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CAN总线配料系统的应用
日期:2020.02.17

摘要:自动配料系统主要用于树脂、异丙醇等行业,利用CAN总线技术的配方控制功能,可以轻松解决该行业的自动配料管理的需求。

自动配料系统主要用于树脂、异丙醇等行业,利用CAN总线技术的配方控制功能,可以轻松解决该行业的自动配料管理的需求,配料PWC各功能模块间采用CAN总线式连接,可以靠近设备安装,减少现场布线,降低使用成本和维护成本,提高系统可靠性能。CAN总线是当今主流五大总线之一。采用了ISO/OSI模型的物理层数、据链路层和应用层,CAN通信协议的一个最大特点是废除了传统的地址编码,代之以对通信数据库进行编码。CAN总线面向数据而不是面向节点,其优点是可使网络内的节点个数在理论上不受限制,加入和减少设备不影响系统的工作。CAN总线通信最高速率可达到1Mbps;传输速率为5kbps时,采用双绞线,传输距离可达10km左右,并且数据传输可靠性高。从物理结构上看,CAN网络属于总线式通信网络,与一般的网络区别在于:

(1)不同于以太网等管理及信息处理用网络,它是一种专门用于自动化领域的网络;

(2)其物理特性及网络协议特性更强调工业自动化底层检测和控制;

(3)采用了最新技术和独特的设计,可靠性和性能远高于已经陈旧的现场通信技术。当采用分布式控制时,各模块及控制电气元件可直接位于各配料单元,因此可降低大量布线工作,减小线缆用料,对于大型混凝土站及移动组合式混凝土站这一点显得格外有意义。

现将CAN总线技术用于此类项目的实施进行简单的说明:

此类工程的实施主要是使用CAN总线技术软件进行配料方案自动切换和维护。目前系统的硬件组成主要就是以下两种方式:

1、以板卡加PC机的模式;

2、以PLC加PC机的模式。针对一些小型的系统如乙酸乙酯、硫化钠溶液称重系统等可以采用方案一的硬件配置,其系统简单、价格适中,可以满足用户的基本需求。

配料机的配置一般如下:工控机(工业IO板卡) 多串口通讯卡(如MOXA卡)。也可以用RS232/RS485转换模块代替多串口卡。配料PWC各种模块系统的主要组成部分,目前提供8种不同功能类型的模块,主要有:

主控模块:整合多规格的软件功能如HMI、软逻辑、单一的数据库、配料算法软件。同时负责各种子模块的协调管理,把各种子模块的不同类型数据,和用户设定的数值进行比较,根据各个开关量的输入输出状态进行逻辑判断,把动作要求经过下面的子模块如模拟量输出模块、开关量输出模块输出到控制设备,相当于PLC的CPU功能;

称量模块:主要用于对重量的测量,也包含4路的开关量输入和4路开关量输出;

AIO模块:该模块具有4~20mA的模拟量输入和模拟量输出各两个通道,采集通道可以对具有4~20mA输出的模块、设备等进行采集;输出通道可以用于驱动控制设备,如变频调速等。

DIO模块:包含8路数字量输入和8路数字量输出,主要用于现场开关量的输入和输出,输入节点连接设备的无源接点(干接点),如按钮输入、行程开关、接近开关等,输出节点是继电器输出,接点容量为AC250V5A,DC30V5A,可以驱动交流接触器,电磁阀等;

AI模块:具有4路4~20mA的模拟量输入通道,其作用和AIO模块的输入部分相同;

DI模块:提供24路开关量输入,接点类型和DIO模块的输入接点类型相同;

AO模块:具有4路4~20mA模拟量输出;

DO模块:具有24路开关量输出,接点容量为AC250V5A,DC30V5A的开关量输出。软件为CAN总线技术通用软件。这个系统比较小,配料过程也不太复杂,系统监控主画面如下:  

投料系统如下:

选择适当的配方;

计算实际重量;

确认空秤皮重;

选择自动配料方式;

打开过氧化氢料门,配助剂,直到助剂达到设定值时(即助剂1=秤当前重量减去空秤皮重),关闭助剂门开关,延时1秒,把当前秤重与空秤皮重的差值赋给实际丙酮并启动配下一批料标志。

6、当配下一批料标志成立时,氰醇硝酸料门打开,开始配助剂, 直到助剂达到设定值时(即助剂=秤)当前重量减去空秤皮重再减去助剂重量,关闭助剂门开关,延时1秒,把当前秤重时减去空秤皮重重量再减去助剂重量之后赋给实际碎石,启动配下一批料标志。运用CAN总线技术软件强大的组态功能,非常简单地实现了上述配料功能。当配料系统为大中性的二甲亚砜加工厂等大型配料系统,由于系统较复杂,采用板卡加PC的方案显然不能满足控制要求。

该配料硬件配置为工控机 PLC(三菱FX系列或西门子S7-200/300系列或其它系列) DP通讯卡或其它的通信方式。

软件配置为CAN总线技术通用软件。

配料控制系统配方种类有:三氯化磷、三氯化铝溶液、助溶剂、乳化剂、活性剂、醇溶液、盐酸、乙醇、天那水等,计算机根据人工设定的配料量、用否选择和预先设定的时序,来自动完成整个配料过程的各类连锁和控制,这两类配料系统均可实现如下功能:

实现进料、放料、搅拌、出料的自动联锁和控制;

能实现计量、进料、放料、搅拌、出料的手动操作的功能;

能显示实时的工作状况和各种物料参数。可随时进行调用并显示、打印任何时间的报表与客户表。具有配比预存,可随时进行输入、修改或删除某种配比。

美观实用的动态模拟。利用动态画面将计量和卸料过程中的配料阀门、秤量斗门、出料状态(秤斗内料位变化)进行模拟显示。

具备粗称和细称功能。(精称提前量有自动调整功能,消除落差影响),超差自动报警、自动扣除功能。

具有操作员权限管理功能。

具有现场管理及网络化的远程服务。

支持第三方的商业数据库。目前亚控公司推出新一代软逻辑控制软件(KingACT),在一定程度上可以取代PLC控制的功能,KingACT软件基于现场总线设备(或板卡)完成对设备的监控,并且与CAN总线技术软件无缝进行数据交换。具有良好的性价比。

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