

摘要:自动配料系统通过触摸屏多物料功能,即可完成现场配料控制和配方重量采集,设定配方进行多批次多配料及输送。通过通讯接口将相关生产信息上传到数据服务器ERP中,实现信息共享。
0引言
在生产领域中,各种原料之间的配比精度对生产过程的稳定和产品的质量、产量有重要的影响配料机在冶金、建材、化工及食品等行业应用非常广泛。近几年来随着计算机技术和PLC技术的飞速发展,国内外的组态软件不断完善,自动配料系统控制方案也在不断改进7。目前,在自动化控制领域,PLC是一种重要的控制设备。
1复杂固态物料配料需求
针对固体物料的配料系统,大多是应用于粉末状物料。粉末状物料均匀性比较好,便于控制,并且大部分是采用定量方式,这种配料系统需要大型料斗或料仓,多台破碎机提前将物料粉碎。而在一些中小型企业,由于企业的资金、厂房和技术条件的限制,对各种颗粒或小块状物料不能分别进行破碎至粉末状,而是要求在线配好后,一起送人破碎机进行破碎。这样节省了破碎机,降低了企业投资成本。本文提供的复杂固体物料自动配料系统既能应用于粉末状物料,又能应用于颗粒或小块状物料的在线自动配料。
2复杂固态物料投料系统流程设计
下面以两种固态物料为例,介绍这种自动配料系统。
配料系统结构比较简单,主要由料仓、给料控制装置、皮带秤、传送带组成。
料仓里装粉末状或颗粒状或小块状固态物料由于料仓四周坡度设计,物料会自动滑落到给料控制装置上。给料控制装置其实是一根由三相电机带动的输送带,两侧及一端有固定挡板,防止物料滑落。电机带动输送带将物料送入皮带秤上。皮带秤为电子皮带秤,能称出皮带秤上物料的重量,并且皮带秤以一定的速度将物料倒人传送带上。最后,传输带将两种物料送人破碎机进行破碎混合
给料控制装置给料大小由其驱动电机速度决定,驱动电机由变频器控制,而变频器又由PLC输出的模拟量信号进行调节。最终,给料控制装置给料大小由PLC输出模拟量信号大小决定皮带秤电机经过减速机后,以固定的速度转动。所以,皮带秤上的物料基本是低速、匀速运动。
3控制系统设计
配料控制系统主要有PLC和触摸屏组成再进行软件系统开发,实现物料的自动配料。
控制系统PLC采用西门子CPU226加模拟量输入输出模块组成,触摸屏也是采用西门子TP177B检测(或监测)信号:皮带秤重量信号(模拟量)给料控制装置电机状态信号(数字量);皮带电机状态信号(数字量);电机过流信号等。控制输出信号:给料控制装置电机速度控制信号(模拟量);给料控制装置电机控制信号(数字量);皮带秤电机控制信号(数字量)。
控制系统能检测到皮带秤重量信号,对物料进行计量,同时能通过调节输出模拟量来控制给料量的大小。系统还提供了报警功能,当电机过流或出现不符合配料要求时进行警示并自动处理。本系统中配置了通信模块(CP243),能将系统纳入计算机系统。
4软件系统设计
本系统主要有PLC软件和触摸屏软件组成。其中PLC系统是在西门子SIEMENS编程软件STEP7MicroWIN4.0的基础上进行程序开发,触摸屏采用WinCCflexible2008进行组态PLC软件程序完成所有的检测与监测,并进行数据计算和处理,采用模糊控制方式对给料量进行调节等。触摸屏程序主要是图像组态,提供人机数据交换界面,供操作人员进行操作、数据设置、数据观察等。
5工作原理
5.1称重原理
由于物料的复杂性,给料重量是非常不均勾,加上颗粒或块状物料下落的无规则冲击,皮带秤的数据也是杂乱变化,毫无规律。如果建立重量与时间丽数,将是一个复杂的多阶函数,在计算瞬时量和累计均比较复杂。
这里提供一种简单的计量方法,即在动中取静先测得皮带秤的有效时长,即物料下落到皮带秤起到离开皮带种掉入输送带的时间,比如15S,给料控制装置的给料时间控制在13S内,即有2S的间隔2S不给料时间保证每段(13S内)给料不连接,界限清楚,同时在这2S内,皮带秤无给料,无冲击,相对静止状态,重量信号稳定,可以取值计量,这样计量就比较准确了。
5.2给料控制原理
由于是采用分段给料,分段计重,无法采用PIDD调节,所以本系统的给料控制是采用模糊控制、周期补料方式。
首先根据产量要求和各皮带的比例,计算出每次给料量,结合模糊控制规则表,选择合适的控制给料速度(给料控制装置电机速度)。每次计重与要求给料量P进行比较,如果差值为D(正值表示过量负值表示欠量),则下次的要求给料值P1=P+D。Pl值结合模糊控制规则表在选择合适的控制给料速度,进行这一次的给料控制。
以5次为一周期,5次完成后,进行补料。即根据比例值和5次的实际给料值,看哪种料不够。对不够的量进行补料,而够量的物料停止给料。这样保证在一个周期内各种物料按照配方实现自动配娄。
另外,由于物料湿度等原因,皮带秤上可能粘上物料而引起皮重零位值出现变化,如此会导致计量时间不给料。这样,皮带秤的物料宏观是以13S为单位的间隔给料,间隔时间为2S。系统需要每个周期进行一次清皮,即定期调整计量为零时的皮带秤信号基准值。
6结束语
针对复杂固态物料开发的成套自动配料系统经过在江西某制砖企业试用,并通过完善在全国多家企业中推广应用,已经成功应用于砖瓦行业。该系统解决了颗粒状尤其是块状物料的自动配料同时能应用于粉末物料如水泥的配料,配料效果还更优。