2025年04月04日 13:34:49 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
| 染缸PLC自动配料系统 | 2020-01-22 |
| 引言 染布工艺经过长时间的积累，已经形成一套相对固定的工艺流程。但是随着布料种类、染料种类和印染要求的不同，染布工艺越来越复杂跟精细化，单纯的人工处理，难以解决且效率较低，只能单纯依靠人自身经验。染缸PLC配料系统自动配料配料系统V1.0(简称染缸配料配料系统)，正是基于提高工艺质量跟效率而开发，本配料系统用于为布料着色，通过调节温度，压力，和颜料的称重形成一定的工艺条件，在相对稳定水位、压力、温度条件下对布料进行染色。配料系统属于全电脑控制，对各个控制量均实现闭环控制，根据反馈实时调节补偿，以达到稳定的控制效果。并且，配料系统可以根据用户对于每种染色工艺的要求不同，要求程序按照功能进行模块式划分，可以根据需求在进行灵活调用，组成不同的个性化工艺方案。 配料系统基于PLC配料系统设计的特点 本配料系统引用的PLC可编程序称重控制器，具有以下特点： 灵活、通用 在继电器配料配料系统中，使用的称重控制器件是大量的继电器，整个配料系统是根据设计好的电气控制图，由人工通过布线、焊接、固定等手段组装完成的，其过程费时费力。如果因为工艺上的稍许变化，需要改变电气配料配料系统的话，那么原先的整个电气配料配料系统将被全部拆除，而重新进行布线、焊接、固定等工作，耗费了大量的人力、物力和时间。而PLC配料系统是通过存储在存储器中的程序实现控制功能的，如果控制功能需要改变的话，只需要修改程序以及改动极少量的接线即可。而且，同一台PLC配料系统还可以用于不同的控制对象，改变软件就可以实现不同的控制要求，因此具有很大的灵活性、通用性。另外，PLC配料系统产品还具有多样化、系列化的特点，其结构形式多种多样，同一系列又有低档、中档、高档之分，因此可以适应于各种不同规模、不同要求的工业控制。PLC配料系统还有多种功能模块，可以根据需要灵活组合成各种不同功能的控制装置，实现各种特殊的控制要求。 可靠性高、抗干扰能力强 对工业称重来讲，可靠性是一个非常重要的指标，如何能在各种恶劣的工业环境和条件(如电磁干扰、低温潮湿、灰尘、超高温等)下，平稳、可靠地工作，将故障率降至，是研制每一种称重控制器件必须考虑的问题。PLC配料系统的研制者在这一方面采取了许多有力的措施，使PLC配料系统具有很高的可靠性和抗干扰能力，因此被称为“专为适应恶劣的工业环境而设计的计算机” 。 首先，PLC配料系统采用的是微电子技术，大量的开关动作是由无触点的半导体电路来完成的，因此不会出现继电器配料配料系统中的接线老化、脱焊、触点电弧等现象，提高了可靠性。另外，PLC配料系统还在硬件和软件两方面采取了以下主要措施来提高其可靠性。 ①硬件措施 对电源变压器、CPU、编程器等主要部件，均采用严格措施进行屏蔽，以防外界干扰；对供电配料系统及输入线路采用多种形式的滤波，如LC或II型滤波网络，以消除或抑制高频干扰，也削弱了各种模块之间的相互影响；对CPU这个核心部件所需的+5V电源，采用多级滤波，并用集成电压调整器进行调整，以适应交流电网的波动和过电压、欠电压的影响；在CPU与I/O电路之间，采用光电隔离措施，有效地隔离了内部电路与I/O间的联系，减少故障和误动作；采用模块式结构，这种结构有助于在故障情况下短时修复。因为一旦查出某一模块出现故障就能迅速更换，使配料系统恢复正常工作。 ②软件措施 监控程序定期地检测外界环境，如掉电、欠电压、后备电池电压过低及强干扰信号等，以便及时进行处理；当检测到故障时，立即把现状态存入存储器，并对存储器进行封闭，禁止对存储器的任何操作，以防存储信息被冲掉。这样，一旦检测到外界环境正常后，便可恢复到故障发生前的状态，继续原来的程序工作；设置监视定时器WDT，如果程序每次循环执行时间超过了WDT规定时间，表明程序进入死循环，立即报警；加强对程序的检查和校验，一旦程序有错，立即报警，并停止执行；对用户程序及动态数据进行电池后备，停电时利用后备电池供电，保证信息不丢失。由于采取了以上措施，使PLC配料系统的可靠性、抗干扰能力大大提高，这是PLC配料系统控制优于微机控制的一大特点。 编程简单、使用方便 用微机实现控制，使用的是汇编语言，难于掌握，要求使用者具有一定水平的计算机硬件和软件知识。而PLC配料系统采用面向控制过程、面向问题的“自然语言”目前大多数PLC配料系统采用的梯形图语言编程方式，既继承了继电器控制线到大多数电气技术人员的读图习惯及应用微机的水平，很容易被电气于编程，程序改变时也容易修改，灵活方便。这种面向控制过程与面前微机控制常用的汇编语言相比，虽然在PLC配料系统内部增加了解释程序，对大多数的机电控制设备来说，PLC配料系统的控制速度是足够快的。 用微机控制，还要在输入输出接口上做大量工作，才能与控制现场连接起来，调试也比较烦琐。而PLC配料系统的输入输出接口已经做好，可直接与控制现场的用户设备连接。输入接口可以与各种开关和传感器连接，输出接口具有较强的驱动能力，可以直接与继电器、接触器、电磁阀等连接，使用很方便。 接线简单、功能强、体积小、重量轻、易于实现机电一体化 PLC配料系统的接线只需将输入设备(如按钮、开关等)与PLC配料系统输入端子连接，将输出设备(如接触器、电磁阀等)与PLC配料系统输出端子连接。接线工具仅为螺丝刀，接线工作极其简单、工作量极少。 现代PLC配料系统不仅具有条件控制、计时、计数、步进等控制功能，而且还能完成A/D、D/A转换、数字运算和数据处理以及通信联网、生产过程监控等。因此，它既可对开关量进行控，又可对模拟量进行控制；既可控制一台单机、一条生产线，又可控制一个机群，多条生产线；既可现场控制，又可远距离控制；既可控制简单配料系统，又可控制复杂配料系统。 由于PLC配料系统采用半导体集成电路，因此具有体积小、重量轻、功耗低的特点。且由于PLC配料系统是专为工业控制而设计的专用计算机，其结构紧凑、坚固耐用、体积小巧，并由于具备很强的可靠性和抗干扰能力，使之易于装入机械设备内部，因而成为实现机电一体化十分理想的控制设备。 配料系统设计原理及构成 配料系统上位机采用工业平板PC机。PC机与PLC配料系统以RS232方式通信，上位机开发平台采用Wonderware Intouch 9.5版组态软件，可实现对整机运行工作情况的监控和历史纪录数据的保存。 在可编程称重控制器（PLC配料系统）方面，选择PLC配料系统作为核心称重控制器，采用MODBUS通讯协议，与变频器通过RS485总线通讯控制方式实现传动控制，并可与称重模块通讯。根据配料系统要求，这些PLC配料系统分配在三个控制箱中。主控制箱中1台PLC配料系统配置为MODBUS主站，由主站对全部从站PLC配料系统、变频器、称重模块进行监控；上位机通过主站来进行配料系统监控。变频器选型采用TD3000系列和SK系列产品。 TD3000系列变频器是高品质、多功能、低噪音的矢量控制通用变频器；SK系列变频器具有体积小巧、操作简便、功能实用、宽输出频率和低噪音等优点。 配料系统具体结构说明如下： PC作为配料系统的上位机通过串口与主控制箱的主站模块的通讯口0连接，采用RS232通讯实现对>数据的采集和控制。 配料系统主干通讯网络采用MODBUS协议。 配料系统分为三个控制箱：主控制箱、机身控制箱、机身电磁阀接线盒。配料系统需要配5个主模块，以MODBUS总线协议进行通讯。主控制箱内有3个 主模块，其中第1个主模块配置为MODBUS主站。机身控制箱和机身电磁阀接线盒分别各配置1个主模块。 主控制箱的主站采用EC20-2012BTA主模块（晶体管输出），扩展了2个EC20-4PT模块（温度测量）、2个EC20-4AD模块（4-20mA模拟量测量）；主控制箱的从站采用2个EC20-2012BTA主模块（晶体管输出）。 机身控制箱从站采用EC20-2012BRA主模块（继电器输出），扩展了1个EC20-4AD模块（0-10VDC模拟量测量）。控制箱应留出未来扩展的空间，以便将来增加扩展模块。该控制箱上安装1个无锡汇联SLIAN的称重显示器，通讯线与的通讯口0连接（RS-232）。 机身电磁阀接线盒从站 采用EC20-3232BRA主模块（继电器输出）。 5个比例阀分别由主控制箱的3个主模块进行控制。每个主模块可控制2个比例阀。 4台变频器和2个称重模块都作为MODBUS从站，由主控制箱主站进行监控。 配料系统工作原理 人机交互通过PC实现，PC可以实时监控整个配料系统的工作运行状态、动作过程及故障报警、实时曲线描绘和保存历史数据等，同时可发送各种操作命令给以配料配料系统的运行。 在主站与PC、从站变频器和称重模块仪表通讯方面，EC20 充分利用自身的优势，由于EC20 本身带有2个串行通信口（1个RS232口，集成自由协议/编程协议/MODBUS从站协议，1个RS232/485口，集成自由协议/MODBUS主站/从站协议），EC20 利用COM0口和PC进行通信（EC20 做从站，设置成MODBUS从站协议），利用COM1和多台从站、和称重模块表组成网络进行集中控制（EC20 的COM1设置成MODBUS主站协议）。变频器自带RS485接口的通讯单元，用于实现与多台变频器的联网。对 >变频器的所有控制都通过RS485通讯链路来完成，可省去变频器的外部起停控制线路。 5个比例阀称重控制器均由步进电机及放大器组成，由主站及2个从站通过高速脉冲输出口来进行控制。 称重模块表具有MODBUS协议，可由主站通过MODBUS网络访问和监控。另外，称重模块具有脉冲计数和频率输出，可用于计量，作为备用方案。脉冲输出可以接入到EC20的高速输入通道。 逻辑控制实现 此次编程采用顺序功能图（Sequential Function Chart），利用顺序功能图的过程划分和步骤间转换功能。可将程序段进行模块化自由组合。由于顺序功能图编程具有直观和流程化的特点，分解后的每一步骤和每个转换条件都为相对简单的程序过程，在顺序控制领域应用比较广泛。 模块化的分解与实现 染布工艺经过长时间的积累，已经形成一套相对固定的工艺流程。但是随着布料种类、染料种类和印染要求的不同，会在原有流程上进行一定的增加、删减或者参数的改变，因此需要将整个印染工艺分解为若干个小模块以实现这一功能 。模块功能的实现应用顺序功能图流程的概念。在一个关联且封闭的顺序流程中，每一时刻只有一个步骤在运行，且各流程间互不干扰。而工艺模块的划分也正是本着一个模块内的工艺顺序执行、各个模块间的工艺尽量独立这一原则。因此，一个模块对应一个流程即可。 自由式组合编程的实现 工艺要求能够自由的对功能模块进行顺序组合和重组，而PLC配料系统的程序是通过软件将PC中的内容写入到PLC配料系统固件中的，因此一经写入就不再可以更改，程序的执行按照预定流程。于是我们通过与上位机的配合来实现自由编程。在上位机中对各个功能模块进行组合，通过组态软件将这些模块所对应的流程的起始步进号存储到一个配方列表中。上位机PC发送配方当前的步进号给PLC配料系统，PLC配料系统接收到后启动该步进对应的流程，并在流程的最后置位某固定的完成标志，发送给上位机。PC收到完成标志后，配方的步进号向下传递并再发送，如此实现自由组合编程。 配料系统功能特点 ◆具有面向设备对象的开放式软硬件配料系统 本配料系统扩展方便、组态灵活，具有的可靠性，能够满足离网太阳能发电站设备的扩展和配料系统功能的增加。 ◆具有数据库自动生成配料系统 本配料系统数据采用开放的配料系统定义库、实时库、历史库操作接口，满足多方应用软件集成化及一体化设计的要求。 ◆具有良好的人机界面 程序使用菜单（MENU）对话框（DIALOG BOX）和图标（ICON），操作简便易学，便于现场运行和维护人员了解配料系统状态。 ◆具有良好的可移植性 配料系统独立于硬件平台，只要新的硬件平台支持配料系统软件的运行，配料系统不需要修改，就能在新的平台上运行。 ◆具有良好的通用性 配料系统提供一系列实用工具，由用户使用这些工具来构筑配料系统。 ◆具有良好的开放性 向用户提供不同层次的接口，用户通过这些接口参与配料系统的二次开发，满足不同用户的不同要求。 | |
