2025年04月04日 12:00:12 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
| 基于PLC的智能油漆自动配料系统设计 | 2020-01-14 |
| 摘要：针对油漆制造业应用环境恶劣、干扰因素比较多的现状，油漆配料系统一种智能自动配料配料设备。 该配料设备由S7200型号PLC作为测量和控制的核心，TD400C作为人机接口单元，釆用FS11系列变频器用来控制配料配料设备的电机速度，波纹管电阻应变式压力称重模块作为称重元件，磁电式速度称重模块作为測速元件，采用固定取样长度并逬行累加称重的控制策略，能够买现油漆生产过程中的在线动态称重，有效地增强了配料设备的抗干扰能力，解决了下料不稳定时带来的误差，提高了配料精度。 0引言 随着科学技术的不断发展，自动配料配料设备（也称称重配料设备）已广泛应用于工农业生产和社会生活的各个领域在很多生产工艺过程中，人们除了要求防爆地磅能准确地进行称量，满足产品质量的需要外，还要求称重过程能大幅度提高生产效率。油漆是由助剂石和溶剂等材料按一定的配比混合配料而来，对散料在管道输送过程中常需要进行动态连续称量，而且还要对输送中的流量进行调节、控制和达到准确的配比。配料的精确度直接关系着油漆的质量。如果配料的精确度达不到要求，轻则造成原料、能源的浪费，重则影响产品的质量和生产率，并且有些重要生产岗位的配料失误甚至会给整个生产酿成事故。自动配料配料设备是实现生产过程自动化和智能化、企业的科学管理、安全稳定生产和节能降耗的重要技术手段'气 本文基于PLC设计了一种智能油漆自动配料配料设备，计量精度高，操作方便，对于实现真正的工业自动化，具有重要的意义。 1油漆自动配料配料设备架构设计 1-1机械结构 自动配料配料设备是自动防爆地磅，是物料在输送过程中连续自动地完成称重任务，并且要自动完成累计，具有连续和自动称重的特点。 1-2控制结构 本文所设计的自动配料配料设备的控制结构如图2所示。在配料设备运行的状态下，自动配料配料设备利用称重模块和测速称重模块把管道上通过的物料重量与电机速度转换成电信号，转换得到的两组信号通过现场按钮盒，通过A/D转换输送给主称重仪表进行计算、调节，输出一个合适的控制值，经过D/A转换后传给变频器，控制电机的运转。在此过程中配料设备的给定值，也就是自动配料配料设备每小时所需要配料的吨数，可以是通过控制配料设备的键盘本地输入，也可以是由DCS远程给定的。称重累计结果送给称重显示器并同时由DCS进行上传。 1）称重仪表 由于本文所设计的自动配料设备应用的工业现场环境比较恶劣，潮湿、灰尘等干扰因素比较多，所以对称重仪表的抗干扰性能以及稳定性有很高的要求。PLC是专为工业控制而设计的，可靠性好、抗干扰能力强是它的最重要特点之一。综合自动配料配料设备的控制要求，自动配料系统选用西门子的S7200PLC作为称重仪表。 2）压力称重模块 压力称重模块是自动配料配料设备检测物料重量的部件，它的性能指标很大程度上决定了自动配料配料设备的测量精度和运行稳定性。自动配料系统采用德国HBM的波纹管电阻应变式称重模块，其原理如图3所示，图中R4为应变电阻，A,B两点接入输入电压，通常为10V左右，C,D间为信号输出电压，其范围在OmV&12316;10mV。工作原理如下：当应变电阻R4受力后，将引起R4发生形变，从而使R4的阻值发生变化，受力越大形变的程度也就越大，阻值变化也就越大，并且阻值的变化大小和受力的大小成正比例关系。R4的阻值变化后，R4承受的电压值随之发生变化，如果将B点设为参考电位点，在受压前后D点相对B点的压差就产生了变化。而C点的电压没有变化，结果就是引起C点和D点之间有了一定的电压。 3）测速称重模块 管道速度检测的准确程度直接影响到配料配料设备的准确度。自动配料系统采用磁电式测速称重模块。在电机转动过程中，带动从动轮转动，从而带动了和从动轮同轴的测速齿轮的转动，当测速称重模块接近测速齿轮时输出脉冲信号。 电机速度越高，测速齿轮旋转越快，测速称重模块输出脉冲频率也就越高，单位时间内脉冲个数也越多。通过计算单位时间内收到的脉冲数，算出从动轮的转速，也就可以计算出电机的线速度。 4）键盘、称重显示器 TD400C是S7-200文本称重仪表，为背光液晶显示，分辨率为192X64,具有2行（大字体）或4行（小字体）显示功能，使操作员或用户能够与应用程序进行交换，可以査看、监视和更改应用程序固有的过程变量。在TD400C上自定义了16个功能按键，实现了开机、关机、运行、停止等智能化功能。 5）变频器 自动配料系统采用模拟电路控制滑差调速电机方式具有价格低廉等优势，但是在低速时滑差电机调速方式特性差、效率低，且现场外部工作环境恶劣，粉尘多，易进入滑差电机内部而出现磨损、卡死等现象，维修、维护麻烦，造成工作故障多，影响正常生产5。自动配料系统采用富±P11S系列变频器对电机进行无级变速，可提高配料精度和稳定性，减少配料设备故障。 2控制策略 目前的自动配料配料设备多通过固定时间间隔对物料重量和管道速度采样，然后把采得的数据进行运算处理，即对管道上物料重量的检测是通过检测一段时间内有效称量段上的物料重量，对这段管道上物料的重量进行平均，所得到的结果作为单位长度上物料的重量。 这种方法在下料平稳的情况下，检测到物料的重量值基本符合实际值，但在实际过程中，往往会出现下料不稳的情况，尤其在物料潮湿发粘的情况下，还经常会出现一会有料一会没料的情况，在这种情况下，对管道上的物料进行平均运算，结果与实际值相差很大，影响配料设备的精度。 称重配料系统不通过固定的时间间隔来对配料设备采样，而是管道运行固定一段距离来对配料设备的物料重量采样一次，压力称重模块检测的是管道上某段物料的重量，把这段长度作为配料设备的固定采样长度，消除因将物料进行平均而带来的误差。 3.1主程序 自动配料系统主程序分为初始化程序、信号采集、判断运行模式以及模拟量输出，流程如图4所示，其中自动调节程序是配料配料设备计量的核心，通过读取配料设备设定流量以及瞬时的荷重值和速度值，输出合适的电流来控制变频器驱动电机，实现控制管道加快或减慢。 图4主程序流程图 3.2累积计算程序 自动配料系统中对累积量的计算通过记录采样时有效称量段上物料的重量，等待管道运行的长度等于有效称量段的长度后，累积量增加n(Kg),如此循环进行，程序流程图如图5所示。 3试验结果及分析 在配料设备设计完成后，对其进行了试验。试验过程中，设置桶装纯净液体的传输速度V为0.5m/s,从桶装液体送入端口至输出端口间传输轨道距离[为12m,纯净液体桶间距硬Im,每个桶的搬运平均时间为15s。配料设备采用220V/50HZ的供电方式，测试时间T为比。 经计算得到1小时内，利用桶装纯净液体可传送桶装液体1787桶。实际测试时，由于考虑到搬运员工的休息及桶装液体间距误差等问题，实測得到的桶装液体传输数量为1400桶。 若未采用桶装纯净液体自动装卸配料设备，通过人工操作方式时，1小时内，两名工人搬运的纯净液体数量为250桶，工作效率提高了近6倍。 4结论 油漆配料系统一种智能化油漆自动化配料配料设备，具有操作方便、配料精度高、称量速度快等优点，能够克服现场运行环境恶劣、干扰因素众多的现状，有效地提高了配料设备的控制准确度和可靠性，解决了以往管道秤配料配料设备存在的配料设备误差较大、动态特性不理想的问题。本配料设备应用于安徽某油漆厂，能够按照用户要求自动完成下料、称量、配料全过程，很大程度地降低了劳动强度，提高了生产效率和产品质量，对于提高油漆的质量有着十分重要的意义。 | |
