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本文主要介紹了應(yīng)用于藥芯焊絲自動(dòng)配粉生產(chǎn)線的粉體配料系統(tǒng)的硬件組成、控制原理、程序設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了滿足藥芯焊絲生產(chǎn)要求的高精度快速自動(dòng)化粉料配制。

藥芯粉料配制是藥芯焊絲生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)藥芯焊絲產(chǎn)品質(zhì)量和性能有重要影響。實(shí)現(xiàn)藥芯焊絲配粉系統(tǒng)的自動(dòng)化，不僅可以提高配粉速度和精度，而且可以大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)也有利于企業(yè)技術(shù)信息的保密工作。為此，天津三英焊業(yè)有限公司結(jié)合藥芯焊絲生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，與天津大學(xué)合作研制了 藥芯焊絲自動(dòng)配粉生產(chǎn)線。

1藥芯焊絲自動(dòng)配粉生產(chǎn)線的組成

藥芯焊絲藥粉的配制工藝流程如下：(1)預(yù)混粉配制一預(yù)混粉混合一烘干一預(yù)混粉入倉(cāng)；(2)金屬粉篩分一金屬粉入倉(cāng)；(3)成品粉配制一成品粉混合一烘干一交付下一工序。根據(jù)配粉工藝流程，藥芯焊絲自動(dòng)配粉生產(chǎn)線由藥粉料倉(cāng)、螺旋給料機(jī)、稱(chēng)量料斗、復(fù)核料斗和粉體配料系統(tǒng)組成，料倉(cāng)下方對(duì)應(yīng)稱(chēng)量料斗，為了防止漏稱(chēng)錯(cuò)稱(chēng)，并確保稱(chēng)量精度，在稱(chēng)量料斗下設(shè)置復(fù)核料斗，對(duì)每次稱(chēng)量的粉料進(jìn)行重量復(fù)核。每個(gè)稱(chēng)量料斗及復(fù)核料斗上都配有3個(gè)稱(chēng)重傳感器。傳感器沿料斗徑向安裝并經(jīng)接線盒將重量信號(hào)送至稱(chēng)重儀表。復(fù)核料斗由自行小車(chē)帶動(dòng)，復(fù)核料斗同時(shí)起到了集料斗的作用。

為了減少投資，降低成本，充分利用現(xiàn)有車(chē)間和設(shè)備，將預(yù)混粉配制和成品粉配制安排在同一生產(chǎn)線上，前面12個(gè)料倉(cāng)供預(yù)混粉配制使用，后面12個(gè)料倉(cāng)供成品粉配制使用?？梢苑謩e配制預(yù)混粉和成品粉。

2藥芯焊絲自動(dòng)粉體配料系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

藥芯焊絲自動(dòng)粉體配料系統(tǒng)由上位機(jī)、可編程控制器(PLC)、稱(chēng)重配料儀表、行程開(kāi)關(guān)、變頻器、溫度傳感器等組成。配粉開(kāi)始時(shí)，小車(chē)到達(dá)指定稱(chēng)量料斗下方，變頻器控制螺旋給料機(jī)雙速給料，稱(chēng)量?jī)x表將傳感器采集的質(zhì)量信號(hào)輸出至PLC，到達(dá)設(shè)定質(zhì)量值后，稱(chēng)量料斗的卸料閘門(mén)打開(kāi)，將所配粉料卸到復(fù)核料斗。若卸下的藥粉質(zhì)量值在規(guī)定范圍內(nèi)，則進(jìn)行下一粉料的配制，否則停機(jī)報(bào)警。當(dāng)所選配方中全部粉料均已配制完畢，復(fù)核料斗閘門(mén)打開(kāi)，將配好的粉料卸出，送至混粉機(jī)，開(kāi)始下一周期的配粉流程。稱(chēng)量過(guò)程中，小車(chē)的位置由行程開(kāi)關(guān)控制。由于部分粉料需加熱除濕，因此這些料倉(cāng)上有加熱保溫電路，溫度傳感器按一定時(shí)間間隔采集溫度信號(hào)并送至PLC，由PLC控制使料倉(cāng)溫度保持在預(yù)定范圍。

在藥芯焊絲生產(chǎn)過(guò)程中，需經(jīng)常根據(jù)用戶(hù)的特定要求調(diào)整粉料配方，并且在這些配方最終確定前需要進(jìn)行大量的配粉樣品試驗(yàn)，也就是說(shuō)，在藥芯焊絲自動(dòng)配粉生產(chǎn)線上還需要有完善的手動(dòng)配粉功能，才能方便的對(duì)各種粉料進(jìn)行配制試驗(yàn)，為此，設(shè)計(jì)了手動(dòng)控制面板。

在正常情況下，上位機(jī)作為主機(jī)，發(fā)送各種命令，存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)。通過(guò)PLC控制配粉流程，在需要進(jìn)行配粉樣品試驗(yàn)時(shí)由手動(dòng)控制面板完成配粉流程的控制。上位機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)也可以由控制面板上的各手動(dòng)按鈕作應(yīng)急控制，控制面板上的按鈕與上位機(jī)能實(shí)現(xiàn)相同的控制功能。

3，藥芯焊絲自動(dòng)粉體配料系統(tǒng)工作原理

上位機(jī)作為主機(jī)控制時(shí)，首先選擇是預(yù)混粉配制還是成品粉配制，然后進(jìn)行配方選擇，按下啟動(dòng)按鈕后配粉生產(chǎn)線自動(dòng)完成配粉工作，并將配粉數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上位機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)表打印。在手動(dòng)控制面板控制時(shí)，除選擇預(yù)混粉配制還是成品粉配制外還應(yīng)選擇工作方式：手動(dòng)、單步運(yùn)行、單周期運(yùn)行、自動(dòng)及回原點(diǎn)。如果系統(tǒng)已經(jīng)在初始位置，則可以按啟動(dòng)按鈕開(kāi)始配粉；若系統(tǒng)開(kāi)始不在初始位置，則應(yīng)首先選擇回原點(diǎn)工作方式，按回原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕，小車(chē)將返回原點(diǎn)位置。因?yàn)橄到y(tǒng)既可以配制預(yù)混粉，又可以配制成品粉，因而系統(tǒng)的原點(diǎn)也有兩個(gè)，預(yù)混粉配制時(shí)原點(diǎn)是位置0，成品粉配制時(shí)原點(diǎn)是位 置6。

在預(yù)混粉制備過(guò)程中，小車(chē)從位置0開(kāi)始前進(jìn)，分別在位置1，2，3，4，5，6(不同配方在某些位置不需配料)處配料，然后進(jìn)至位置14卸料，所配粉料卸清后，根據(jù)命令選擇返回0位置或6位置，以便開(kāi)始下一輪的預(yù)混粉配制或成品粉配制。

在成品粉配制過(guò)程中，小車(chē)從位置6開(kāi)始前進(jìn)，分別在位置6，7，8，9，10，11，12，13等處配料(不同配方在某些位置不需配料)，然后進(jìn)至位置14卸料，所配粉料卸清后，根據(jù)命令選擇返回0位置或6位置，以便開(kāi)始下一輪的預(yù)混粉配制或成品粉配制。

小車(chē)預(yù)混粉配制與成品分配制定位控制信號(hào)和配粉完成后卸料位置控制信號(hào)由固定在小車(chē)上的行程開(kāi)關(guān)發(fā)出，并用調(diào)節(jié)擋鐵位置的方法來(lái)保證小車(chē)上的復(fù)核料斗與稱(chēng)量料斗相對(duì)位置的準(zhǔn)確性。

4藥芯焊絲自動(dòng)粉體配料系統(tǒng)的軟件編制

4．1上位機(jī)程序

上位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)配粉系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，由人機(jī)界面、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)接口等3個(gè)程序模塊組成。

藥芯焊絲自動(dòng)粉體配料系統(tǒng)的人機(jī)界面包括以下窗口：(1)主界面：顯示系統(tǒng)版本號(hào)、密碼，并包括配方管理、預(yù)混粉配制、成品粉配制幾個(gè)選項(xiàng)，分別進(jìn)不同窗口。

(2)配方管理界面：當(dāng)選擇主界面的“配方管理”后進(jìn)入，該窗口實(shí)現(xiàn)以下功能：添加新配方、修改原配方、配方打印。

(3)預(yù)混粉配制界面：動(dòng)態(tài)顯示預(yù)混粉配制流程。

(4)成品粉配制界面：動(dòng)態(tài)顯示成品粉配制流程。預(yù)混粉配制界面和成品粉配制界面有以下按鈕供流程操作與界面切換：報(bào)表顯示、報(bào)警顯示、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、連續(xù)生 產(chǎn)、單周期生產(chǎn)、啟動(dòng)、停止。

(5)報(bào)表顯示界面：與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)相連，顯示每次配粉數(shù)據(jù)，并能統(tǒng)計(jì)班、日、月配粉報(bào)表數(shù)據(jù)。

(6)報(bào)警窗口：顯示當(dāng)前尚未處理的以及已經(jīng)處理的各種故障報(bào)警。

(7)趨勢(shì)窗口：實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前配粉過(guò)程中粉料質(zhì)量變化趨勢(shì)，通過(guò)質(zhì)量曲線的變化可以直觀地看到系統(tǒng)工作情況。

數(shù)據(jù)管理模塊由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)組成，負(fù)責(zé)接收由稱(chēng)重儀表、溫度傳感器、行程開(kāi)關(guān)等傳來(lái)的各種數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)還負(fù)責(zé)有關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)，報(bào)表的形成，質(zhì)量趨勢(shì)的變化以及過(guò)程報(bào)警的控制，數(shù)據(jù)庫(kù)通過(guò)人機(jī)界面把這些過(guò)程信息提供給操作人員，是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心。

系統(tǒng)接口模塊是上位機(jī)與PLC的接口，主要完成對(duì)PLC的監(jiān)控，從PLC讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將來(lái)自人機(jī)界面和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的各種控制命令寫(xiě)入PLC。

4．2PLC控制程序

PLC接收由上位機(jī)傳來(lái)的配方數(shù)據(jù)和控制指令，根據(jù)各輸入信號(hào)的狀態(tài)及儀表數(shù)據(jù)來(lái)控制配粉設(shè)備的進(jìn)程，并對(duì)各種異常狀態(tài)做出相應(yīng)報(bào)警和處理。

PLC的控制程序主要有以下兩部分：

(1)主控程序模塊：在上位機(jī)控制時(shí)，該模塊程序控制PLC從上位機(jī)取得配方數(shù)據(jù)，完成配方中所需要的各種粉料的配制，并將配粉數(shù)據(jù)返回上位機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，以便上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)表打印。在手動(dòng)控制面板控制時(shí)，PLC按接收到的按鈕信號(hào)控制配粉流程。

(2)單種粉料自動(dòng)稱(chēng)量程序模塊：該稱(chēng)重模塊由雙速給料控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)單種粉料稱(chēng)量過(guò)程的控制，保證各粉料質(zhì)量配比的精確性。設(shè)粉料給定質(zhì)量值為，當(dāng)落下粉料實(shí)測(cè)質(zhì)量小于90％時(shí)，由螺旋給料機(jī)快速給料，以保證配粉速度，當(dāng)落下粉料實(shí)測(cè)質(zhì)量大于90％時(shí)，由快速給料改為慢速給料，以保證精度并避免產(chǎn)生超調(diào)，因?yàn)橛新洳畹挠绊?，?dāng)實(shí)測(cè)質(zhì)量值等于一s時(shí)停止給料，s為終止給料提前量。

5結(jié)論

該自動(dòng)粉體配料系統(tǒng)將應(yīng)用于藥芯焊絲自動(dòng)配粉生產(chǎn)線，對(duì)提高配粉精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)環(huán)境，保障藥芯焊絲產(chǎn)品的質(zhì)量有重要作用。該控制系統(tǒng)還可應(yīng)用于其他類(lèi)似稱(chēng)重配料生產(chǎn)線，有較強(qiáng)的推廣價(jià)值。

 

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