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ENGLISH0755-88840386發(fā)布時間:2020-01-15 14:39:42 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載
定量給料機是對散狀物料進(jìn)行連續(xù)稱量給料的理想設(shè)備,是集輸送、稱重計量和定量控制為一體的高科技產(chǎn)品,是根據(jù)我國現(xiàn)有工藝工況改進(jìn)后的新一代產(chǎn)品,它以技術(shù)先進(jìn)、穩(wěn)定可靠、性價比高、經(jīng)久耐用而著稱。能適應(yīng)各種生產(chǎn)環(huán)境,對各種塊、粒狀物料(如石灰石、鐵粉、粘土)和粉狀物料(如粉煤灰、水泥)等進(jìn)行連續(xù)給料、計量,為各種工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)控制、管理提供準(zhǔn)確的計量數(shù)據(jù)。配有RS485上位機通訊接口,可與中央控制機組成DCS系統(tǒng)。 調(diào)速式定量給料機是我公司在消化吸收德國申克DEL型定量給料機的先進(jìn)技術(shù),結(jié)合國內(nèi)建材行業(yè)使用稱重設(shè)備的實際情況,進(jìn)行國產(chǎn)化設(shè)計成功的一種集多種先進(jìn)技術(shù)于一體的新型產(chǎn)品。它與微機、負(fù)荷傳感器、速度傳感器組合成微機控制配料系統(tǒng)或定量給料秤。該系統(tǒng)組成后,其主要性能達(dá)到國際八十年代后期的先進(jìn)水平,可對各種塊、粒狀非粘結(jié)性物料進(jìn)行計量和定量給料控制,廣泛用于水泥、礦山、化工、冶金、能源、糧食等工業(yè)部門。而定量給料機中定量給料系統(tǒng)是最為關(guān)鍵的設(shè)計。針對傳統(tǒng)控制中存在的自動化程度低的問題,開發(fā)研制了基于PLC的PID控制算法的物料定量給料系統(tǒng)計量裝置,能夠有效的滿足工業(yè)物料定量給料過程的實際情況,下文闡述了該控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及PLC的硬件組成;根據(jù)工藝過程的技術(shù)要求,從控制系統(tǒng)的硬件配置到應(yīng)用程序的設(shè)計。應(yīng)用結(jié)果表明該系統(tǒng)性能穩(wěn)定、運行可靠、人機界面直觀靈活,控制系統(tǒng)實現(xiàn)的各項功能均滿足工藝要求,取得了良好的應(yīng)用效果。
定量給料系統(tǒng)的設(shè)計:
在生產(chǎn)領(lǐng)域中,各種原料之間的配比精度對生產(chǎn)過程的穩(wěn)定和產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量有重要的影響。定量給料系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于水泥建材、冶金化工、電力煤炭等行業(yè)粉體連續(xù)輸料的流量測量與定量給料的工業(yè)環(huán)節(jié),如水泥廠人窯煤粉的定量給料及輸送就是一個典型的例子,其供料過程中的穩(wěn)定性、均勻性等問題是影響計量精度的主要因素。由于它用途廣泛,對提高給料系統(tǒng)的自動化程度就有著重要的現(xiàn)實意義。
定量給料系統(tǒng)是根據(jù)國內(nèi)外智能配料系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r和趨勢,結(jié)合企業(yè)提出的具體要求的基礎(chǔ)上設(shè)計的配料系統(tǒng)計量裝置;它采用可編程序控制器作為整個控制系統(tǒng)的核心,具有原理先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡單、給料均勻可靠、測量準(zhǔn)確等特點。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)計
可編程控制器在機電一體化產(chǎn)品中應(yīng)用范圍極廣,其主要特點是:工作可靠、可與工業(yè)現(xiàn)場信號直接輸人輸出連接、組合靈活、編程容易、安裝簡單、維修方便、運行迅速,為繼電器邏輯控制所望塵莫及。
該計量裝置控制對象和參數(shù)多,工作條件惡劣,且要求具有一定的管理功能,為提高系統(tǒng)的可靠性,便于維護(hù) ,擬采用以可編程控制器為核心,以觸摸屏計算機作為交互界面,配以各種輸人輸出專用模塊和專用信號調(diào)理電路組成一個完整的控制系統(tǒng)。
1.1 系統(tǒng)測控時序
系統(tǒng)在料位最低點①時,控制輸出裝料生成指令,裝料閥接受打開指令后打開,系統(tǒng)進(jìn)人體積給料期。經(jīng)過一個時間延遲后,裝料閥全部打開,并發(fā)出裝料閥全開反饋信號給控制系統(tǒng),經(jīng)過一個設(shè)定的時間延遲后,硫化空氣打開,系統(tǒng)進(jìn)人快速加料階段。當(dāng)物料加到料位最高點④時,稱重系統(tǒng)檢測到料斗滿料信號而輸出裝料閥關(guān)閉指令,裝料閥接受指令開始關(guān)閉,系統(tǒng)運行到裝料閥全關(guān)點⑤時,輸出蝶閥關(guān)閉信號,到此系統(tǒng)裝料過程結(jié)束,進(jìn)人出料階段。經(jīng)過一段穩(wěn)定時間后系統(tǒng)運行到重量給料開始點⑥,此時體積給料結(jié)束,系統(tǒng)進(jìn)人到重量給料階段,測量和控制周期開始,持續(xù)到給定的下一個料位最低時,系統(tǒng)又發(fā)出裝料控制的指令。以此循環(huán)交替進(jìn)行給料作業(yè)。
在點②處裝料閥全開、點③處硫化空氣閥打開①-⑤為系統(tǒng)加料周期,同時裝料和出料;⑤-①為出料周期,系統(tǒng)只有出料;①-⑥為體積測量方式,此時出料量只是速度控制;⑥-①為重量測量方式,測量和控制的階段。
1.2 計最裝置電氣控制系統(tǒng)
計量裝置電氣控制系統(tǒng)由上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)兩部分構(gòu)成。
1.2.1 上位機系統(tǒng)
觸摸屏計算機作為上位機,主要實現(xiàn)監(jiān)督控制級和管理級的功能。及時處理用戶的輸人指令并顯示運行信息。由于觸摸屏計算機自帶了與PLC通信的功能,而不用編寫專用的通信程序,只要設(shè)計良好的界面,使用十分方便。
1.2.2 下位機系統(tǒng)
下位機系統(tǒng)主要由以下幾部分組成:
① 可編程控制器??删幊炭刂破魇窍挛粰C系統(tǒng)的控制中心,一方面擔(dān)負(fù)著與上位機的通信功能;另一方面根據(jù)上位機的指令,控制各執(zhí)行機構(gòu)的動作??紤]到系統(tǒng)的負(fù)載情況和控制的需要,選用了三菱公司的FR -540 -5.5K-CH的變頻器。其輸出額定功率為9.1 kV,適應(yīng)的電機為5.5 kW??刂品绞綖槿嵝訮WM (V/F控制)。運行頻率的輸出控制由模擬量進(jìn)行(0一5 V),此模擬量值由PLC的2D/A模塊給定。
② 接收調(diào)理電路。接收現(xiàn)場傳送來的差分信號并將其轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號后送給PLC的高速計數(shù)器計數(shù)。
③ 轉(zhuǎn)速檢測模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。將電機運行的速度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送給PLC。
④ 電參數(shù)檢測功能模塊。將電機運行的電流、功率、效率等轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并經(jīng)銘5接口送給PLC和上位機。
⑤ 數(shù)模轉(zhuǎn)換功能模塊。將經(jīng)PLC計算后的轉(zhuǎn)速控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬信號送給變頻器以控制下料電機的轉(zhuǎn)速,從而達(dá)到給料量控制的目的。
⑥ 重量檢測模塊。稱重傳感器是傳統(tǒng)的電阻應(yīng)變式壓力傳感器,采用的是ET一3型壓力傳感器。但其輸出范圍只有0一21.6 m V(供電電壓為直流12V ),輸出電阻為351 Sl,無法直接采樣進(jìn)行A/D變換。采用了AD623芯片將此信號放大50倍。
1.3 機械本體與機電接口
現(xiàn)場 部 分 主要是機電一體化的執(zhí)行機構(gòu),主要包括機械本體、動力部分、測量傳感部分、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動部分等要素,各要素之間通過接口相聯(lián)系。
① 加料電磁閥及蝶閥。由PLC的輸出繼電器的閉、合,來控制加料電磁閥的通斷,通過該執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)料斗中物料間隙自動加人。
② 測量傳感部分。對系統(tǒng)運行中所需要的重量信息進(jìn)行檢測,變成電信號,經(jīng)信號調(diào)理電路處理后以差分信號發(fā)送到控制室。
③ 粉料輸送螺旋及驅(qū)動機構(gòu)。它是系統(tǒng)的主要執(zhí)行機構(gòu),通過它的運行,實現(xiàn)物料的進(jìn)給。該螺旋主軸以變頻電動機為動力,通過一級擺線針輪減速器減速后拖動主軸運行,變頻電動機的運轉(zhuǎn)速度由變頻器控制。
④ 粉料壓實及驅(qū)動機構(gòu)。它是系統(tǒng)物料的主要執(zhí)行機構(gòu),通過它的運行,實現(xiàn)物料的壓實。該機構(gòu)以電動機為動力,通過二級擺線針輪減速器減速后拖動壓料機構(gòu)運行。
2 可編程控制器PID算法[5]
PID 控 制 具有原理簡單、使用方便、適應(yīng)性強、魯棒性強等特點,計量裝置利用PLC的控制計算能力取代模擬調(diào)節(jié)器,直接通過數(shù)字運算,使被調(diào)量保持在給定值。系統(tǒng)PID算法如下:
式中:EVn為當(dāng)前偏;Dn為微分運算值;EVn-1為前一次偏差;Dn_1為上一次微分運算值;SV為設(shè)定值;KP為比例常數(shù);PVn為當(dāng)前采樣值;α為輸人濾波常數(shù);PVnf為當(dāng)前濾波輸人值;Ts為采樣時間;PVnf-2為前一次當(dāng)前濾波輸人值;T1為積分時間;PVnf-2為前二次當(dāng)前濾波輸人值;Td為微分時間;△MV為操作值的變化;KD為微分增益;MVn為當(dāng)前輸出操作值。
當(dāng)前濾波器輸入值PVnf大于設(shè)定值時,執(zhí)行正作用PID算法,反之執(zhí)行反作用PID算法。
PID指令的許多參數(shù)都可以由用戶根據(jù)自己的需要設(shè)置或設(shè)定,從控制開始到PID循環(huán)達(dá)到裝置控制要求的困難是找到一個好的控制起始點。調(diào)節(jié)PID值時一定要保證操作的安全性,以避免對設(shè)備的損壞。對FX2 N系列PLC可以進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)以便為PID控制過程快速賦初值。一個簡單的方法就是每次改變固定比例的參數(shù)值,如每次增加或減少10%。
3 結(jié)束語
計量裝置根據(jù)人機工程學(xué)的原理進(jìn)行計量裝置界面設(shè)計,采用彩色液晶顯示和專門的機柜設(shè)計,以保證操作的方便和正確;以PLC為控制中樞,以螺旋輸送等為物料的推進(jìn)器,配以相關(guān)的執(zhí)行驅(qū)動器件,使系統(tǒng)可自動運行。整個系統(tǒng)給料量進(jìn)行閉環(huán)控制,采用面向?qū)ο蟮木幊谭椒ǎ兔嫦蜻^程的編程方法相結(jié)合,進(jìn)行優(yōu)化的接口和流程設(shè)計,可以方便地進(jìn)行功熊擴(kuò)展;并且具有遠(yuǎn)程通信接口,在需要時可以組成網(wǎng)絡(luò),以適應(yīng)工廠現(xiàn)代化發(fā)展的需要,配料精度達(dá)到0.5%級。該裝置已在企業(yè)應(yīng)用,運行狀況良好。
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