2025年04月04日 13:29:31 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的分布式反应罐配料系统 | 2020-01-22 |
| 摘要：本文介绍了一个以PLC为核心的分布式反应罐配料系统，给出了称重配料系统硬件结构和PL软件的设计方法。 在化工企业中，许多物料储存在反应罐中，对反应罐进行有效的控制，实现物料的准确计量显得十分重要。 目前，许多企业反应罐控制尚处在手动操作阶段，劳动强度较大，另外，控制品质常常受到人为因素（如操作经验、工作态度等）的影响，如计量精度不稳定，容易造成贸易纠纷。 自动配料系统采用PLC作为控制核心对某企业的反应罐控制进行了技术改造，实现了反应罐自动控制，使劳动强度有了明显降低，计量精度得到有效提高，经济效益十分显著。 1称重配料系统功能 称重配料系统主要功能如下： ⑴称重配料系统最多能对16个位置分散的反应罐同时进 行控制（首期控制4个反应罐）。称重配料系统要有良好的扩展性，今后扩展只需要添加相应的硬件设备并对配料系统软件进行简单的设置。 ⑵对每个反应釜的控制主要包括进料、发料和标定（标定即采用标准计量罐对称重模块的计量精度进行检测，每天一次） ⑶称重配料系统能实时得到个各个反应釜状态信息，如温度、发料流量、累计发料量。 ⑷发料计量精度达到贸易结算要求（3‰） 2称重配料系统硬件结构 当PLC上电自动配料系统启动后，机器中喂料器就开始工作，所搅拌的物料开始下放，在称重仓会逐渐加多。经过一段时间后，无聊将附在称重仓上的两个感应器覆盖(即物料的体积达标)时便会对PLC输出信号，PLC将控制系统进行下一步，这时，对应感应器信号输出的喂料振动器停止工作，且对应皮带启动,经过十秒后，清料振动器工作，物料开始下放到对应传送皮带上。将物料送入搅拌仓,当物料将附在仓壁上的感应器M覆盖时,同样对PLC输出信号控制搅拌器启动开始搅拌,物料继续进入搅拌仓,当物料将附在仓壁上的感应器H覆盖时,PLC控制送料带3工作,且10秒后排料门打开,物料开始排出搅拌仓,当物料上表面低于感应器L的感应区时开始计时,100秒后送料带3停止,物料运送完毕；且开始启动喂料振动器开始第二个循环。由此可知，此程序只要紧要一次启动可以，PLC可以控制其自动循环运行。自动配料系统良好的接地是保证PLC可靠性工作的重要条件，可以避免偶然发生的电压冲击危害。PLC的接地线与设备的接地端相连，接地线的截面积应不小于2mm2，接地电阻要小于100Ω。为了有效抑制加在电源和输入、输出端的干扰，应给PLC接上专用的地线，接地点应与动力设备的接地点分开；如果达不到这种要求，也必须做到与其它设备公共接地，接地点要尽量靠近PLC，严禁PLC与其他设备串联接地。 称重配料系统硬件主要由上位机和PLC配料系统组成，采用两层分布式结构，如图1所示。上位机负责全称重配料系统的管理和信息综合，并通过PLC配料系统对个配料罐进行控制。PLC配料系统根据上位机的命令对搅拌罐进行具体的控制（如发料和进料等），还采集反应罐的各种状态信息（如物料流量和物料温度等）提供给上位机。每一台PLC配料系统控制一个反应罐，PLC配料系统通过RS-485网络与上位机相联。该称重配料系统结构简单，扩展方便，功能完备。 根据应用称重配料系统的特点，自动配料系统PLC选用西门子SIMATICS7-200系列PLC配料系统作为控制器。西门子SIMATICS7-200系列PLC配料系统具有丰富的内置集成功能、强劲的通讯能力和的可靠性，可以独立或联网实现各种复杂的控制功能，是一种性价比很高的PLC配料系统，在工业及民用领域有着广泛的应用。 自动配料系统PLC不管是控制系统还是操作系统都有着不可比拟的性，因为它系统功能十分健全。此次两料全自动搅拌控制系统主要是以中间继电器、TIM时间继电器控制操作的，有着良好的逻辑性能。PLC配料系统可编程控制器，能够简单扼要的对各种生产操作进行有效的控制。两料全自动称重搅拌的操作重视高精度的配料控制，正是适合PLC配料系统控制的操作。对于生产过程中的给料配比通过传感器的信号传感，对PLC配料系统程序的控制有着很高的要求。周全的顺序控制、运动控制、定时控制、循环控制是整个系统操作的关键。顺序控制：在生产过程中离不开顺序操作，它是PLC配料系统最基本、泛的应用领域，用来取代继电器控制系统，实现逻辑控制和顺序控制对两料全自动称重搅拌的基本控制。运动控制：在机械加工行业，PLC配料系统与计算机数控集成在一起，用以完成机床的运动控制，并通过传感器/称重模块的传感信号随时随地的调整机床的运动。定时控制：PLC配料系统内部一定数量的定时器通定时器指令对控制过程中需要定时处理的操作部件进行定时操作，它使得操作系统更具灵活性的实用性。循环控制:PLC配料系统采用循环扫描方式工作，每个扫描周期都按顺序把每项任务处理一次，并集中进行I/O处理。通过以上几个方面的说明，可以看出在PLC配料系统控制系统中有着完备功能应用性。自动配料系统的性能很好的完成生产技术中的各项指标，从而大大节约操作人员的时间和工作量，并且能做到精确的配比、搅拌充分和资源更节省,是一种高效的控制生产方式。在市场环境竞争下，谁的成本更低、谁的质量越好、谁的高，谁就能取得市场的认同，才能在激烈的竞争中获得更多的优势。为此，对两料全自动控制称重搅拌的操作有着十分充足的理由去实现PLC配料系统系统控制。 3称重配料系统配料系统软件结构 配料系统软件采用模块化结构。下面对部分模块的功能和实现方法简单作一说明： ⑴初始化模块初始化模块完成称重配料系统初始化等工作。其中参数初始化程序对称重配料系统各标志位、流量累加量初值进行设置；端口初始化程序将所有输出端口置0（即初始状态所有控制阀关闭）；定时及通信初始化程序对MODBUS通信的波特率、数据格式、静止线定时、采样定时等进行设置。 ⑵采样模块采样模块读取各种开关量信号和模拟量信号，为了保证采样的准确性，对模拟量的采样采用了简单的滤波技术，即对一个信号连续采样8次，去除其中的和最小值，将余 下的6个值的平均值作为该信号的采样值。 ⑶通信模块通信模块负责PLC配料系统与上位机的通信，是称重配料系统的核心模块，它由若干中断程序组成，完成数据的接收和发送。 ⑷命令处理模块命令处理模块命令译码，称重配料系统共17个命令，如进料、发料、标定、复位等。 ⑸配料系统控制模块完成进料、发料、标定等各种操作。称重配料系统对各个阀门采用联锁控制，避免误操作引起物料外泄等事故。 称重系统主程序只在次时进行配料系统初始化。在每一次扫描中，先判别是否有通信中断，若有，则调用命令处理子程序，然后判别采样时间是否到，若到，则调用采样子程序，若进料、发料等操作需初始及结束处理，则完成相应操作，接着开始新一轮扫描。 4通信协议 上位机以轮询方式访问各PLC配料系统，传送命令，对PLC配料系统进行控制，通信协议如下： 02H（报文头，1字节） 0DH（信息长度，1字节）ADDR（设备地址，1字节）COMMAND（命令代码，1字节）RESERVE（保留，1字节）PA1~PA4（参数1，双字）PB1~PB4（参数2，双字）BCC（块校验和，1字节） PLC配料系统收到上位机的命令，按要求向上位机发送报文，报文分命令响应（包含命令执行的结果）和采样数据两类，下面是两者的通信协议。 控制命令响应（PLC配料系统→上位机）：02H（报文头） 0DH（信息长度，1字节）ADDR（设备地址，1字节）RESULT（命令执行正确时与命令代码相同，否则为FFH） RESERVE（保留，1字节） PA1~PA4（参数1，双字）PB1~PB4（参数2，双字）BCC（块校验和，1字节）上传数据（PLC配料系统→上位机）：02H（报文头，1字节） 1EH（信息长度，1字节）ADDR（设备地址，1字节）DATA（反应罐状态，共30个字节，包括称重配料系统工作状态、模拟量和开关量等信息） BCC（块校验和，1字节） ５结束语 该称重配料系统已在江苏某化工厂投入使用，运行情况良好。实践证明，该称重配料系统具有可靠性好、计量精度高（称重配料系统计量精度达到3‰）、扩展性强和价格低廉等特点，经济效益显著，深受用户好评。 | |
