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技术论坛可编程控制器分布式自动配料系统的研究

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可编程控制器分布式自动配料系统的研究2022-04-28
介绍
在化工、石化、制药等领域,许多生产过程都需要配料,即准确定量地将物料加入指定的反应釜中。目前,在一些配料过程中,企业仍然使用纯手工或大部分手工操作来完成:①操作者首先根据经验控制加入计量罐的物料量,然后将计量罐中的所有物料转移到指定的反应釜中,实现更精确的批量加料。(2)操作人员首先用反应釜称量一定量的物料,最后人工将反应釜中的物料倒入指定的反应釜中,实现批量加料。使用这些方法不仅工作效率低,而且操作人员在第二种方法下可能接触到有毒物质,从而造成安全隐患。
随着市场竞争的日益激烈,企业迫切希望通过提高自动化水平来提高生产效率和产品质量。同时,自动化水平的提高也可以消除运行中的安全隐患,自动配料控制系统的使用是提高自动化水平的有效手段之一。本文以浙江中央控制自动化仪表有限公司生产的u6-200集成PLC为控制终端,对自动配料过程进行自动控制和监控。上位机系统通过有线或无线通信形成配料系统的网络化监控,从而形成一个集管理和控制于一体的分布式自动配料系统,提高生产效率,节能降耗。
2自动配料系统的组成和控制流程自动配料控制过程是一个多输入多输出系统。所有配料生产线严格协调生产,及时、准确地监控料位和流量。该系统由U6-200和电子皮带秤组成,构成计算机控制网络。通过连接现场仪表、变频器等智能化程度更高、处理速度更快的设备,系统能够实现以下功能:在自动配料生产过程中,主料和辅料按一定比例匹配,电子皮带秤用于计量皮带机输送的物料。U6-200主要负责输送设备和称重过程的实时控制,完成系统故障检测、显示和报警,并向变频器输出信号以调节带式输送机的转速。它也是上位机系统的中心,为分布式访问提供数据。自动配料系统启动后,皮带驱动电机开始旋转。U6-200根据当前流速控制电机转速。料仓中的物料落在皮带上,由皮带输送称重,在U6-200上显示当前流量值,并根据设定值进行自动控制。通过改变变频器的频率设定值,改变电机的转速,设定值与转速之差逐渐减小,完成自动配料过程。在实际流量控制中,采用U6-200系统内置的专家PID控制算法,根据流量偏差和偏差变化趋势计算控制量进行控制。其基本算法仍然是工业控制中广泛使用的PID控制策略。这种控制策略是准确的通过调试确定了关键点、时间点和时间点。然而,由于致动器的滞后,例如泵的速度或皮带运动的滞后,经常会出现误差。因此,为了有效地补偿这个误差量,通过考虑误差值e的变化率和用于控制输出停止的提前量来形成专家PID控制策略,从而进一步提高控制系统的性能。为了混合配料,还可以在U6-200上设置辅料的比例参数,辅料可以按照配方比例混合。然后,通过通信,为每次分配将相关参数传输到上位机系统。
材料系统之间的协作。采用这种控制具有结构简单、稳定性好、运行可靠、调节方便的优点。
3系统控制实施
U6-200集成可编程控制器是浙江中央控制自动化仪表有限公司生产的多回路控制器,采用工业32位ARM7微处理器和7英寸触摸屏,集测量、显示于一体
显示、记录、控制、报警、通讯、计算等功能可以实现单回路控制、串级控制、量程分割控制、比值控制、程序曲线控制、批量控制等多种控制方案。
在各种工业控制领域都有成功的应用案例。通过其灵活的表达式编程功能和内部功能模块,上述过程可以在控制器内部方便地实现。典型系统的总体设计如图1所示。系统启动后,U6控制器转换重量信号,获得物料流量信号,驱动电机旋转。结合内部累计计算模块,累计金额可以根据惯性进行计算和添加
原则上,关闭电机的值可以在允许的精度范围内调整。同时,内部控制模块用于控制瞬时流量。同时,过程中的异常报警和联锁保护信号也受到控制。
设定的进给值可以在控制器的设定值窗口中改变,并与控制器外围的启动按钮相匹配,确保操作简单可靠。同时,系统兼具自动控制功能和手动功能。必要时,操作员可以在现场手动打开和关闭阀门。最后,系统将自动记录和显示各种数据,如阀门位置状态、进料量、物料流量等。并且可以打印出报告或者根据需要将其发送到上位机进行统计分析。
4上位机系统
为了形成一个集成的管控系统,满足企业内部分布式访问和控制的需求,可以传输各配料系统本地控制的相关数据,利用上位机平台提供基于网络的分布式访问系统,数据可以与公司的企业资源规划系统共享,提供企业管理能力。上位机系统构成了一个有效的远程数据采集、配方数据分发和远程控制的监控数据采集平台
系统,网页访问等功能,为各部门共享数据提供方便,并可根据需要开发各种类型的报表,方便统计分析。1)通信网络
通信网络是连接监控中心和各控制站的桥梁,承载数据通信功能。通信系统分为无线(GPRS)、有线(ADSL VPN)或专用网络光纤接入。GPRS通信模式: GPRS——通用分组传输服务(GeneralPacketRadioService)的简称,是一种可用于GSM手机用户的移动数据服务。使用这种通信模式,需要一个GSM电话卡、一个GPRS DTU和一个GPRS DTU数据中心来启用GPRS流量功能。这种通信方法的优点是无线传输无需布线,缺点是传输效率和数量有限。
:是家庭常用的拨号上网方式。虚拟专用网络(VPN)是指在公共网络上建立专用网络
使用网络技术。它之所以被称为虚拟网络,主要是因为整个虚拟专用网络的任意两个节点之间的连接不具有传统专用网所需的端到端物理链路,而是基于公共网络服务提供商提供的网络平台,例如通过互联网的逻辑网络,并且用户数据在逻辑链路中传输。虚拟专用网(VPN)属于远程接入技术,就是简单地利用公共网络链路建立一个专用网络,使监控中心和控制站形成一个虚拟专用网。专用网络光纤接入:直接在监控中心和每个控制站中铺设光纤,并将光纤直接连接到操作员的交换机,从而监控中心和控制站形成物理专用网络。可以根据每个站点的具体情况灵活选择通信模式。
2)网络系统
监控中心的网络系统是中央控制站。其重要功能是通过上位机监控软件监控整个控制站的控制、运行参数、总配料和总循环流量。同时也将是全部
控制台的参数信息上传到管理层,即管理层浏览的图片和各种图表由中央控制台的上位机监控软件以网页的形式发布。只要输入相关的IP地址,管理层就可以浏览中央控制站中上位机的每个监控画面。上位机监控软件采用B/S模式。管理层领导可以通过内部网或互联网点击工业工程浏览器实时浏览数据、打印报告和分析。便于管理层观察所有生产数据和曲线图,及时有效地了解现场情况。上位机监控软件可以根据规则采集实时数据
传输到关系数据,然后保存到关系数据库,为管理软件提供实时、准确的数据支持。同时InscanRTN软件设计有开放的数据接口,可以与独立编写的算法软件交互。结论
上述系统已初步应用于我厂化肥生产车间。参数测量存储完成后,自动配料控制系统控制效果明显,不仅控制精度高,而且操作简单可靠,控制效果令人满意,计量精度始终保持在5‰以内。另外,由于上位机监控网络方便,可以在控制室进行远程控制,降低了劳动强度,提高了操作效率,实现了量化管理的突破。本文的创新之处在于:自动配料系统采用U6-200控制方案,具有功能强大、方便灵活、可靠性高、成本低、易于维护等优点。它大大提高了配料精度,方便了计量的网络分布式访问和控制,实现了网络化生产管理,提高了经济效益。


 
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