2025年04月04日 12:32:04 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：3
| 基于PLC的电解液自动称重计量配料系统 | 2020-01-15 |
| 摘要:利用三菱公司生产的微型PLC-FX3UC和微型计算机,结合气动、称重模块以及位置控制等技术,实现了对电解液液体的自动称重计量。文中主要介绍了配料系统的硬件及软件设计,并提供了主要的硬件原理图和软件框图。该配料系统功能、实用,具有良好的应用前景。 1引言 某电解液生产公司,液体的称重计量是采用人工来实现的,不仅效率低、消耗人力,而且由于每条生产线的液体生产速度每分钟超过60片,人工称重只能称一小部分,所以总有一些次品流入下一道生产工序,从而降低了成品的合格率,增加了生产成本。本文介绍的基于PLC控制的液体自动称重计量配料系统,提高了液体生产线的自动化程度和效率,降低了成品的次品率,从而提升了企业产品的市场竞争力。本配料系统适用于AA、AAA、18系列和17系列电解液的数十种规格液体的自动称重计量,即能够自动称重计量的液体的参数数据为:长度范围60～175mm,宽度范围20～70mm,厚度范围0.2～0.5mm,质量范围8.00～60.00g,称重的精度可以达到0.01g,每分钟可以称重液体60～80片。 2配料系统的组成及控制过程 2.1配料系统的组成 根据设备和工艺要求,自动称重计量配料系统包括电气部分和机械部分,其中电气部分包括计算机、PLC、各种称重模块、电磁阀和电机等,计算机用于对整个配料系统的监控,PLC为配料系统的控制核心;机械部分包括初始运输带、1～4供料运输带、合格与非合格以及未称重液体收料运输带、收料盒、各种气缸和导轨以及支架等。 总体结构控制框图如图1所示。 2.2控制过程 ①剪裁机以每分钟60～80片的速度裁下的液体经由初始运输带运送至1工位供料运输带,PLC通过1工位上的光电开关检测到液体后,判断1称重称重模块上小盒是否为空和到位准备好。 ②如果小盒为空且到位准备好,则1工位电磁阀动作,气缸下拉运输带,液体掉入1工位称重称重模块上的小盒中,实现称重过程,称重数据传入PLC。 ③称重完毕,根据所称液体为合格、偏轻、超重,导轨汽缸拉动小盒分别至合格片、轻片和重片收料运输带,液体由收料运输带运送至相应的收料盒中。 ④如果1工位小盒没有准备到位或者小盒中有液体,则液体直接运送至2号工位供料运输带,判断如果2称重称重模块上小盒到位且准备好,则控制过程同②和 ③,否则转入第⑤步。 ⑤2工位小盒没有准备到位或者小盒中有液体,则液体直接运送至3号工位供料运输带,判断如果3称重称重模块上小盒到位且准备好,则控制过程同②和③,否则转入第⑥步。 ⑥3工位小盒没有准备到位或者小盒中有液体,则液体直接运送至4工位供料运输带,判断如果4称重称重模块上小盒到位且准备好,则控制过程同②和③,否则转入第⑦步。 ⑦4工位小盒没有准备到位或者小盒中有液体,则液体直接运送至未称重收料运输带,运送至未称重收料小盒中。 3控制配料系统硬件设计 3.1上位机 上位机采用微型计算机用于对整个控制配料系统的监控。它主要实现的功能有: 1)显示功能:电解液型号及液体的规格与质量、设备运行状态、操作模式、报警显示等功能; 2)报警处理功能:记录报警发生时间、报警内容 (包括设备本身故障和不合格液体过多故障等); 3)报表生成功能:报表记录每种规格液体的数量和质量信息,并随机抽取一批数据自动绘制X～R质量控制图,包括时报、日报和月报等,均存入微机硬盘,以备查验; 4)操作控制功能:对电解液型号及液体规格等参数进行修改,根据界面上的按钮可以对设备进行操作,包括配料系统的自动/手动切换、启动/停止以及手动状态下对现场设备动作的操作; 5)管理权限:实现不同级别的配料系统管理权限,配料系统操作员可以选择液体规格,操作设备,查看报表及X～R质量控制图等;配料系统工程师可以对监控软件和下位机软件进行修改。 3.2下位机 下位机为配料系统控制的核心,采用PLC及其扩展模块组成,其硬件结构配置如图2所示。 1)配料系统主控核心采用三菱公司生产的微型可编程控制器FX3UC-32MT-LT,在三菱公司生产的微型可编程控制器中,这款PLC功能大,指令运行速度,而且它能够实现复杂的数据处理和运算,自带的RS422接口可以直接用来对PLC程序进行编写,调试和监控,自带的RS232接口可以直接和上位机通信,不需要另外加扩展通信模块。它本身自带的16个输入点和16个输出点的响应速度快,即每个点的响应时间不超过2毫秒, 输入输出点最多可扩展到256个点。这款PLC的基本指令执行速度仅为0.065微秒/条,每条应用指令的执行时间最长的也仅为十几微秒,能够满足本配料系统控制对时间的严格要求。 2)扩展输入输出模块:选用三块16点的数字量输入单元FX2N-16EX、二块16点的数字量输出单元FX2N-16EYR和一块 4点的模拟量输入单元FX3UC-4AD。数字量的输入输出点用于对配料系统的开关量检测和控制,模拟量输入单元用于检测称重信号。 1)电源单元:选用FX3UC-1PS-5V电源模块给主控核心FX3UC-32MT-LT和模拟量输入单元FX3UC-4AD供电,采用24V开关电源给FX3UC-1PS-5V电源模块和数字量输入输出扩展模块供电。 2)变量分配表:本控制配料系统的PLC变量分配情况如表1所示。 4配料系统软件设计 4.1上位机监控软件 建立动态数据显示窗口,用于从PLC实时采集数据,对PLC发出控制命令并监控配料系统的运行等。其功能框图如图3所示。 4.2下位机PLC软件编程 根据生产工艺和控制要求,实现对整个配料系统的自动化控制,配料系统采用PLC梯形图编程实现各种逻辑顺序控制和称重检测控制。配料系统软件控制主程序流程图如图4所示。该控制配料系统可以实现自动/手动切换和手动状态下的各种操作,从而满足生产要求。 5主要抗干扰措施 5.1采用性能优良的开关电源,抑制电网谐波等因素对配料系统的干扰 电网干扰串入PLC控制配料系统主要通过PLC配料系统的供电电源和变送器供电电源等耦合进入的,所以配料系统采用了性能优良的开关电源以减少供电电源对PLC配料系统的干扰。 5.2电缆的选择 为了减少动力电缆辐射的电磁干扰,本配料系统采用了铜带铠装屏蔽电力电缆,从而降低了动力线产生的电磁干扰。不同类型的信号分别由不同电缆传输,信号电缆按传输信号种类分层敷设,同时避免信号线与动力电缆靠近平行敷设,以减少电磁干扰。 5.3正确选择接地点,完善接地配料系统 完善的接地配料系统是PLC控制配料系统抗电磁干扰的重要措施之一,有一点接地和多点接地等方式。一点接地是指在某一信号线电缆中选用一个点用来接地,多点接地是指在某一信号线电缆中分段多个点同时接地。本配料系统采用一点接地方式。 6结束语 该配料系统有以下几个创新点:由PLC控制的液体分组同时称重和计量;PLC与上位机之间信号传输可靠性和抗干扰能力强;配料系统的启动/停止以及自动/手动的控制由上位机直接操作控制,减少了本配料系统的硬件成本。 该电解液液体自动称重计量自动控制配料系统经过现场安装调试,目前运行情况良好,达到了预期工艺要求和经济效益的目标。配料系统操作简便、开放性强、性价比高。充分发挥了PLC控制配料系统运行可靠、检测灵活、维护方便等优点。配料系统的成功应用表明PLC在传统行业技术改选中是大有作为的。 | |
