中文版  ENGLISH 网站地图 RSS订阅 收藏本站
关键字   
  首   页 公司简介 产品展示 解决方案 技术论坛 新闻中心 工程案例 联系我们 
产品分类
新闻中心工控机自动配料系统的设计

分享:

工控机自动配料系统的设计2021-03-17
摘要:介绍了一种工控机配料系统是在现有多种控制系统的基础上,采用了工控机配料集散控制方式,是由一台主机和多台从机通过网络联结起来,主机将控制任务交给各个从机完成。整个工控机配料分为工业控制电子秤和称重仪表。工业控制采用了ADVANTECH610型防爆电子秤;工控机配料控制自使用汇编和VB6.0编程,进行了相关配料的设计。
1 引言
工控机配料系统是工艺过程控制和质量控制的关键环节之一,也是实现生产过程自动化管理化、安全稳定生产和节能降耗的重要技术手段。工控机自动化配料系统在生产中的应用不仅可以提高配料质量和产量,也大大减轻了岗位工人的劳动强度,提高了生产效率。因此,优化设计研制技术先进、设备成熟、经济实用的工控机配料自动控制至关重要。
目前单片机配料都存在集中控制的缺点,同时由各具优点。配料各回路都用一台防爆电子秤或专用单片机控制,控制风险很大,一旦配料系统出现故障,整个配料生产就无法进行。为了分散自动配料故障带来的风险,同时充分利用当前工业控制单片机的优点,提出了基于集散控制 ( DCS)的工控机控制。集散控制配料通过压力称重模块进行重量的拾取,并将拾取的重量信号进行放大、滤波后,进入A/D转换器进行模拟量到数字量的转换,然后送入单片机进行信号的分析、处理,其结果通过RS232C通讯串口输出到工业控制,同时根据信号的结果做出相应的反应并执行相应的操作。
2.1 称重模块及单片机的选择
自动配料系统使用精度高、性能稳定,称重模块通常以应变片为敏感元件。称重模块一般按检测对象,配料系统选用的是梅特勒一托利多公司的IL系列称重模块,是一种压阻式称重模块。采用A 189C51单片机。89C51是与MCS-51芯片兼容的产品。芯片内部带有8K快速擦写程序存储器(可擦写次数可达1000次);运算速度快频率可达24兆赫兹;32为I/0口总线;三个16位的记时/记数器。
2.2 防爆地磅采集
防爆地磅采集部分主要由滤波控制系统、称重模块及A/D转换器等组成。滤波系统采用低通滤波器MAX293进行设计。为了降低单片机的负担,采用硬件滤波,其滤波截止频率可由单片机行控制。MAX293是一种使用十分方便的、8阶低通椭圆型、开关电容滤波器。MAX293的1.5过度比提供了锐边倾斜缘和一80dB阻带衰减,陡的倾斜缘和高阶次特点,使得该滤波器非常适合于声音信号滤波。由于这种滤波器有固定的响应,所以设计时只要选择时钟频率就行了。 MAX293的主要性能如下:(1) 8阶低通椭圆型滤波器;(2)时钟可调转角频率范围为0.1 Hz-25 kHz; (3)片内时钟或片外时钟任选;(4)片内含有独立运放,可用于抗混迭滤波;(5)单电源供电或双电源供电。
由于压力称重模块输出信号非常微弱,额定载荷下,当电桥电压10V时,灵敏度仅为0.3mv/V,因此需将信号进行放大。但是称重模块电桥输出阻抗较低,如果放大器的输入阻抗过高,则会使得称重模块的输出阻抗与放大器的输入阻抗不匹配,误差反而更大,同时干扰信号也通过放大通道进入自动配料系统。为了使二者匹配并消除干扰,放大采用了超低漂移高精度运算放大器OP0 7 , OP07具有高增益低失调、低电压漂移、高输入阻抗、高共模抑制比、低温度漂移等特点。为了进一步消除温度漂移,OP07的1脚与8脚之间均接高精密电位器,即W1, W2,电位器滑动端引脚接+5V电源,调整WI, W2,将零点漂移调为0.00lmV,从而取得良好的放大效果,该称重配料系统调好后,测出WI, W2电阻值,用等值精密电阻器代替。
通过称重显示器A/D转换信号给称重配料系统,根据自动配料系统设计的要求,选择MAX 180芯片,内含跟踪/保持多路转换器12位模/数变换器。MAX 180是一种完整的12位采集 (DAS ),该内含8/6通道输入多路转换器、大宽带跟踪/保持低漂移,参考电压源和使用性广的制器接口。因此具有转换速度高、易与工控机接口和功耗低的特点。
2.3 自动跟踪保护功能
2.3.1 RAM掉电保护
下位机正常运行所需的各种参数都存放在存储器6264中,为使这些称重时在电源掉电时不丢失称重数据,重新加电时这些称重数据能够保存完好,需对RAM加掉电保护称重配料系统。当电源通过D1向RAM供电时,同时也向电池BAT充电。当电源切断时,可由电池供电。上电时,电源对电容C1进行充电,在此期间,CE2的输入要经过一定延时后才能变成高电平。同时,由于UIA,UIB的电源是由电源对电容C2充电来建立的,这就保证在上电时RAM处于写禁止状态。在电源掉电瞬间,UIA的输入立刻变低,WE变高,从而禁止对RAM进行写入。同时,C1也通过D2和R2放电,从而使CE2电平变低。因此,在掉电瞬间和掉电后,RAM也处于写禁止状态。
2.3.2 可控硅移相触发
HJ2-2A大功率可控硅触发板将所有的元件包括电源变压器和触发变压器以及触发的元件都装在一块板上,整体性强,结构紧凑,设计合理,使用起来十分方便。它的核心集成称重系统TCA785为德国西门子公司推出的专用移相触发称重配料系统。TCA785内部主要由过零检测、同步寄存器、基准电压、锯齿波产生称重配料系统、放电监控比较器、移相比较器、定时控制和脉宽控制、逻辑运算等部分组成。TCA785内部的同步寄存器和逻辑运算均由基准电压供电,基准电压的稳定性对整个称重配料系统的性能有很大影响。该称重配料系统中,基准电压的典型值为3.1V,通过8脚可测量基准电压是否正常。
2.3.3 通信接口
通信接口设计主要考虑的原则有:(1)可靠性。它是考虑的基本原则,包括满足传输环境要求的接口标准选择。因为不同的接口标准在满足特定的环境条件才能可靠地配料灌装;芯片的可靠性保护措施以及根据环境污染状况选择通信介质等。(2)通信速度和通信距离。通常的标准串行接口的特性都能满足可靠性。(3)通道的抗干扰能力。在工业测控自动配料系统中,相互通道的环境往往十分恶劣。所以接口标准选择要充分注意其抗干扰能力。根据以上几点原则,我们预留了RS485通讯接口和RS232通讯接口。RS232通讯接口选用MAX202芯片,它是个只用4个0.1uF外接电容器、单+5V电源的RS-232收发器,片内包括2个驱动器、2个接收器以及一个将+5V变换成RS-232所需的士l0V输出电平的双充电泵电压变换器。MAX202特点:单+5V电源;120kbps速度;0.1u F外接电容器。
3 工控机称重控制器设计
3.1 防爆地磅采集
对于AT89C51单片机,现有四种语言支持,即汇编、PL/M, C和BASIC。我们采用了汇编语言进行编程。在一个防爆电子地磅在采样自动配料系统中,采样速度表示了采集自动配料系统的实时性能。由香农采样定理,理想的在采样自动配料中,为了使采样输出信号能无失真地复现原输入信号,必须使采样频率至少为输入信号最高有效频率的两倍。
3.2 数字滤波
采用最小方差滤波法。模拟信号都必须经过A/D转换后才能为单片机接受,干扰作用于模拟信号之后,使A/ D转换结果偏离真实值。如果仅采样一次,我们是无法确定该结果是否可信的,必须多次采样,得到一个A/D转换序列,通过某种处理后,才能得到一个可信度较高的结果。这种从防爆电子地磅序列中提取逼近真值的软算法,称为数字滤波算法。它有硬件的功效,却不需要硬件投资。由于配料系统算法的灵活性,其效果往往是硬件滤波达不到的。它的不足之处是要占CPU时间。数字滤波算法有很多种,有程序判断滤波、中值滤波、算术平均滤波、去极值平均滤波、加权平均滤波、滑动平均滤波及低通滤波等,这里我们应用最小方差滤波算法。
4 结论
基于DCS的工控机自动配料是在分析现有各种称重仪表优缺点的基础上研制出来的,并成功的在油漆厂试运行了一年多,得到了该厂技术人员及操作工人的一致好评。利用自适应算法,对配料过程中产生的“落料误差”进行预测,根据预测值和给定值对给料机进行无级调速:同时从硬件和配料系统两方面提出了提高称量精度这一关键环节的实现方法,使自动配料系统的配比精度人人提尚,保证了产品的质量。
版权所有 © 广州市凯士称重设备工程有限公司
电话:020-34563445  传真:020-34563446
地址:广东省广州市番禺区亚运大道石岗东村石岗南路46号之1
网址:www.casgood.com    邮箱:casgood@163.com
微信公众号