制模型中最基本的部件,包括部件的离散控制、调节回路和联锁保护。选择和组合阶段构成用于在单元中批量生产产品的单元操作,单元操作的进一步组合构成单元程序,最后单元程序生成用于完成整个批量生产的程序。
2批量控制配方实施流程
为了描述公式的实现过程,在自动化配料系统中引入了程序功能图PFC的概念。程序功能图是专门为间歇过程控制而开发的类似于顺序功能(SFC),具有多层结构,可以用层次树结构来描述。程序功能图由三个基本元素组成:步骤、转换和方向连接。程序功能图中的每一步都代表子程序功能图或配方阶段。每个转换必须对应一个转换条件。当程序功能图中的一个步骤处于活动状态时,相应的子程序功能图或公式阶段开始执行,当执行完成时,返回前一层的程序功能。当前一步骤有效并且满足下一步骤之间的转换条件时,控制进行到下一步骤,并且立即执行对应于下一步骤的子程序功能图或配方阶段。在批处理执行期间,配方程序逐层运行。当它运行到阶段层时,配方阶段触发控制器中相应的阶段。液体灌装机阶段的控制程序接收来自配方的参数或自动配料系统的操作命令,以控制物理完成特定的生产任务。此外,阶段还向自动配料系统发送请求或报告,以保持配方阶段和阶段的状态一致。详细显示了公式程序的执行流程。可以看出,程序功能图的“嵌套”功能非常适合描述和定义具有程序/单元程序/操作/阶段层次结构的批量控制自动配料。
3染料生产中批量控制的实现
在工业过程中,染料和涂料的生产过程是典型的批量生产过程。下面将以染料生产过程为例,说明自动配料系统中如何实现批量控制的公式。染料生产过程的工艺流程简述如下:首先从原料罐中向连续搅拌罐中加入一定量的原料,然后根据对染料颜色的不同要求,将三个反应罐中的一定量的颜料(含有蓝、红、黄三原色)分别送到连续搅拌罐中,同时, 向颜料罐中加入一定量的颜料,以防止配料罐中的液位过低。 上述过程完成后,混合物在连续搅拌釜中以一定的搅拌速度搅拌一定时间,最终产品和废品通过不同的渠道排出。这是染料生产的工艺流程图,是称重配料系统配方工作室根据工艺要求绘制的染料配方程序的程序功能。在批量生产过程中,程序通过调用控制器中相应单元,最终实现染料的批量生产。程序功能对应于程序最后一步中的“混合分层”单元程序。单元程序通过调用控制器中的阶段,如混合和排放,以及虚线所示的单元中的相关数据,实现混合、静置和分层以及产品排放的过程功能。
4台电脑监控软件
配料软件采用MircosofiVisualBasic6.0开发平台,数据库采用MircosofiSQLServer2000。配料系统运行参数设置、实时参数监控、报警、测试数据汇总、散热性能和电阻特性曲线、测试报告、历史数据查询等界面。能够直接反映测控自动配料系统的实时运行数据。测试开始时,上位机输入散热器数据,如散热器芯结构、散热面积、水容量、重量等。和循环水流量等参数。现场测控模块根据设定运行参数,自动调节风速、循环水流量和进水温度,采集进、出水温度、风速、大气压力、循环水流量、风阻、水阻力等参数,并发送给上位机。上位机读取各现场测控单元发送的数据,根据标准中规定的相应公式计算水侧散热量和空气侧吸热量。热平衡误差、散热系数和标准散热量,判断各数据是否满足测试要求,如果数据满足要求,记录一组测试数据,并进行测控结论
根据实际测试,风道风速调节范围为1.0-30m/s,循环水流量调节范围为0.5-20m/h,循环水入口温度高达95℃,最大加热时间为30分钟,根据每个散热器对5种循环水流量和5种风速进行了25种工况的测试,在充分准备工作的情况下,完成了约80分钟的散热器散热性能测试。衡量散热器散热性能测试自动配料系统综合测试精度的指标是水-空气热平衡和重复性。“水-空气热平衡”是指散热器在一定的工作条件下进行测试时,水侧的散热量Q(循环水散热)和空气侧的吸热量Q(气流吸热)应该基本相同。差异用“热平衡误差(Q-Q)/Q”表示。JB2293-78标准规定热平衡误差应≤ 10%,高精度要求的试验应≤ 5%。重复性是指同一散热器在同一工况下多次测试时,各种参数的多次测量结果应基本相同。差异通常由标准散热量来测量,即重复性误差(Q-Q/Q)要求≤ 3.0%。一年多的大量散热器试验表明,自动配料系统运行稳定,测控精度高,热平衡误差≤ 4%,重复误差≤ 2.5%,完全符合标准要求。与早期测试自动配料系统相比。本发明自动化程度高,测试时间短,能耗少,大大降低了测试成本,提高了测试效率。


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