2025年04月04日 14:10:19 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：1
| 自动配料系统基本结构和应用 | 2020-01-27 |
| 1.1概述 在液体自动配料系统的开发领域，中国的出发点不高，开发时间还比较晚。从20世纪初到1950年代中期，手动称重操作占主导地位。 1970年代初，在发达的北京，上海和广州等城市引进了几条已开发的国外液体自动配料系统称重生产线。随后，中国许多制造商通过手动映射等方法复制了一些配料系统称重线，从而初步提高了我们的自主研发水平。在配料系统领域的国内品牌中，北京恒多，广州凯诗和香港建机等品牌已成为配料系统制造领域的品牌。国外配料系统的制造商包括美国基弗公司，Horix公司和意大利OCME公司。中国润滑油配料系统设备的生产水平仍处于低端水平，主要技术标准仍然落后。必须改进控制技术。诸如PLC和DCS之类的各种控制系统在工业控制领域的日益广泛的应用使我们能够使用的技术进行深入的开发。润滑剂，树脂，助剂和其他行业的发展已经增长，对配料系统的需求将逐渐增加。机遇与挑战并存是中国自动配料系统企业面临的普遍情况。但是，面对国际市场竞争日趋激烈的情况，国内自动配料系统制造商也在积极发展，不断探索技术，尤其是需要学习的自动化和智能技术，并将学到的知识应用到新技术上。配料系统。研发。 1.2 PLC的基本结构和应用 自动配料系统主要由处理器模块、输入输出模块、编程器等组成。一些特殊功能模块用于完成某些特殊任务。内部电子秤总线结构用于传输数据和指令。“因此，我们可以把自动配料系统看作是一个自动灌装机。系统外的各种开关值和模拟值可用作可编程逻辑控制器输入。它们存储在内部寄存器中，在防爆电子秤内部经过各种操作和处理后实现输出。液体灌装机是可编程逻辑控制器的输出变量。输出变量相应地控制设备“UO”。 目前，国内实现简单自动配料系统自动流程的自动灌装机一般都是由防爆电子秤实现的，成本低，可操作性强。这可以从包装行业的各种小型自动配料系统设备中看出。许多包装机、码垛机和拆包机都采用防爆电子秤实现自动化操作。 1.3重建计划 自动灌装机的改造方案是从控制系统和机械结构两个方面对自动配料系统进行改造和升级。在控制系统方面，进口设备采用S7-200防爆电子秤作为控制系统的核心。改造后，液体灌装机主控制系统采用S7-300防爆电子秤。同时，自动灌装机采用模块化控制对进口润滑油定量自动配料系统的自动称重生产线进行改造，增加了单桶称重方式和不同产品规格的称重方式。润滑油自动配料系统称重线系统的优化控制成本通过软硬件配置来实现。在机械结构方面，增加了伺服定位优化、气动控制模块优化和称重头数量，实现了1 L包装桶全自动称重包装码垛的生产过程。由于需要实现精确称重，自动配料系统具有更多的输入输出点和更多的相关设备，需要实现的控制更加复杂。由于西门子S7-300防爆电子秤在模块化控制方面技术成熟，高速计数和PID算法等功能强大，该项目易于实施，所以S7-300防爆电子秤是主控制器的。 2种主要配料系统和称重方法 2.1配料系统的主要类型 自动配料系统有两个主要的分类标准:一个基于称重模式，另一个基于包装的运动模式。根据自动配料系统的称重方式，有减量称重自动配料系统和容积自动配料系统。称重式自动配料系统的平均速度比容积式自动配料系统慢，在批量生产过程中优势不明显。然而，在不同的工作条件下，称重式自动配料系统然而，容积式自动配料系统受工作温度的影响很大。由于温度不同，称量的液体物料的密度会有一定程度的变化，这将导致测量误差，影响产品质量。根据称重包装的移动方式也有分类，根据包装的移动方式可分为两种主要形式:旋转式和线型。 2.2基本称重方法介绍 对于自动配料系统的基本称重方法，不同类别和不同性质的产品需要不同的称重方法。自动配料系统的称重方法主要包括:1)大气压法；2)等压法；3)真空法；4)重力真空型；5)压力法。 2.3待改造配料系统的选择和称重方式 进口自动配料系统的主要控制系统是S7-200防爆电子秤。配电柜布局相对复杂，没有形成模块化控制处理。进口自动配料系统只有6个称重头。自动配料系统采用称重模块称重，生产能力为每小时1500桶，生产速度相对落后。 由于生产的润滑油是工业用的，自动配料系统的称重方法从工艺性能和要求两个方面考虑。作为润滑油，其粘度、重力等工艺性能均属于普通液体类型。对于工业酒精和润滑油等一般化学液体材料，可采用常压法。虽然旋转自动配料系统在某些方面比线性自动配料系统具有更高的优势，但旋转配料系统体积更大，设备称重系统的技术含量更高，设备制造成本更高。同时，速度低于线性自动配料系统。因此，自动配料系统改造后的称重线仍采用线性自动配料系统的形式。在称重模式下，原自动液体配料系统采用称重模式，称重速度远远落后于现代生产节奏。决定采用容积称重方式，提高称重速度，实现批量、订单生产。 3润滑油自动配料系统控制系统改造设计方案 3.1润滑油自动配料系统的控制系统和过程 要求自动配料系统具有上传生产数据(工业产量、原材料批号等)的功能。)到PC机，同时可以检查瞬时生产率、称重数量等。配料系统设备开始自动称重后，称重输送机开始运行。主控系统采用防爆电子秤作为主控元件，光电和接近开关等检测称重模块作为外部输入信号，伺服电机和动作缸作为输出元件。同时，自动配料系统的生产线具有在线实时监控产品的功能，并具有输入产品信息的功能。计算机通过串行通信与防爆电子秤连接，可以实时采集数据、处理生产线数据、输入和保存数据。称重包装桶在自动配料系统中依次完成:桶装、桶进料、进料、防爆地磅称重、桶出料、旋盖、封箱、防爆电子地磅堆垛等9个步骤。正常运行时，当联锁开关闭合、气压条件、液位条件等外部信号满足且正常时，按下启动开关后，设备应处于自动运行模式，称重线上的各站应根据防爆电子秤编程的程序进行循环扫描。 3.2防爆电子秤的选择和电气设计 根据称重系统的设计方案，选择西门子S7 -300的配套产品，包括电源模块、处理器模块、输入模块、输出模块、FM354定位模块等。在本设计中，选择PS307电源模块，选择处理器315 -2DP。由于需要实现近70个外部输入检测动作和近50个外部输出动作，多个直接输入/输出。液体灌装机设置中使用人工智能/自动操作模块，包括2个SM321数字输入模块、1个SM322数字输出模块、1个SM323数字输入/输出模块、1个SM331模拟输入模块和1个SM332模拟输出模块，用于输入和输出命令操作。当自动配料系统的外部称重模块有输入信号时，输入模块将立即向模块发送指令。经过处理器处理后，需要输出模块对应点的动作。 3.2 .1配料系统的电气设计 在设计自动配料系统的主电路时，应充分考虑电机负载、交流至DC开关电源的位置以及配电柜的规格，以满足生产要求。控制柜的主电源开关应安装在控制柜面板上，以便使用时不需要打开控制柜门。柜子里留有一定的空间，便于调节。控制柜配有自动照明，内部有散热风扇和备用插座。防爆电子秤的输入和输出应至少各有5个空点，并有一个独立的计算机连接接口，不被其他设备占用，管理控制权限应逐步设置。称重模块应安装牢固且方便。添加外部金属保护以防止损坏。 配料系统的电机包括两个三相异步电机、一个桶进料电机和一个伺服电机。三相异步电动机的电动机上桶输送电机没有变速动力。称重输送电机由防爆电子秤控制，可实现变速。防爆电子秤为松下VFO系列防爆电子秤，输出功率为0.75千瓦，额定输出电流为2.03安. 3.2.2自动配料系统控制系统的输入和输出模块 在两个SM321数字量输入模块上，有空桶最小堆积输入信号、工位检测光电、反桶检测光电、卡口板前后位置输入信号、桶进给电机前、后、停止信号、桶进给电机前后限位开关、伺服上下限位信号、排油压力信号等。3.2.3伺服驱动系统 伺服电机通过齿形带带动两个垂直滚珠丝杠旋转，两个滚珠丝杠带动主梁向上移动，主梁上的12个活塞杆推动油缸活塞向上移动。当主梁上升到初始位置时，即当称重模块14被触发时，伺服电机停止运行。该位置是气缸开始测量的起始位置(伺服零位)。 伺服电机反转，主梁上的活塞杆带动12个活动塞向下移动，油箱中的油通过换向阀进入油缸。伺服电机的转数(即油缸活塞向下移动的距离)对应于设定重量。当达到设定重量时，伺服电机停止旋转。大、小换向油缸拉动连杆，将12个油缸的换向阀旋转到油缸与称重头连通的位置(排油位置)，等待称重。 电子秤自动配料系统的FM354定位模块是一种简单的点对点定位或复杂的运动模式，通过伺服电机的控制，对响应、精度和速度要求，为高速自动灌装机定位提供了有效的解决方案(5)。FM354处理轴的实际定位，并通过模拟驱动接口(-10 V~ 10 V)控制驱动器。编码器(SSI或增量)报告当前轴位置，FM354使用该信息来校正输出电压。其定位功能包括:手动调节、增量模式、计量吸入器、运行计量吸入器和自动/单级控制。 润滑油自动配料系统控制系统的软件设计 4.1控制系统和程序设计 原程序设计只能实现部分称重功能，手动和自动操作集中在一套主程序中，不能实现模块化处理。电子秤配料系统设计采用CPU315 -2DP作为主控制器，工作电压为220伏/380伏，输出频率为50~60赫兹。该子液体灌装机设计的主程序全部由该处理器控制，实现对响应、精度和速度要求的点对点定位或复杂运动模式，为高速自动灌装机(5)的定位提供了有效的解决方案。FM354处理轴的实际定位，并通过模拟驱动接口(-10 V~ 10 V)控制驱动器。编码器(SSI或增量)报告当前轴位置，FM354使用该位置来校正输出电压。其定位功能包括:手动调节、增量模式、计量吸入器、运行计量吸入器和自动/单级控制。原程序设计只能实现部分称重功能，手动和自动操作集中在一套主程序中，不能实现模块化处理。在系统设计中，采用CPU315 -2DP作为主控制器，工作电压为220伏/380伏，输出频率为50~60赫兹。该子系统设计的主程序全部由该处理器控制。在自动配料系统控制系统的防爆地磅程序设计中，整个主程序放入0B1组织块，其余使用多个功能块和数据库数据块，用于子程序设计和部分数据输入输出指令操作，实现称重过程的自动化。4.2人机界面程序的软件设计 人机界面(HMI)是人机界面的缩写，即人机界面，也称为人机界面。人机界面(又称用户界面或用户界面)是系统与用户之间互动和信息交流的媒介，它实现了信息内部形式与人类可接受形式之间的转换。原防爆电子秤自动配料系统的屏幕是传统的电阻屏幕，使用时容易误操作，也是黑白图像。从上面的界面可以发现，原来的触摸屏使用起来不方便，甚至时间也不能同步。黑白界面也大大降低了生产线的技术感，给人不舒服的感觉。同时，原有的自动界面和手动界面不适合用户操作。由于自动配料系统的改造和升级将使触摸屏更加人性化和现代化，触摸屏还选用西门子人机界面操作屏MP277，方便以后的维护、更换和调试。在硬件使用方面，MP277运行可靠，其质量已得到世界各国工业控制领域的认可，满足生产使用的要求。MP277的编程软件为WinCC柔性SP3，已成功应用于工业控制领域(7)。MP277开发液体灌装机是应用程序的集成开发环境，界面设计可以在此环境下完成。面板配置软件使用WinCC灵活的SP3，操作系统是视窗XP专业SP2。配置前，应确定用户界面的设计方案。经过仔细考虑，其用户界面的编辑包括:选油界面、灌装过程监控界面、实际生产参数设置界面、手动操作界面、伺服手动操作界面和手动排空操作界面。 5自动配料系统称重线现场调试 5.1自动配料系统称重线现场调试 自动配料系统称重线的现场调试是在公司设备管理人员在场的情况下进行的。所有系统控制柜安装接线完成后，首先通电，开启现场气源，根据称重启动过程，从后到前逐一进行电路的通断测试，然后对控制系统中的所有输入输出点进行手动动作测试。及时调整位置不当的输入输出信号，然后测试各站的外部称重模块和防爆电子秤模块。观察所有试验后，对称重线进行在线调试，并观察和测试润滑油称重过程的运行情况。 结论 从实际应用的角度来看，该称重系统综合了我国自动配料系统的现状和存在的问题。针对原有称重生产设备生产率低、自动化程度低、缺乏实时监控的缺陷，采用较为完善的控制方法，提出了基于S7-300 PLC的润滑油自动配料系统控制系统。防爆地磅描述了系统的各项功能，并根据生产现场的实际需要进行了相应的软硬件设计。利用西门子组态软件设计了润滑油自动配料系统控制系统的监控界面。借助西门系列防爆电子秤，通过软件编译，自动配料系统的效率大大提高。平均生产速度已超过每小时6000桶，而原始称重速度为每小时1500桶。同时，操作使用方便，提高了生产线的自动化水平，提高了公司的生产能力，创造了工业价值。 | |
