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小粉料配料系统组成原理2021-03-02

(一)设计来源与现实意义
目前,配料系统在用量大的物料(固体或液体)称量中被广泛使用,实现了称量配料的自动化,实现自动化生产。而我所见的塑料炼胶中,对使用相对较少的小粉料,有的还不太重视,仍存在小作坊配料的形式。人工按照配方用台秤、电子秤对各项小粉料称量,混合,包装。这样的配料方式,人员的劳动强度大,作业环境差,称量精度差,易配错,不易满足快速、连续的生产,给生产带来不良因素。
(二)设计方案确定
智能PLC小粉料配料系统:由工控机(电脑),把配方发送到PLC,称重控制器通过PROFIBUS(现场总线),实时与PLC通信,PLC控制整个配方的自动称量。电脑通过软件包对整个自动称量过程进行实时监控。从而实现智能化的自动称量。
二、PLC 的基本知识
(一)PLC的基本概念
称量配料系统可编程逻辑控制器,为工业控制应用而设计制造的。配料控制系统PLC主要用来代替继电器实现逻辑控制。随着技术的发展,它已经大大超过了逻辑控制的范围。
(二)PLC的产生与发展
配料系统在PLC出现前,配料设备在工业电气控制领域中,继电器控制占主导地位,应用广泛。但是继电器控制系统存在体积大、可靠性低、查找和排除故障困难等缺点,特别是其接线复杂、不易更改,对生产工艺变化的适应性差。
1969年美国称重设备公司成功研制了世界上第一台可编程称重控制器,这种新型的工业控制装置以其简单易懂,操作方便,可靠性高,通用灵活,体积小,使用寿命长等一系列优点,灌装设备这项技术很快发展起来。
20世纪80年代以后,随着大规模、超大规模集成电路等电子秤技术的迅速发展,使PLC得到迅速发展。PLC成为把自动化技术、计算机技术、通讯技术融为一体的新型工业控制装置。PLC不仅控制功能增强,自动化配料系统而且具有通信和联网、数据处理和图象显示等功能。
(三)PLC的特点与应用领域
1、PLC的特点
电子秤PLC技术之所以高速发展,除了自动化的客观需要外,主要是因为具有许多独特优点:可靠性高、抗干扰能力强;编程简单、使用方便;功能完善、通用性强;设计安装简单、维护方便;体积小、重量轻、能耗低等。自动配料系统较好地解决了工业领域中普遍关心的可靠、安全、灵活、方便、经济等问题。
2、PLC的应用领域
目前,称重配料机在国内外PLC已广泛应用于生产、生活的各行各业,从应用类型看,PLC的应用大致可归纳为开关量逻辑控制、运动控制、过程控制 、数据处理、通信联网等几个方面。
(四)PLC的工作原理
配料秤PLC采取每个扫描周期内,输入采样、用户程序执行、输出刷新的工作方式,在扫描周期内用户程序按顺序执行。
1、工作过程
称量设备当PLC投入运行后,其工作过程一般分为三个阶段,即输入采样、用户程序执行和输出刷新三个阶段,称作一个扫描周期,也称为蓄电池叉车一个工作周期。在整个运行过程中,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述三个阶段。
2、工作流程图
配料设备PLC的工作过程包括送电、运行、自诊断、通讯等。一个工作周期包括自诊断、通讯、输入采样、用户程序执行、输出刷新。
三、PLC的自动控制系统设计
(一)PLC自动控制系统的设计内容与步骤
1、深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求
被控对象就是受控的灌装设备、生产线或生产过程。自动配料秤控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。称重配料机对较复杂的控制系统,还可将控制任务分成几个独立部分,这种可化繁为简,有利于编程和调试。
2、确定输入输出设备
根据被控对象PLC控制系统的功能要求,确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、称重模块等,常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。
3、选择合适的PLC类型
称重配料系统根据已确定的用户输入输出设备,配液罐统计所需的输入信号和输出信号的点数,选择合适的PLC类型,包括机型的选择、容量的选择、计量罐输入输出模块的选择、配料罐电源模块的选择等。
4、分配 I/O点
自动配料系统分配PLC的输入输出点,称重控制系统编制出输入输出分配表或者画出输入输出端子的接线图。接着就可以进行自动灌装机PLC程序设计,同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。
5、设计应用系统梯形图程序
根据工作状态流程图等设计出灌装配料流程。自动控制系统这一步是整个应用系统设计的核心工作,也是比较困难的一步,要设计好梯形图,首先要十分熟悉控制要求,同时还要有一定的电气设计的实践经验。
6、将程序输入 PLC
配料罐当使用简易编程器将程序输入PLC时,配料釜需要先将梯形图转换成指令助记符,搅拌釜以便输入。配液罐当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时,计量罐可通过上位机的连接电缆将程序下载到PLC中去。
7、进行软件测试
称重系统程序输入PLC后,应先进行测试工作。因为在程序设计过程中,难免会有疏漏的地方。因此在将PLC连接到现场设备上去之前,必需进行软件测试,以排除程序中的错误,同时也为整体调试打好基础,缩短整体调试的周期。
8、点对点核对调试
防爆电子秤在控制柜及现场施工完成后,要用反应罐PLC对输入设备如按钮、选择开关、行程开关、传感器等,输出设备如继电器、接触器、指示灯、电磁阀、电机等进行点对点测试,看安装、接线是否正确,该点动作是否正确,若有误并及时改正。
9、应用系统整体调试
称重系统在PLC软硬件测试完成后,计量罐就可以进行整个称重系统的联机调试,如果控制系统是由几个部分组成,则应先作局部调试,配料罐然后再进行整体调试;如果控制程序的步序较多,则可先进行分段调试,然后再连接起来总调。调试中发现的问题,要逐一排除,直至调试成功。
(二) PLC自动控制系统的硬件设计
PLC 控制系统的硬件设计是指硬件选型。合理选择搪瓷釜PLC,对提高反应釜PLC 控制系统的技术、经济指标有着重要作用。
1、PLC 机型选择
称重配料机机型选择的基本原则是在满足控制功能要求的前提下,保证称重系统工作可靠、维护使用方便及最佳的性能价格比。称量配料系统具体应考虑机型结构合理、机型统一、功能强弱适当、PLC环境的适应性等因素。
2、PLC容量的选择
称重配料系统PLC容量包括两个方面: 一是I/O的点数:二是用户存储器的容量(字数)。I/O点数应当有适当裕量。
3、I/O模块的选择
根据PLC输入量和输出量的点数和性质,可以确定 I/O模块的型号和数量,PLC相应有许多种I/O 接口模块,包括开关量输入、输出模块、模拟量输入、输出模块,智能式输入、输出模块,自动灌装机可以根据实际需要进行选择使用。
4、电源模块的选择
电源模块的选择一般只需考虑输出电流。称重装置电源模块的额定输出电流必须大于处理器模块、I/O模块、专用模块等消耗电流的总和。
(三)PLC自动控制系统的软件设计
PLC控制系统软件开发的过程与任何软件的开发一样,先要进行可行性研究, 计量罐然后还要经历需求分析、软件设计、编程实现、软件测试、运行维护等几个环节。配料罐PLC 应用软件的设计是一项十分复杂的工作,称重设备要求既要有液体灌装机PLC、防爆地磅计算机程序设计的基础,又要有自动控制的知识,还要有一定的现场实践经验。
计量罐软件设计过程是对程序结构、配料罐数据结构和过程细节逐步求精的过程,搅拌罐是将需求规格说明逐步转化为源代码的过程。
计量罐软件过程设计考虑软件总体结构中模块之间的控制分层关系,配料罐而软件过程设计的任务主要是描述算法的细节,以及模块间的处理顺序。地磅称重装置可用流程图、框图、梯形图等工具来描述。
(四)PLC控制系统的通信联网
依靠先进的工业网络技术可以迅速有效地收集、传送生产和管理数据。计量罐PLC具有通信联网的功能,配料罐使PLC与PLC 之间、钢瓶秤PLC与上位计算机以及其他智能设备之间能够实时交换信息,形成一个统一的整体,计量罐实现分散集中控制。多数料斗秤PLC具有RS-232或RS-485接口,还有一些内置有支持各自通信协议的PN、DP接口。
四、智能PLC小粉料自动配料系统总体设计
(一) 智能PLC小粉料自动称量系统简介
智能PLC配料系统:适用于小粉料(包括小粒料)的配料。主要面向于炼胶行业设计,类似的轮胎行业的自动称量也可以使用。由工控机(电脑),把配方发送到PLC,称重显示控制器通过PROFIBUS(现场总线),实时与PLC通信,电动叉车PLC控制整个配方的自动称量。工控机通过软件包对整个自动称量过程进行实时监控。叉车从而实现自动称量的智能化。
此智能PLC小粉料配料,对炼胶过程中小用量的小粉(粒)料进行自动称量。有20种小粉(粒)料自动称量,加上2种人工离线称量,电脑自动记录。蓄电池叉车完全能满足炼胶系统小粉(粒)料的配料需要。
(二) 小粉料自动配料系统
1、称量系统中的加料方式
小粉料自动配料系统:有两种配料系统,电磁振动加料器配料,双螺杆加料器称量系统。前8储斗装小颗粒配料,采用电磁振动加料装置,加料控制采用双速控制,以保证称量精度和称量效率,震荡频率按物料特性及误差要求,每一物料逐一加以设定,分别由A、B两个电子配料秤自动称量。电磁振动加料器配液罐两个配料秤所示。
后12种储斗装小粉料,采用双螺杆加料装置,螺旋加料机由变频器控制,分快速、慢速,点动加料,以保证称量精度和称量能力,分别由C、D、E、三个电子配料秤自动称量。双螺杆加料器如图4-2后三个配料秤所示。
2、 自动称量过程
小粉配料:有五个自动电子秤,一个手动电子秤,一个校核秤组成。人工将配料袋套于配料筐上,配料筐在运输定位轨道、自动配料秤、核子电子秤上自动运行。电子秤分布与料筐运转所示。
配料时,各料筐按工艺配方要求,自动运行至相应配料秤上并定位,自动扣除皮重,加料器便向配料筐内加料,运行计量配料。当A、B、C、D、E秤都有配料称量时,五个电子秤可以同时进行称量。计量完毕,各配料筐自动运行至下一工位。按工艺配方各种物料配料完毕,人工取出配料筐内已经加料完毕的配料袋,并套入新的配料袋,经校核秤检验物料已取出,则继续循环工作。如物料未取出,则有声光报警通知工人,直至完成按此工艺配方设定的车数。再通过计算机设定新的工艺配方或调出已存储好的工艺配方开始新的称量配料。
3、加料器电气原理图
电磁振动加料器,A称、B称分别由两块全隔离单相交流调压模块B1、B2提供电震器电源。双螺杆加料器,C称、D称、E称分别由3个变频器提供快称、慢称、点动的电源。变频器选用西门子6SE6440-2UD21-5AA1。
(三)PLC小粉料配料
1、PLC小粉料配料硬件设计
PLC小粉料自动配料系统选用了工程中常用的西门子S7-300系列PLC产品。
电源、CPU、IM接口选择
电源采用外部供电,稳压直流电源(AC220V/DC24V 10A);为满足网络通信、智能称重仪表联网需要,CPU选择新型号CPU315-2PN/DP;由于输入输出模块大于11槽,需要扩展机架,两个机架可以上下紧挨安装,接口模块选择IM365-0BA01-2AA0发送、接收模块对一对。
PLC小粉料自动配料系统的软件为STEP7软件。称量配料系统采用结构化编程设计,用梯形图编写。编写的功能块有:FC4为“报警记录”块;FC5为“内部控制”块;FC6为“选斗加料”块;FC7为“指示灯显示”块;FC8为“运筐-称”块;FC9为“计算机通信”块;FC10为“A称称量”块;FC11为“B称称量”块;FC12为“C称称量”块;FC13为“D称称量”块;FC14为“E称称量”块;FC15为“车数统计”块;FC17为“模拟量”块;FC19为“总量校核”块;FC20为“称值回采”块。这些功能块在组织块OB1中被调用。
 

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