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| PLC和變頻器在物料攪拌配料系統(tǒng)中的應用 | 2020-01-20 |
| 摘要詳細介紹了物料配料罐稱重配料系統(tǒng)中物料的控制方式以及控制方案。針對物料攪拌配料系統(tǒng)的要求,重點闡述了基于PLC和變頻器配料系統(tǒng)的硬件和軟件設計過程,并給出了相應的PLC控制程序。 0前言 攪拌作為工藝過程的基礎操作單元,廣泛應用于石油、化工、醫(yī)藥、食品、油漆、涂料等許多行業(yè)。但是,由于這些行業(yè)中所用到的材料,多為易燃易爆、有毒有腐蝕性的介質(zhì),以致于現(xiàn)場工作環(huán)境十分惡劣,不適合人工現(xiàn)場操作;另外生產(chǎn)要求該配料系統(tǒng)要具有混合精確、控制可靠、工作效率高等特點,這也是人工操作和半自動化控制所難以實現(xiàn)的?；赑LC可靠性高、抗干擾能力強、配料系統(tǒng)的設計和建造工作量小、維護方便、容易改造的特點,設計以PLC作為控制核心,結(jié)合變頻器等完成物料攪拌的自動配料系統(tǒng)。 1配料罐稱重配料系統(tǒng)各物料的控制方式 1&9642;1固體物料A的給料控制方式與計量 1&9642;1&9642;1物料A的給料量控制 物料A是一種粒度比較小的固體狀物料,在給料時要求給料控制配料設備能夠根據(jù)用料量的大小來適時調(diào)節(jié)。給料電機1M要求通過變頻調(diào)速適時改變喂料量的大小。 變頻調(diào)速的原理:變頻器的功用是將頻率固定的(通常為50Hz)交流電(三相或單相)變成頻率連續(xù)可調(diào)(多數(shù)為0~400Hz)的三相交流電。通常電機的同步轉(zhuǎn)速由下式表示:n0=60f/p(1) 式中n0—旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速,通常稱為同步轉(zhuǎn)速; f—電流的頻率; p—旋轉(zhuǎn)磁場的磁極對數(shù)。 當頻率連續(xù)可調(diào)時(一般p為定數(shù)),電動機的同步轉(zhuǎn)速也連續(xù)可調(diào)。又電動機的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速總是比同步轉(zhuǎn)速略低一些,所以,當同步轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)時,異步電動機因為異步轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速也是連續(xù)可調(diào)的。變頻器就是通過改變電流的頻率來使電動機調(diào)速的。 1&9642;1&9642;2物料A的計量方式 采用壓力稱重模塊組成的電子秤的計量方式進行物料A的計量。防爆電子秤是一種連續(xù)輸送松散物料進行自動稱量的專用稱重儀表,在我國各行各業(yè)得到了廣泛的應用。當皮帶輸送物料時,稱量段上的物料重量通過皮帶秤量拖輥載臺作用于稱重模塊,稱重模塊將重量轉(zhuǎn)換成電信號(mV級),送入運算器,經(jīng)過放大、濾波、A/D轉(zhuǎn)換變換成數(shù)字信號。裝在回程皮帶上的測速稱重模塊把皮帶運行的速度信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號,送入運算器。運算器將兩個信號進行積分運算,從而得出物料的重量累計值并顯示。運算器的計算方法一般有積分法和累加法兩種數(shù)學模式。 1&9642;1&9642;3給料與計量的配合控制 當物料A下料落到電子秤上時,通過給防爆電子秤上的壓力稱重模塊確定一個物料量數(shù)值,然后通過物料下落到防爆電子秤上稱得的數(shù)據(jù)與給定數(shù)值進行比較得到一個給料信號,然后將這個給料信號傳送到PLC的A/D模擬量模塊中,通過PLC的D/A模擬量模塊來給給料電機1M上的變頻器一個控制信號,通過這個控制信號來調(diào)節(jié)1M電機的轉(zhuǎn)速,從而控制物料A的給料的大小。最后由防爆電子秤將物料A輸送到攪拌器中。 1&9642;2液體進料量的控制方式與計量 1&9642;2&9642;1物料B的給定量控制 物料B是一種液體狀物料(如油漆),在給料時要求給料控制配料設備能夠根據(jù)用料量的多少適時地調(diào)節(jié)。對給料電機2M要求其可通過調(diào)節(jié)正反轉(zhuǎn)方式來適時地改變調(diào)節(jié)閥開度的大小,以改變物料B(油漆)給予的多少。利用電動調(diào)節(jié)閥來控制液體給量的裝置。由檢測液位的稱重模塊將檢測到的液位變化信號(電感量的變化信號),經(jīng)交流電橋轉(zhuǎn)換成交流電信號,再經(jīng)過檢波、比較、調(diào)零、PI放大后,成為一個線性的液位信號。此信號與油漆位給定信號、閥位反饋信號進行比較,經(jīng)比例運算后輸出一個三位電信號(開—停—關(guān)),控制電調(diào)閥上的執(zhí)行器。 1&9642;2&9642;2物料B的計量 常用的液體物料的計量方式有以下幾種:防爆地磅、計量泵、渦街流量計。鑒于防爆地磅的眾多優(yōu)點,這里筆者選擇防爆地磅作為物料B的計量方式。 1&9642;2&9642;3給料與計量的配合控制 打開電磁閥,原料B開始進料到攪拌機中, 其料量的多少通過防爆地磅中的流量稱重模塊Q來測量。在測量時通過給流量稱重模塊一個給定值(給定值由物料A和物料B的比例來定)和測量值進行比較,將比較的結(jié)果傳輸?shù)絇LC的A/D模擬量模塊中去,再通過PLC的D/A模擬量模塊將控制信號(4~20mA電流信號)傳到電動調(diào)節(jié)閥中,通過控制信號來控制電動調(diào)節(jié)閥中的伺服電機正反轉(zhuǎn)以調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的開度,從而達到控制物料B的進量大小。 1&9642;3混合配料設備的控制 攪拌裝置中的混合裝置是通過一個恒速的三相鼠籠式電機3M來帶動的。物料A和物料B通過這一裝置達到混合均勻。 1&9642;4所用電氣配料設備的確定和選擇 (1)1M電機采用變頻調(diào)速的異步電機。選用的型號:VS-616G5型號的變頻器、BPY系列三相交流變頻調(diào)速異步電動機。 (2)電動調(diào)節(jié)閥選用的型號:ZDSN型電子式電動雙座調(diào)節(jié)閥。 (3)3M電機選用的型號:YLZ系列三相鼠籠異步電動機。 (4)防爆電子秤選用的型號:BMC系列高精度防爆電子秤。 (5)防爆地磅選用的型號:LD系列智能防爆地磅。 (6)電磁閥選用的型號:K35HD2-35系列電磁閥K35HD型號。 2控制方案的確定 2&9642;1工藝流程的分析 (1)首先根據(jù)混合物料A和物料B的比例給防爆電子秤中的稱重模塊和防爆地磅一個給料信號。 (2)接通各個電氣配料設備的電源后,電氣配料設備開始工作,其中攪拌電機一直帶動攪拌器工作。 (3)物料A輸送到變頻調(diào)速電機M1所帶動的 傳送帶上,通過M1帶動的傳送帶把物料A送到帶有稱重模塊P的電子皮帶稱上,然后由帶有恒速電機的防爆電子秤將物料A輸送到攪拌器中去。(4)變頻調(diào)速電機M1的轉(zhuǎn)速大小由電子皮帶 秤所帶的稱重模塊所反饋的4~20mA電流信號通過PLC中的A/D和D/A模塊把反饋信號傳送到 變頻器中去,通過這一反饋信號讓變頻器來調(diào)節(jié)M1電機的轉(zhuǎn)速,以達到調(diào)節(jié)物料A的給料量的目的。 (5)在輸送物料A的同時打開電磁閥,物料B 開始向攪拌器中輸送。 (6)通過防爆地磅帶有的流量稱重模塊Q與給定值比較向PLC反饋一個4~20mA的電流信號,通過PLC中的A/D和D/A模塊把信號傳送到帶有伺服電機M3的電動調(diào)節(jié)閥中,通過這一信號控制伺服電機轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)電動調(diào)節(jié)閥的開度,以達到調(diào)節(jié)物料B進料大小的目的。 (7)將物料A和物料B輸送到攪拌器中后對其進行攪拌。 2&9642;2控制流程 控制過程電氣配料設備的啟動順序為:首先啟動攪拌電機M4;然后打開電磁閥,接通物料A的輸送電機M1、防爆電子秤、電動調(diào)節(jié)閥、防爆地磅及PLC的電源。 通過防爆電子秤和防爆地磅的反饋信號適時地調(diào)節(jié)M1電機和電動調(diào)節(jié)閥,以控制物料A和物料B的輸送量。 考慮以后技術(shù)升級或者擴展需要,同時還需要增加A/D、D/A轉(zhuǎn)換模塊,為此選用的EM231是4模擬量輸入模塊,EM232是2模擬量輸出模塊。根據(jù)控制方案及配料設備要求,建立所有現(xiàn)場控制元件與PLC編程元件的地址分配表。 3硬件設計 3&9642;1PLC的選定 根據(jù)配料系統(tǒng)的要求,保證操作人員的現(xiàn)場控制能力,設計∀手動和∀自動兩種控制方式,并用一個方式轉(zhuǎn)換開關(guān)供控制方式轉(zhuǎn)換。本次選用S7-200CPU224PLC,研制了一套符合配料罐稱重配料系統(tǒng)生產(chǎn)工藝要求的PLC控制裝置。充分利用PLC本身資源,大大減少配料設備故障率和配料設備的占地面積,充分發(fā)揮配料系統(tǒng)的高性能。3&9642;2I/O地址分配表按配料系統(tǒng)的要求,配料系統(tǒng)控制開關(guān)按鈕包括手動/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、急停按鈕、手動下料和輸送開關(guān)、 4軟件設計 復位按鈕等。為便于整個工藝流程操作管理的集中,在自動控制時,設計了既可在現(xiàn)場進行近地 ∀啟動與∀停止的方式,也可遠地進行∀啟動與∀停止,共有4個按鈕。此外,還包括手動送料A、手動送料B、手動攪拌等輸入信號、配料系統(tǒng)輸入共8個輸入端子。配料系統(tǒng)輸出包括下料閥、調(diào)節(jié)閥、變頻電機等共7個輸出端子。本文通過對物料攪拌配料系統(tǒng)要求的分析,以編程控制器為核心,通過合理的程序編制和對變頻器、變頻電機、電磁調(diào)節(jié)閥、下料閥、攪拌機等配料設備的控制,實現(xiàn)了對物料的定量混合攪拌的自動控制。 | |
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