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工程案例小型化工厂自动配料系统集成

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小型化工厂自动配料系统集成2021-02-21

研究了小型化工厂的生产需求和工艺流程,并设计了一套适合小型化工厂的配料设施。配料系统集成了三菱FX2N系列PIG、多路巡检控制仪、称重仪表、变送器等设备,并以VB6.0作为开发语言对生产过程进行控制。实践证明,配料系统具有较强的实用性,对一般的自动控制系统具有一定的参考价值。

尽管称重配料系统自动化技术早已引入化工行业,但是出于成本的考虑,很多地方的小型化工厂,至今仍然采用较为传统的生产管理方法,也就是人工称重、投料,用机械装置检测储罐溶剂的液位高度等。虽然,这种称量配料系统生产管理方法大大节约了成本,对于产量不高的工厂而言基本符合其要求,但是,这种方法的生产效率低,生产的产品质量不高,浪费人力资源。为此,很多中小型企业纷纷引入自动化技术来改变其生产管理模式。

自动配料系统小型化工厂的生产需求和工艺流程,利用称重系统集成技术设计了一套自动控制系统,主要包括三个子系统:溶剂液位监测系统、称重系统和自动投料系统,该系统已成功应用。

2系统简介

自动配料系统的生产区大致划分为四个区域:控制室、投料区、分配站和储罐区。控制室主要由计算机和PLC控制器及相关元器件组成。利用压力式液位变送器检测储罐区储罐溶剂的液位高度,检测到的信号传送到智能巡检仪。在智能巡检仪上可以循环显示各路通道的检测值。智能巡检仪通过RS-485的方式与控制室的计算机通信,利用VB6.0开发的监控界面就可以看到各个储罐的液位高度并将其换算为重量显示出来,便于溶剂原料的管理。投料操作在控制室的计算机上进行,当发出投料命令时,气动进料阀自动打开,利用隔膜泵从指定的储罐抽取指定重量的溶剂到指定的计量缸。称重模块将检测到的信号传送到称重仪表,并以重量的形式显示出来。称重模块以Rs一485的通讯方式与计算机通信,这样,不仅可以在计量缸附近看到缸内溶剂的重量,同时在控制室也能监测计量缸内溶剂的存储情况。放料时只需在界面指定某个反应釜便能把溶剂投放到其中。分配站是为方便使用少量溶剂而设置的。当需要使用少量溶剂时,通过自动投料系统直接从储罐抽取溶剂,然后在分配站手动放料即可。

3溶剂液位监测系统

3.1溶剂重量的计算

化工厂需要定期对溶剂原料进行盘点,再加上往反应罐中存储溶剂时要事先知道里面所剩的溶剂

投料过程主要包括进料和放料两个过程,并由三菱FX2N系列PLC控制。称重配料系统根据项目的实际需要,选用的是FX2N-32MRPLC。PLC主要负责与VB通信Ho并接收VB界面发出的控制信号及电磁阀的反馈信号,同时控制电磁阀的打开与关闭。PLC程序包括自动控制程序和手动控制程序p1。自动控制程序是配合VB程序执行的,手动控制程序是配合触摸屏界面执行的,主要是为了防止计算机发生故障而设置的。进料过程要严格按照开阀_+开泵_÷关泵一关阀的顺序执行,关阀后进行误差检查1,即比较溶剂的设定重量与实际重量,若实际投料重量小于或大于设定重量一定的值,则监控界面会发出报警信号,同时PLC上指定的输出点被点亮,提示处理报警情况。投料时,首先选择要投放的原料号,接着选择要投入的反应釜号,接着在设定值栏输入要投料的重量,然后按开始按钮进行投料。当实际值到达设定值时,进料过程结束,会发出关泵信号先关泵,延时一段时间后关阀门,然后进入误差检验。误差检验过后,当状态栏显示等待放料时,点击放料按钮,开始放料。当计量缸重量少于5kg时,计时一段时间后关放料阀,结束整个投料过程。进料过程结束后,延时关阀门的原因是由于阀与计量缸之间还有一段距离的管道,待管道中剩余的溶剂大部分流进计量缸并稳定后才开始作投料记录。投料情况记录在Access数据库内¨1,主要包括:日期、缸号、开始时间、结束时间、原料编号、设定重量和实投重量。投料记录可通过设定日期、目的缸和原料编号进行查询,便于管理。查询界面上还设有打印按钮,用于打印投料的记录情况。

对于分配站的控制,手动阀门打开后,PLC收到反馈信号,启动原料泵送料,根据现场显示的重量进行人工控制。达所需重量后关闭阀门,同时停泵。考虑到安全问题,任何输送泵在运行10min后都要强制停止运行,必须复位后才可开泵,防止人为操作失误或阀门反馈开关失灵引起事故。配料系统运行过程中计算机与PLC之间要实时检测通信状态,检测方法在PLC程序和VB程序中实现。如果通信有问题,立即停机报警。

5.2提前量的设定

称重配料系统投料前需要进行提前量设定.由于从泵输出口到气动进料阀之间有一段距离,倘若计量缸内的溶剂重量达到设定值时再去关泵和阀,则如果关了泵马上关阀,那么管道内储存具有一定压力的溶剂,这在下次投料时可能会带来危险;如果关了泵后延时关阀,那么管道内的溶剂势必继续流进计量缸,使得实投溶剂莺量超出设定重量。同样,从阀到计量缸也有一段距离的管道,这段管道内的溶剂也会影响投料的准确度。为解决这个问题,配料系统可以通过为泵和阀设定提前量,当缸内溶剂达到关泵提前量时开始关泵;当缸内溶剂达到关阀提前量时开始关阀。这样就能最大限度地排清从泵到计量缸这段管道内的溶剂,既能确保安全又能提高投料准确度。

提前量可通过VB监控界面进行设定。一般来说,提前量是凭经验来设定的,并且关泵的提前量要大于关阀的提前量。提前量的设定需要在系统调试过程中多次修改,直到找到一个合适的量为止。

6结束语

配料系统针对小型化工厂的生产需求,自动配料系统采用了简单易用的三菱FX2N系列PLC控制器和VB6.0开发软件,附带其他专业设备进行系统集成,配料系统并利用高等数学的方法解决了卧式椭圆封头配料罐溶剂重量的计算问题。配料系统成本低,使用和维护方便,大大提高了生产效率,能够很好地解决小型化工厂的生产需求。该系统投入运行两年,至今一直运行稳定。

 

 

 

 

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