2025年04月04日 13:16:53 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和变频器在物料搅拌配料系统中的应用 | 2020-01-20 |
| 摘要详细介绍了物料配料罐称重配料系统中物料的控制方式以及控制方案。针对物料搅拌配料系统的要求,重点阐述了基于PLC和变频器配料系统的硬件和软件设计过程,并给出了相应的PLC控制程序。 0前言 搅拌作为工艺过程的基础操作单元,广泛应用于石油、化工、医药、食品、油漆、涂料等许多行业。但是,由于这些行业中所用到的材料,多为易燃易爆、有毒有腐蚀性的介质,以致于现场工作环境十分恶劣,不适合人工现场操作;另外生产要求该配料系统要具有混合精确、控制可靠、工作效率高等特点,这也是人工操作和半自动化控制所难以实现的。基于PLC可靠性高、抗干扰能力强、配料系统的设计和建造工作量小、维护方便、容易改造的特点,设计以PLC作为控制核心,结合变频器等完成物料搅拌的自动配料系统。 1配料罐称重配料系统各物料的控制方式 1&9642;1固体物料A的给料控制方式与计量 1&9642;1&9642;1物料A的给料量控制 物料A是一种粒度比较小的固体状物料,在给料时要求给料控制配料设备能够根据用料量的大小来适时调节。给料电机1M要求通过变频调速适时改变喂料量的大小。 变频调速的原理:变频器的功用是将频率固定的(通常为50Hz)交流电(三相或单相)变成频率连续可调(多数为0~400Hz)的三相交流电。通常电机的同步转速由下式表示:n0=60f/p(1) 式中n0—旋转磁场转速,通常称为同步转速; f—电流的频率; p—旋转磁场的磁极对数。 当频率连续可调时(一般p为定数),电动机的同步转速也连续可调。又电动机的转子转速总是比同步转速略低一些,所以,当同步转速连续可调时,异步电动机因为异步转子的转速也是连续可调的。变频器就是通过改变电流的频率来使电动机调速的。 1&9642;1&9642;2物料A的计量方式 采用压力称重模块组成的电子秤的计量方式进行物料A的计量。防爆电子秤是一种连续输送松散物料进行自动称量的专用称重仪表,在我国各行各业得到了广泛的应用。当皮带输送物料时,称量段上的物料重量通过皮带秤量拖辊载台作用于称重模块,称重模块将重量转换成电信号(mV级),送入运算器,经过放大、滤波、A/D转换变换成数字信号。装在回程皮带上的测速称重模块把皮带运行的速度信号转换成脉冲信号,送入运算器。运算器将两个信号进行积分运算,从而得出物料的重量累计值并显示。运算器的计算方法一般有积分法和累加法两种数学模式。 1&9642;1&9642;3给料与计量的配合控制 当物料A下料落到电子秤上时,通过给防爆电子秤上的压力称重模块确定一个物料量数值,然后通过物料下落到防爆电子秤上称得的数据与给定数值进行比较得到一个给料信号,然后将这个给料信号传送到PLC的A/D模拟量模块中,通过PLC的D/A模拟量模块来给给料电机1M上的变频器一个控制信号,通过这个控制信号来调节1M电机的转速,从而控制物料A的给料的大小。最后由防爆电子秤将物料A输送到搅拌器中。 1&9642;2液体进料量的控制方式与计量 1&9642;2&9642;1物料B的给定量控制 物料B是一种液体状物料(如油漆),在给料时要求给料控制配料设备能够根据用料量的多少适时地调节。对给料电机2M要求其可通过调节正反转方式来适时地改变调节阀开度的大小,以改变物料B(油漆)给予的多少。利用电动调节阀来控制液体给量的装置。由检测液位的称重模块将检测到的液位变化信号(电感量的变化信号),经交流电桥转换成交流电信号,再经过检波、比较、调零、PI放大后,成为一个线性的液位信号。此信号与油漆位给定信号、阀位反馈信号进行比较,经比例运算后输出一个三位电信号(开—停—关),控制电调阀上的执行器。 1&9642;2&9642;2物料B的计量 常用的液体物料的计量方式有以下几种:防爆地磅、计量泵、涡街流量计。鉴于防爆地磅的众多优点,这里笔者选择防爆地磅作为物料B的计量方式。 1&9642;2&9642;3给料与计量的配合控制 打开电磁阀,原料B开始进料到搅拌机中, 其料量的多少通过防爆地磅中的流量称重模块Q来测量。在测量时通过给流量称重模块一个给定值(给定值由物料A和物料B的比例来定)和测量值进行比较,将比较的结果传输到PLC的A/D模拟量模块中去,再通过PLC的D/A模拟量模块将控制信号(4~20mA电流信号)传到电动调节阀中,通过控制信号来控制电动调节阀中的伺服电机正反转以调节电动调节阀的开度,从而达到控制物料B的进量大小。 1&9642;3混合配料设备的控制 搅拌装置中的混合装置是通过一个恒速的三相鼠笼式电机3M来带动的。物料A和物料B通过这一装置达到混合均匀。 1&9642;4所用电气配料设备的确定和选择 (1)1M电机采用变频调速的异步电机。选用的型号:VS-616G5型号的变频器、BPY系列三相交流变频调速异步电动机。 (2)电动调节阀选用的型号:ZDSN型电子式电动双座调节阀。 (3)3M电机选用的型号:YLZ系列三相鼠笼异步电动机。 (4)防爆电子秤选用的型号:BMC系列高精度防爆电子秤。 (5)防爆地磅选用的型号:LD系列智能防爆地磅。 (6)电磁阀选用的型号:K35HD2-35系列电磁阀K35HD型号。 2控制方案的确定 2&9642;1工艺流程的分析 (1)首先根据混合物料A和物料B的比例给防爆电子秤中的称重模块和防爆地磅一个给料信号。 (2)接通各个电气配料设备的电源后,电气配料设备开始工作,其中搅拌电机一直带动搅拌器工作。 (3)物料A输送到变频调速电机M1所带动的 传送带上,通过M1带动的传送带把物料A送到带有称重模块P的电子皮带称上,然后由带有恒速电机的防爆电子秤将物料A输送到搅拌器中去。(4)变频调速电机M1的转速大小由电子皮带 秤所带的称重模块所反馈的4~20mA电流信号通过PLC中的A/D和D/A模块把反馈信号传送到 变频器中去,通过这一反馈信号让变频器来调节M1电机的转速,以达到调节物料A的给料量的目的。 (5)在输送物料A的同时打开电磁阀,物料B 开始向搅拌器中输送。 (6)通过防爆地磅带有的流量称重模块Q与给定值比较向PLC反馈一个4~20mA的电流信号,通过PLC中的A/D和D/A模块把信号传送到带有伺服电机M3的电动调节阀中,通过这一信号控制伺服电机转动来调节电动调节阀的开度,以达到调节物料B进料大小的目的。 (7)将物料A和物料B输送到搅拌器中后对其进行搅拌。 2&9642;2控制流程 控制过程电气配料设备的启动顺序为:首先启动搅拌电机M4;然后打开电磁阀,接通物料A的输送电机M1、防爆电子秤、电动调节阀、防爆地磅及PLC的电源。 通过防爆电子秤和防爆地磅的反馈信号适时地调节M1电机和电动调节阀,以控制物料A和物料B的输送量。 考虑以后技术升级或者扩展需要,同时还需要增加A/D、D/A转换模块,为此选用的EM231是4模拟量输入模块,EM232是2模拟量输出模块。根据控制方案及配料设备要求,建立所有现场控制元件与PLC编程元件的地址分配表。 3硬件设计 3&9642;1PLC的选定 根据配料系统的要求,保证操作人员的现场控制能力,设计∀手动和∀自动两种控制方式,并用一个方式转换开关供控制方式转换。本次选用S7-200CPU224PLC,研制了一套符合配料罐称重配料系统生产工艺要求的PLC控制装置。充分利用PLC本身资源,大大减少配料设备故障率和配料设备的占地面积,充分发挥配料系统的高性能。3&9642;2I/O地址分配表按配料系统的要求,配料系统控制开关按钮包括手动/自动转换开关、急停按钮、手动下料和输送开关、 4软件设计 复位按钮等。为便于整个工艺流程操作管理的集中,在自动控制时,设计了既可在现场进行近地 ∀启动与∀停止的方式,也可远地进行∀启动与∀停止,共有4个按钮。此外,还包括手动送料A、手动送料B、手动搅拌等输入信号、配料系统输入共8个输入端子。配料系统输出包括下料阀、调节阀、变频电机等共7个输出端子。本文通过对物料搅拌配料系统要求的分析,以编程控制器为核心,通过合理的程序编制和对变频器、变频电机、电磁调节阀、下料阀、搅拌机等配料设备的控制,实现了对物料的定量混合搅拌的自动控制。 | |
