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自动灌装机的集中控制和分散控制设计
日期:2022.09.25

摘要:自动灌装机经历了集中控制和分散控制两个阶段,实现手动/自动选择、启动、停止、急停及手动打开泵、实现灌装质量的设定实时显示,灌装桶数的设定及当前灌装桶数显示等组态监控画面对灌装系统运行状态的监控,通过在触摸屏操作实现监控PLC运行的目的。

自动灌装机经历了集中控制和分散控制两个阶段,在集中控制模式下,计算机不仅具有过程控制、工况实时显示、数据存储、报表打印等功能,还完成了对各对象的直接控制和数据采集。一旦电脑出现故障就会瘫痪,影响正常生产。随着微处理器技术、网络技术和通信技术的发展,分散控制模式应运而生。它由一个主机和几个通过网络连接的从机组成。主计算机不参与对每个对象的直接控制,而是将控制任务交给每个从计算机。为了提高灌装机的可靠性,即在硬件上备份另一台主机。一旦主机发生故障,备份主机将立即接管灌装机的控制权,保证连续生产。液体灌装机设计的工业计算机采用了广泛应用的虚拟技术。在分散控制的基础上,给出了其中一台从机主机(此处称为虚拟主机)的主控制功能。在不增加硬件成本的前提下,一旦主机发生故障,虚拟主机将立即接管灌装的控制权,控制所有从机协调工作,完成配料任务。

自动灌装机利用电子秤计量准确度高的特点,把电子秤信号传感器与称重控制仪表用数据线连接,在计量过程中电子秤的压力信号不断传输到称重仪表,在达到预置定量重量时称重显示器控制停泵、关闭气动阀门。采用可编程控制器实现两种液体的自动混合,对不同状态进行不同的动作控制输出,实现AB两种液体混合的周期性控制(包括单周期)。采用模块化结构,由主从式工控机组成。主从式工控机通过串行总线(称为总线I)与各从机(包括虚拟主机)相连,虚拟主机也通过串行总线(称为主线U)与其它从机相连,形成双总线结构。上位机通过串行总裁1控制自动灌装机,虚拟主机在获得的控制权后通过串行总线2控制灌装。

称重灌装机主要由喷枪装置、系统控制器、全电子秤台、机械结构件、输送辊道等组成,结构紧凑合理、工作稳定可靠、安装操作简便,能够针对各种现场和生产能力作相应调整,满足用户要求。采用组态软件进行监控界面设计,能快速构件和生成上位机监控系统,通过对现场的数据采集处理,以动画显示、报警处理、流程控制。实时曲线、历史曲线和报表输出等多种方式。监控系统通过画面实时显示当前灌装质量、灌装桶数等现场工作状态,在上位机上可以进行相应的操作,通过界面进行灌装方式的选择及启动、停止等按钮的操作。能够更改灌装质量、桶数及在使用不同的灌装桶时能手动去除皮重(即灌装桶的质量)。

称重灌装机系统包含报表功能,数据储存记录功能,制表打印功能,每次生产完成后自动编印配料报表,并记录日期,时间,报表编号及每种物料的实际消耗量等资料;报表寄存在电脑硬盘,保证生产报表的正确性和完整性,可随时读取;采用液面上灌装方式,适用于多种无泡沫液体物料的灌装。液体灌装机采用西门子S7-200CPU226cnDC/DC/DC PLC 作为核心控制,同时扩展EM235模拟量模块进行重量采集,上位机采用一体化嵌人式 TPC1061Ti触摸屏来实现状态显示、设定值输人及运行过程监控等功能。采用称重定量方法,通过采集称重模块的数据来实现对液体的定量灌装。

自动灌装机采用CS结构,控制管理服务器作为灌装中心服务器对整个灌装机进行管理。通过以工业以太网为网络,连接各个工序的操作站。每个工序放置一台操作站,连接各工序设备。通过操作站实现各工位的功能。

灌装系统为了实现上述监控要求,监控界面采用埴充效果、流动快的流动属性设置模拟了动态灌装过程;通过添加标准按钮实现手动/自动选择、启动、停止、急停及手动打开泵、电磁阀:通过设置标签的显示输出属性实现灌装质量的设定实时显示,灌装桶数的设定及当前灌装桶数显示等组态监控画面对灌装系统运行状态的监控,通过在触摸屏操作实现监控PLC运行的目的,建立系统与外部硬件设备的连接,使得MCGS能从外部设备读取数据并控制外部设备的工作状态,实现灌装过程的实时监控。设备窗口内配置设备构件为S7-200为所监控的设备构件,设置“通用串口父设备0”为“通用串口设备”设置“子设备0”为“西门子S7200PPI”;其次,必须将操作画面中的图形对象和PLC中编程软件联系起来,这个可以通过在MCGS中定义实时数据库,再通过设备窗口中的通道连接,向实时数据库提供从外部设备采集到的数据变量通道连接。


多工位液体灌装机
液体灌装机基于单片机、射频卡及网络集成技术的现场管理、控制系统,可以对物料灌装进行实时有效的控制。实现对灌装重量的实时检测和灌装过程电磁阀的实时开闭,数据上传进行有效的微机化管理。
液体抽料混合配料系统的应用
配料系统采用双CPU构成冗余系统,由西门子公司提供的 STEP7MicroWin V4.0SP6 编程软件作为人机界面编写程序调试程序、下载程序等。PC 机与PLC 实验机用一根PC/PPI电缆连接进行通信,并对相应的参数进行设置。
自动液体灌装机功能应用
自动液体灌装机由变频器控制,实现无级变速,设定目标重量,操作简单灌装速度快,采用大、小两段给料灌装方式,可选配电脑连线或实时打印灌装日期、序号、净重、皮重、累计重量等灌装参数。
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