2025年04月04日 12:39:00 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
| PLC结合组态配料系统控制抽料重量 | 2020-01-16 |
| 【摘要】在广泛的化工生产领域里，往往需要对大量的化工原料要进行快速定量抽料储存到的地方，以满足进行大量生产的需要。在传统的通过人工方式装料、抽料、搬运等，要花费大量的人力物力，且难以满足大量产品生产需要。效率低、成本大，且很多大量有毒、强腐蚀等化工原料对生产工作人员工的身体健康造成很大的威胁和危害。称重配料系统就以利用PLC结合工业组态自动配料系统自动进行快速的对化工原料进行定量抽取，并输送到的地方，以提高生产效率。 组态称重配料系统是一种面向工业自动化的通用数据采集和监控称重配料系统，亦称人机界面或有明确的定义，它可以理解为“组态式监控称重配料系统”。组态王”称重配料系统包括由工程浏览器、工程管理器和画面运行系统三大部分组成。在工程浏览中可以查看工程的各个组成部分，也可以完成数据库构造、定义外部设备等工作；工程管理器中内嵌了画面管理系统，用于新工程的创建和已有工程的管理。画面的开发和运行由工程浏览器调用画面制作系统和运行系统来完成。组态称重配料系统能够实现对自动化过程和自动配料系统的监视和控制。它能从自动化过程和配料系统中采集各种信息，并将信息以图形化等更易于理解的方式进行显示，将重要的信息以各种手段传送到相关人员，对信息执行必要分析处理和存储，发出控制指令等等。组态称重配料系统提供了丰富的用于工业自动配料系统的功能，配置等较为简单的工作来建立自己所需要的自动配料系统。组态称重配料系统和行业无关,它可以广泛应用于油漆、涂料、油墨、润滑油、助剂、溶剂、油脂、溶液、润滑液、润滑剂、甲醇、乙醇、丙醇、聚氨酯、、天那水、甘油、实验室等等凡是涉及自动化监控的配料系统场合。组态称重配料系统既可以完成对小型的自动配料系统的集中监控，也能由互相联网的多台计算机完成复杂的大型分布式监控。还可以和工厂的管理信息系统有机整合起来，实现工厂的自动配料系统信息化。 自动配料系统在计算机基础上的SCADA系统近年来发展迅速，在WINDOWS环境下解决生产和过程自动化、可视化信息、显示和实现控制策略，称重模块提供了适用于工业的图形显示、报警、数据记录以及报表的各种功能，能实现高性能的过程偶合、快速的画面更新和可靠的资料处理，具有较高的实用性。它在Windows标准坏境中提供确保可靠地控制生产过程的所有功能。组态自动配料系统具有丰富的自动配料系统接口，很容易结合标准的或用户的程序建立人机接口，精确地满足生产实际要求。使用者可应用作为其系统扩展的基础，通过开放接口开发自己的应用自动配料系统。是基于32位的应用自动配料系统，Windows32位操作自动配料系统多任务的特性确保了对过程事件的快速反应，并提供了多种防止资料丢失的保护。组态自动配料系统使用了面向对象的自动配料系统编程技术，将所有工程工具的组态功能集成在一起，提供用于过程可视化和操作的全部基本功能。此外，提供宽范围的编辑功能和接口，使用户为其的应用单独组态。 自动配料系统采用西门子S7-400PLC作为下位机，PLC与两个EM200子站、12台西门子MM440变频器通信，采集、处理现场数据和简单的控制。PLC用CP443以太网模块和上位机进行通讯以交换系统运行数据。组态自动配料系统使用组态自动配料系统设计的组态界面如下：首页封面、登录界面、设备操作界面、配料设定界面、配方界面、实时数据界面、报表界面、系统诊断界面等。在上位机中，监控系统主要完成的任务： 1、现场各种矿石称重的显示、处理和设定； 2、现场数据的记录、保存和查询，对重要数据的报警； 3、生产现场的模拟运行； 4、配料配方的设定以及皮带输送的模拟运行。系统主要完成对铁矿石称重、配料和上料环节的数据采集和控制，实现对物料称重、配料和上料环节的监控。 5、画面设置：开机时显示的初始画面、设备状态画面、用户操作面板、报警画面、用于显示搅拌电机和液位实时变化的曲线图。建立物料灌装显示窗口，建立数据库变量并完成属性定义。通过属性定义、空间、策略等手段，完成动态画面的设计，设置数据变量的存盘属性，建立数据查询和曲线浏览。建立外部设备的通信连接和参数设置，实现远程监控和数据管理功能。 PLC程序包含三部分：主程序部分，主要负责手动/自动处理流程的选择、进入液位处理子程序的判断、各种故障状态下报警灯的显示处理与控制自动灌装机循环；子程序有两个，分别是液位处理与自动运行。其中液位处理子程序主要负责通过采集到的液位高低数值信息与设定值进行比较来判断物反应罐内液位的高度，液位的高低信号会决定料泵的开启与闭合状态。当采集的输入数值超过设定液位的允许值时，自动灌装机会自动将其限制在合理范围，以免出现异常情况。自动运行子程序的工作过程是主要部分，在未出现其他异常情况与选取手动状态时，自动灌装机会一直按照自动灌装机工艺流程的要求往复循环，其各部分数值会同步显示在组态界面上，以便控制人员参考与监测。5组态王自动配料系统在工控中的应用极大地方便了操作人员与工程开发人员，其界面友好、功能强大，操作傻瓜化。工程师不再需要将主要精力放在上位机交互界面程序的编写上，从而可以专注于流程的控制与优化，提高了工控自动灌装机的工作效率，节约了开发维护成本。 1传统的控制方法 在传统的原料输送控制中，多数采用人工看着电子秤，称好所需原料的重量，装到的反应釜，再通过手动控制水泵或气动泵，手动打开原料管道阀，以便将原料抽到所需要的地方，因此需要大量的人力和物力，效率低。 找拌混合權行编程，使其进入自动控制。全部程序如图4（A）、图4（B）（PLC控制程序）所示。 根据工艺控制流程，现将全部程序分段分析如下： 2.1图5程序分析：由程序aiwO读出第1通道输入的4-20毫安量程数据存到vwlO寄存器，再经I-DI指令将vwlO变双整数存到vdlO,再经DI-R指令变为浮点数。变为浮点数后作用是使数据值精确到小数位,方便以后精确计算的重量数据用。 2.2我们先拿出经电子秤验证准确知道原料物质重量，再倒入称重配料系统计量罐内，观察计量罐显示的数据是否正确。如果不正确则要先调整称重配料系统称重显示器，使其显示与防爆电子秤称出的原料重量是一样的。调整后，将计量罐里面的物料清空，，观察Vd820的数据，是否为零，如果不为零,则要使VD8O（IN1）原始数据减去（IN2）的数据为零。实际原理就是使得没原料时vd820的数据为零，因为4-20毫安输入的数据是由4毫安开始,4毫安对应的数据是6400（存在极小误差），而我们使用的数据是要由0开始，即是要使4毫安对应0公斤。 2.3图6程序分析:称出32公斤标准物料倒进计量罐，那么（图7）这两步的作用是要VD195对应得到32.0即32公斤得数据值（切记编程时一定要遵循先加减后乘除的原则，否则就数据就不准确）。那么，为什么是先乘20.0,我们知道物料重32.0,用计算机将32.0乘256.0得出8181.0,再由8181.0除409.0得岀20.0,注意256.0是因为数据本身是偏大256倍。通过这一段程序就这样得出（初步）实际重量数据了。 2.4例如当我们将标准重量由32.0kg加到90,放入计量罐会发觉，PLC读取到的重量有90.4524kg。这时说明PLC读取到的重量和实际重量大0.4524kg,我们就需要用偏差重量0.4524除以58（90-32=58kg）得出每1kg对应重量偏差0.0078,该数值存到vdl90,再通过加指令加上这部分多出的重量存到vd840,目的使其和称重配料系统称重显示器读出的重量一样。 2.5Vd840加10.0的作用是使数据加大，使得T55提前感应得电接通计时，使得下一步T55调节得范围加大。 2.6VD50是力控组态称重配料系统设定值，当VD880大于VD50时T55开始接通计时。在正常理论情况下如果用实际值VD840等于设定值VD50马上关闭气动阀和泵。但是由于阀门关闭过程需要时间，气动阀在未关闭情况下，管网里的物料仍然会流到计量罐里去，导致抽的原料比实际设定的要多一点，这时就需要用时间继电器T55提前关泵阀。要T55提前接通则需要将加大的数据VD880与VD5O比较，最后只需要微调T55提前接通就可以使抽料重量与设定相同。 M0.1.M0.2.M0.3都是力控组态称重配料系统设定的启动按钮。作用在于用层次分析法确定权重，较好地解决了权值分配问题；以隶属函数来描述不同点位分级界限，较好地反映了实际存在的模糊性，使评价结果较为可靠、合理。结果表明，振动装置的振动噪声测试总体情况为频率低振动噪声小、频率高振动噪声大，振动点位与方向不同，其测试的振动噪声也不同。应采取一定的防振措施，改善称重配料系统装置的质量状况，从而降低装置振动噪声。磔 2.7当启动阀门就可以联动启动1号抽料泵和1号抽料阀，就不需要另外设按钮启动1号抽料泵和1号抽料阀了，使操作更加方便。 2.8M0.4力控组态称重配料系统启动抽料到混合搅拌槽的自动控制按钮，当M0.4接通时2号抽料泵和2号抽料阀开始启动抽料。当VD50设定值大于VD880实际值时说明，计量罐里已经没有原料了，那么就必须停止抽料，以防止空抽导致泵发热。 2.9图7程序分析：网络的M0.5、M0.6、M0.7、M1.0都是力控组态按钮用来联动启动3号抽料泵Q0.4,并同时启动对应的气动阀。如按下阀门M0.5接通3号抽料泵Q0.4和1号抽料阀Q0.5,停止时3号抽料泵Q0.4和1号抽料阀Q0.5亦同时停止。 3完成PLC程序后我们需要进行工业组态称重配料系统开发（在此不详细讲述） 先建立I/O称重配料系统组态； 建立数据库组态并建立I/O连接; 称重仪表界面开发。 注意：在图型称重仪表界面开发自动配料系统常遇难点 ⑴在称重配料系统方面，如何使PLC的输入值4到20毫安，转换成力控组态称重配料系统看到的0到10000公斤的数字，如图8所示。首先要知道西门子PLC的PID输出值数据6400与32000对应为4毫安和20毫安。力控组态称重配料系统读取的是经处理后的数据VD840,然后在数据库组态中连接变量，且“量程变换”即PID输出数据设置裸数据下限（PVRAWLO）为“0.0”、裸数据上限（PVRAWHI）为“10000”，而量程下限（EULO）为“0”量程上限（EUHI）为10000,就是我们看到的0到10000公斤的数字了。 ⑵在退出处确认按扭，则可以在图库选择一个好看的按钮，双击按钮左键动作，进入编写脚本为“Exit（0）;CloseWindowO”就可以了。运行力控点击退出按钮即可退出力控监控称重配料系统了。 ⑶如下图9,而其他称重仪表界面部分相当简单，画法与触摸屏相似且简 单，在此不详细讲述了。 4改造后对生产发挥的作用 4.1一个完整的工程就完成改造了，当生产人员打开电脑进入组态称重配料系统就清楚地看出反应釜的工作，以及各个被控负载状况。 4.2在电脑前就可以动一动鼠标就可以修改需要设定的抽料重量值,一目了然的监控上下探头等各个流程工作状况。 4.3可以坐在控制室，对着电脑轻松完成对生产线抽料的控制了，从而大大的减少工作量，并且减少有毒空气对生产人员身体的伤害。 4.4PLC自动完成精确的控制，避免了许多偏差大的自动配料系统问题，大大提高生产效率与产品质量。 5小结 基于组态自动配料系统的烧结预配料系统已在生产线上得到实际使用，组态自动配料系统的程序控制满足现场的工艺要求，监控界面操作简单方便、结构清晰，使烧结配料的技术层次和经济指标得到较大提高。在该配料系统中，组态自动配料系统充分发挥了其配置灵活、控制可靠、编程方便和可现场调试的优点，使配料系统达到较高的自动化水平，提高了生产效率，保证了系统稳定运行。随着配料系统的发展，相信会有越来越多的化工行业需要对称重配料系统进行改造。本人就以往从事过的系统改造工程，总结一些经验，希望可以给各位同行进行分享,并给部分想进行反应釜系统系统改造的化工厂提供思路。 | |
