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PLC结合组态配料系统控制抽料重量
日期:2020.01.16

摘要:配料系统利用PLC结合工业组态进行快速的对化工原料进行定量抽取,采用西门子S7-400PLC作为下位机,PLC与两个EM200子站、西门子MM440变频器通信,采集、处理现场数据和简单的控制。

组态批处理是工业自动化通用的数据采集和监控系统,可以理解为“组态监控批处理”。组态批处理由工程浏览器、工程管理器和屏幕运行系统三部分组成。在项目浏览中,您可以查看项目的各个组成部分,还可以完成数据库构建和外部设备定义的工作。图片管理系统嵌入在项目管理器中,用于创建新项目和管理现有项目。图片的开发和操作由工程浏览器调用图片制作系统和操作系统完成。组态配料可以实现自动过程和配料的监视和控制。它能从自动化过程和配料中采集各种信息,以图形等更易理解的方式显示信息,通过各种手段将重要信息传递给相关人员,对信息进行必要的分析和存储,并发出控制指令。

基于计算机的自动配料系统,SCADA系统近年来发展迅速,生产和过程自动化,视觉信息,显示和控制策略,解决称重提供了适用于工业图形显示,报警,数据记录和报告的各种功能,可以实现高性能的过程耦合,快速画面更新和可靠的数据处理,具有很高的实用性它提供了所有功能以确保在Windows标准配置的恶劣环境中可靠地控制生产过程,自动配料系统具有丰富的接口,并且很容易与标准或用户程序建立人机界面,以准确满足实际生产要求用户可以使用应用程序作为其系统扩展的基础,并通过基于32位应用程序系统的开放接口开发自己的应用系统,WindowsS32位操作系统确保对过程事件的快速响应并提供各种保护以防止数据丢失。

自动投料系统采用西门子S7-400PLC作为下位机,PLC与两个EM200子站、12台西门子MM440变频器通信,采集、处理现场数据和简单的控制。PLC用CP443以太网模块和上位机进行通讯以交换系统运行数据。配料使用组态配料设计的组态界面如下:首页封面、登录界面、设备操作界面、配料设定界面、配方界面、实时数据界面、报表界面、系统诊断界面等。在上位机中,监控系统主要完成的任务:

1、现场各种矿石称重的显示、处理和设定;

2、现场数据的记录、保存和查询,对重要数据的报警;

3、生产现场的模拟运行;

4、配方的设定以及皮带输送的模拟运行。系统主要完成对材料称重、配料和上料环节的数据采集和控制,实现对物料称重、配料和上料环节的监控。

5、画面设置:开机时显示的初始画面、设备状态画面、用户操作面板、报警画面、用于显示搅拌电机和液位实时变化的曲线图。建立物料灌装显示窗口,建立数据库变量并完成属性定义。通过属性定义、空间、策略等手段,完成动态画面的设计,设置数据变量的存盘属性,建立数据查询和曲线浏览。建立外部设备的通信连接和参数设置,实现远程监控和数据管理功能。

配料程序由三部分组成配料程序由三部分组成主程序部分,主要负责手动/自动处理流程的选择、进入液位处理子程序的判断、各种故障状态下报警灯的显示、处理和控制循环;其中有两个子程序,即液位处理和自动运行。液位处理子程序主要负责通过将采集的液位数值信息与设定值进行比较来判断反应罐中的液位。当采集的输入值超过设定液位的最大允许值时,液位信号将决定物料泵的开启和关闭状态。自动运行子程序的工作过程是主要部分,当无其他异常情况且选择手动状态时,将始终按照工艺流程的要求来回循环,各部分的数值将同步显示在组态界面上,供控制器参考和监控组态配料在工控中的应用极大地方便了操作人员与工程开发人员,其界面友好、功能强大,操作傻瓜化。工程师不再需要将主要精力放在上位机交互界面程序的编写上,从而可以专注于流程的控制与优化,提高了工控自动灌装机的工作效率,节约了开发维护成本。

传统的控制方法

在传统的原料输送控制中,多数采用人工看着电子秤,称好所需原料的重量,装到指定的反应釜,再通过手动控制水泵或气动泵,手动打开原料管道阀,以便将原料抽到所需要的地方,因此需要大量的人力和物力,效率低。搅拌混合配料编程,使其进入自动控制,根据工艺控制流程,现将全部程序分段分析如下:

1)由程序aiwO读出第1通道输入的4-20毫安量程数据存到vwlO寄存器,再经I-DI指令将vwlO变双整数存到vdlO,再经DI-R指令变为浮点数。变为浮点数后作用是使数据值精确到小数位,方便以后精确计算的重量数据用。

2)拿出经电子秤验证准确知道原料物质重量,再倒入配料计量罐内,观察计量罐显示的数据是否正确。如果不正确则要先调整配料称重显示器,使其显示与电子秤称出的原料重量是一样的。调整后,将计量罐里面的物料清空,,观察Vd820的数据,是否为零,如果不为零,则要使VD8O(IN1)原始数据减去(IN2)的数据为零。实际原理就是使得没原料时vd820的数据为零,因为4-20毫安输入的数据是由4毫安开始,4毫安对应的数据是6400(存在极小误差),而使用的数据是要由0开始,即是要使4毫安对应0公斤。

3)力控组态配料设定值,当VD880大于VD50时T55开始接通计时。在正常理论情况下如果用实际值VD840等于设定值VD50马上关闭气动阀和泵。但是由于阀门关闭过程需要时间,气动阀在未完全关闭情况下,管网里的物料仍然会流到计量罐里去,导致抽的原料比实际设定的要多一点,这时就需要用时间继电器T55提前关泵阀。要T55提前接通则需要将加大的数据VD880与VD5O比较,最后只需要微调T55提前接通就可以使抽料重量与设定相同。

4)力控组态配料启动抽料到混合搅拌槽的自动控制按钮,当M0.4接通时2号抽料泵和2号抽料阀开始启动抽料。当VD50设定值大于VD880实际值时说明,计量罐里已经没有原料了,那么就必须停止抽料,以防止空抽导致泵发热。

5)网络的M0.5、M0.6、M0.7、M1.0都是力控组态按钮用来联动启动3号抽料泵Q0.4,并同时启动对应的气动阀。如按下阀门M0.5接通3号抽料泵Q0.4和1号抽料阀Q0.5,停止时3号抽料泵Q0.4和1号抽料阀Q0.5亦同时停止。。

小结

基于组态预配料已在生产线上得到实际使用,组态配料的程序控制满足现场的工艺要求,监控界面操作简单方便、结构清晰,使配料的技术层次和经济指标得到较大提高。在该配料系统中,组态配料充分发挥了其配置灵活、控制可靠、编程方便和可现场调试的优点,使配料达到较高的自动化水平,提高了生产效率,保证了系统稳定运行。


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