2025年04月04日 11:34:21 来源：广州市凯士称重设备工程有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：2
| PLC在计量配料系统中的应用 | 2020-01-12 |
| 摘要：介绍了$7-200CN通过USS协议控制MM440变频器来实现计量螺杆电机频率的控制，说明了其是一种低成本、高性能的控制方案。 1项目介绍 1.1配料系统主要流程简单介绍 计量配料系统配料系统由三台加料电机组成，其中一台是主加料计量螺杆，另外两台是辅料加料计量螺杆。每台计量螺杆电机的频率都是通过一个TP170A触摸屏来设定和显示参数，同时主料电机、1辅料电机、2辅料电机的计量时间设定，以及每台计量螺杆电机的运行状态都可以触摸屏上显示。 当混料贮料仑中的原料低于上，主料和1一2辅料电根据工艺要求自动启动，同时主料和1～2辅料装置、配料系统中都有低于下限接近开关报警，当配料系统中的原料低于下限位置时，延时一段时间停止纺丝主螺杆。 1.2简单的工艺介绍 (1)机上电器及主要说明 (2)主要控制电器及说明 (3)各辅助分反应釜控制(1一2辅料)当吸反应釜的料放空时，翻板复位，翻板开关动作(SQ416一SQ418)，运行如下：吸料电磁阀得电(Yv173一YV174)，吸料气缸换向，漩涡气泵(M161)运转，一直吸到组分反应釜料位上限开关(SQ413一SQ414)动作，吸料结束；吸料电磁阀失电，吹气电磁阀(YV177一YV178)动作，吹气2s，放料开始，翻板打开，直到料放空。翻板又复位，重复上述吸料放料过程，直到翻板下面的料已满，翻板不能打开为止，气泵在所有组分都不吸料时，停止运转。 (4)反应釜吸放料过程 当反应釜的料放空时，翻板监测接近开关监测料为空，关闭放料球阀，或者是球阀放料时间到才关闭球阀，运行如下：吸料电磁阀得电，吸料气缸换向，漩涡气泵运转，一直吸到组分反应釜料位上限，开关动作，吸料结束(或是吸料时间定时定时时间到，吸料结束)，吸料电磁阀失电，同时延时打开球阀放料，计时开始，时间到，放料球阀开启，吹气电磁阀同时动作，吹气2s，放料开始，直到料放空或是放料时间到，依此循环下一个吸料过程。 (5)混料电机运行状态 当混反应釜中料位低于上s0424，延时加料，时间可以由TP170A设置。并且根据工艺状况的要求，选中的组分可以同时运转(M155一M157)，当加料达到混料上限开关高度时，加料停止，当料位低于混料下限开关时，发出声音和指示灯报警，数秒钟后如果还没有原料加到混反应釜中，停止纺丝主螺杆挤压机。 (6)主料、辅料的计量各组分(主料和1～2辅料)可同时使用，也可分别使用(根据用户工艺状况需要)。当选择开关SA412SA414置于“停止”位置时，主料和1～2辅料计量螺杆电机M155～M1157停止，置于“计量”位置时，计量螺杆电机M155～M157运行lmin(时间可以改变，由TP170A触摸屏来设置)，当置于“加料”允许M155一M157计量螺杆电机运行。 1.3控制配料系统主要器件 (1)变频器由于计量螺杆电机的负载为恒转矩负载，并要求有较大的起动力矩，同时考虑到计量运行时的准确性；根据这些特点，此配料系统选用MM440。MM440是全新一代可以广泛应用的多功能标准变频器。它采用高性能的矢量控制技术，提供低速高转矩输出和良好的动态特性，同时具备的过载能力，能满足广泛的应用场合。具有标准的RS485接口，利用MM440内部的USS标准协议，可方便组成USS串行主一从控制配料系统，硬件支持高达l15.2Kb／s，可构成满足大多数应用场合的低成本、高性能的网络通讯控制配料系统。同时，可选的PROFIBUS—DP／Device—Net通讯模块，实现了通讯的多样性。 (2)PLC由于配料系统采用基于USS协议的RS-485串行总线控制方式，s7—200是可以实现的。此配料系统中选用了新型的CPU226CN，S7.200CN继承了s7—200的优良品质和性能，适用于各行各业、各种场合中的检测、监测及控制的自动化过程。s7—200CN系列的强大功能使其无论在独立运行中或相连成网络皆能实现复杂控制功能，因此具有的性价比。 (3)称重仪表HMI为了方便对配料系统的工艺参数及过程参数进行设置或监控，选用了西门子TPI70A作为称重仪表。 2控制配料系统构成 2.1硬件配置控制配料系统硬件配置主要有电源模块、CPU模块、开关量输人模块、开关量输出模块、称重仪表、变频器等。 2.2配料系统结构根据以上的选型，主要CPU226CN、输入输出模块和触摸屏及变频器 2.3方案比较 同样的自动配料系统，根据用户的实际要求，其实我们也可以用S7.300PLC和MM440变频器再用ProfibusDP通讯来实现完成；相比之下，此方案通讯速率明显提高，数据采集和数据交换更加实时，但缺点是成本相应地会增加很多。3控制配料系统r3.1USS串行总线的硬件连接USS总线是基于RS-485的物理接口，单一的RS-485链路最多可连接30台变频器，由于其采用差动电压传输信号，具有着很高的抗噪声能力，最远允许传输距离可达1000m，但必须在总线的末端连接终端电阻。MM440变频器每台都附带终端电阻，只需在最末端那台将其连上，PLC侧采用PROFIBUS—DP总线插头，使用时需把插头上的开关打到ON位置，这样实际上就接了“上拉下拉”电阻和发送端的终端电阻，这两个“上拉下拉”电阻实际上就起到对网络的“驱动作用”。通讯电缆采用西门子PRIOFIBUS总线电缆，具有很好的抗干扰性能，同时电缆的颜色也非常好看。 3.2USS软件 实现$7-200的配料系统软件里已附带了USS协议库，这样用起来就相当方便，使用这些指令可以控制变频器的状态及读写变频器参数。当选择USS协议指令时，会自动添加一个或几个有关的子程序(USS1到USS7)，而不需要配料系统者的参与。实际配料系统中首先要为USS变量预留400字节的V存储器区域，然后在主程序中调用USS—INIT指令，激活将要控制的几个变频器通讯(注意变频器的地址要和激活的地址相对应)；再通过调用USS—CTRL和读写指令来实现相应功能。 3.3程序 为了体现程序的可读性和实用性，采用了模块化配料系统；具体是将程序根据控制对象进行模块化分割，实际分为四个模块： (1)主程序块 用于调用USS—INIT和USS—CTRL指令，USS—INIT指令定义了通讯时的波特率和通讯方式；USS—CTRL指令分别定义了各个变频器的通讯地址，以及各个变频器频率的设定和显示都体现出来了。 (2)逻辑动作块 配料系统是一个以各个环节检测执行为条件，一步接一步的顺序控制。用来控制外部的各种电磁阀和电机的动作，同时也控制每台计量螺杆的计量时间。 (3)参数设定 根据一些实际操作要求，通过几个乘法指令对计量螺杆电机的计量时间做了设定，在频率的设定和显示时通过几个乘法和除法指令，优点是在参数设定过程中明晰、一目了然，如果在运行过程中时间和频率的设定出现了问题，可以通过监控很容易地找到问题所在点。(4)报警块主要是用来显示各个贮反应釜下限和混料下限的报警显示。3.4称重仪表 HMI在称重仪表中共设置了五个页面，分别是主页面、参数设定页面、状态显示页面、故障报警页面、变频器参数设置的帮助画面，便于用户直观地进行操作及维护。 4结语 配料系统经过连续不间断的运转，一直保持稳定运行；同时由于操作简便，适应性强，深受用户好评。同时这也是对西门子自动化产品的一种肯定。通过本项目的设计调试，认为有以下几个方面值得重视： (1)变频器本身要用大截面积导线直接连到接地母排，开关电源的M要接地； (2)变频电机的连接电缆须采用屏蔽电缆，并双端接地； (3)由于变频器本身是强干扰源，加之此配料系统中高频电机的频率须达到580Hz，因此进线端根据实际情况要配置进线电抗器，同时通讯电缆须采用西门子PROFIBUS标准电缆；(4)TP170A的通讯电缆能单独走线，如不能则需穿铁管，铁管两端要接地。总之，通过本项目的成功开发与应用，体现了西门子自动化产品的稳定性、易用性、灵活性以及较高的性价比。 | |
