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| 基于現(xiàn)場(chǎng)總線的調(diào)漆罐配料系統(tǒng)改造 | 2020-02-12 |
| 摘要：介紹了涂料混合自動(dòng)配料在基于PROFIBUS—DP現(xiàn)場(chǎng)總線控制下進(jìn)行的擴(kuò)容改造，充分利用了現(xiàn)場(chǎng)總線的開(kāi)放性。改造后的電解液計(jì)量釜配料系統(tǒng)更規(guī)范、合理，自動(dòng)化程度大幅度提升，極大提高了混合礦質(zhì)量和生產(chǎn)效率。 前言 混合配料系統(tǒng)混合罐計(jì)量生產(chǎn)的核心，也是整個(gè)油漆生產(chǎn)工序的重要環(huán)節(jié)，對(duì)各種物料進(jìn)行合理的配比，是提高混合物料的關(guān)鍵。涂料混合釜原配料車間采用基于PROFIBUS—DP現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式過(guò)程計(jì)量配料系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)微機(jī)自動(dòng)配料。PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線是應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和涂料反應(yīng)釜稱重配料系統(tǒng)的開(kāi)放式、數(shù)字式、雙向傳輸、多分支結(jié)構(gòu)的通信網(wǎng)絡(luò)，它可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料系統(tǒng)之間的快速通信。 由于技改項(xiàng)目的原因，新建一臺(tái)90fl2樹(shù)脂涂料罐也要使用此配料車間，這樣，負(fù)荷加大，從室外原料倉(cāng)、管道螺旋防爆電子秤到室內(nèi)的變頻器、油墨原料罐計(jì)量配料系統(tǒng)均不能滿足要求，于是在基于現(xiàn)場(chǎng)總線控制的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)容改造、升級(jí)，建立高性能的溶劑反應(yīng)鍋?zhàn)詣?dòng)配料系統(tǒng)。 1天那水發(fā)酵罐配料系統(tǒng)組成原理 配料車間現(xiàn)有9條管道螺旋防爆電子秤(1撐一9撐)，1撐、3撐、7撐、8撐、9撐的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)額定功率為2．2kW，額定電流為5．0A，2撐、4撐、5撐、6撐的電動(dòng)機(jī)額定功率為3．0kW，額定電流為6．8A，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)稱量管道轉(zhuǎn)動(dòng)，料層均勻，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度越快，料流量越大，所占配比越高，反之，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度越慢，料流量越小，所占配比越低。每臺(tái)電動(dòng)機(jī)由一臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)，而變頻器的頻率通過(guò)PROFIBUS—DP現(xiàn)場(chǎng)總線由PLC來(lái)控制，PLC根據(jù)自動(dòng)采集的每種物料的荷重、瞬時(shí)流量，計(jì)算每種物料的實(shí)際流量，與設(shè)定值相比較，完成閉環(huán)調(diào)節(jié)。 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)螺旋防爆電子秤只保留稱重一次稱重顯示器，取消二次稱重顯示器，由PLC進(jìn)行換算；取消測(cè)速傳感器，由變頻調(diào)速頻率換算。稱重電阻橋信號(hào)經(jīng)隔離、放大、線性化處理后輸入PLC模板。本次擴(kuò)容改造增加了2撐、3撐、9撐成套螺旋防爆電子秤及變頻器。其中9撐為雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，雙向計(jì)量，雙向變頻調(diào)速，雙向控制。 2甲醇反應(yīng)罐配料系統(tǒng)構(gòu)成 本套計(jì)乙醇儲(chǔ)料罐量配料系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，由粘合劑調(diào)漆罐自動(dòng)配料系統(tǒng)控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成。選用性價(jià)比高的SIEMENS PLC作為主控制站，通過(guò)PROFIBUS—DP現(xiàn)場(chǎng)總線與分布的現(xiàn)場(chǎng)氨溶液調(diào)漆罐自動(dòng)配料系統(tǒng)連成配料設(shè)備，過(guò)程監(jiān)控操作站采用組態(tài)軟件對(duì)鹽酸結(jié)晶罐配料系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。 活性劑萃取罐自動(dòng)配料系統(tǒng)控制級(jí)包括主控制站、1撐一9撐螺旋防爆電子秤變頻器、嘲站。其中嘲站、2撐、3撐、9撐變頻器為這次改造所增加。根據(jù)工藝需要，主控制站數(shù)字量輸入模板選用16路AC220V，32路DC24V兩種類型，數(shù)字量輸出模板選用32路DC24V；低壓電器酊劑調(diào)漆罐自動(dòng)配料系統(tǒng)選用性能可靠的OMRON繼電器；7臺(tái)變頻器采用SIEMENS公司的MMV 440，配置PROFIBUS— DP接口板選件。包括主控制站在內(nèi)的所有PLC及變頻器直接與現(xiàn)場(chǎng)的各類裝置(如傳感器、電動(dòng)機(jī)、電氣裝置等)相連，實(shí)現(xiàn)9條管道螺旋防爆電子地磅的模擬信號(hào)檢測(cè)及電動(dòng)機(jī)的變頻控制，E'IP．00站實(shí)現(xiàn)對(duì)擴(kuò)容后的兩條勻煤和外滾煤滾筒的電氣控制、2撐、3撐、9撐螺旋防爆電子秤實(shí)物流量控制，特別是9撐螺旋防爆電子秤的雙向計(jì)量與雙向變頻控制，另外，還實(shí)現(xiàn)了多條共用管道和高壓電機(jī)的啟停、聯(lián)鎖等信號(hào)的采集和控制。 過(guò)程控制級(jí)(即過(guò)程監(jiān)控操作站)因以前的醇溶液催乳罐自動(dòng)配料系統(tǒng)速度慢，不能滿足控制后的快速通訊要求，故這次改造進(jìn)行了整套乳化劑醇沉罐自動(dòng)配料系統(tǒng)升級(jí)，由一臺(tái)P4研華工控機(jī)組成，研華工控制機(jī)通過(guò)C_$5611通訊卡與CPU315的MPI接口進(jìn)行點(diǎn)到點(diǎn)的通訊?？紤]可靠性與人機(jī)界面的友好性，工控機(jī)采用Windows 2OOO軟件平臺(tái)，上位機(jī)采用Fameview組態(tài)軟件，負(fù)責(zé)監(jiān)控和人機(jī)對(duì)話，助懸劑調(diào)色釜配料系統(tǒng)具有工藝流程監(jiān)控、報(bào)警記錄、實(shí)時(shí)趨勢(shì)、歷史趨勢(shì)、報(bào)表打印等功能，操作人員通過(guò)監(jiān)控操作輸入配料配方、修改配方、查閱工藝參數(shù)、監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程。編程應(yīng)用軟件采用STEP V5．2，完成硬件組態(tài)及下位機(jī)軟件編程，實(shí)現(xiàn)所有的過(guò)程控制、數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)調(diào)節(jié)、事故處理及報(bào)警等工作。 3醑劑調(diào)色罐配料系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn) 由于原設(shè)計(jì)軟件不夠規(guī)范，有時(shí)外圍潤(rùn)濕劑調(diào)膠罐自動(dòng)配料系統(tǒng)更換時(shí)，型號(hào)參數(shù)不便輸入，并且這次擴(kuò)容改造時(shí)軟件改動(dòng)量比較大，所以將下位機(jī)監(jiān)控軟件全套重新進(jìn)行開(kāi)發(fā)，內(nèi)部參數(shù)、變量統(tǒng)一，接口清晰，設(shè)計(jì)的軟件規(guī)范、開(kāi)放，易于整個(gè)涂劑臥式儲(chǔ)罐配料系統(tǒng)的擴(kuò)充及功能升級(jí)。 本套軟件設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是管道螺旋防爆電子地磅的控制，即根據(jù)動(dòng)態(tài)稱重模塊的瞬時(shí)重量、測(cè)量段、管道轉(zhuǎn)速(與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成比例關(guān)系)、重力系數(shù)等參數(shù)計(jì)算出瞬時(shí)流量P、r，與監(jiān)控站設(shè)定流量SP相比較，利用SIEMENS編程軟件STEF7自帶的PID算法模塊(FB41)運(yùn)算，計(jì)算出電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(即變頻器輸出頻率值，范圍0 50Hz)，實(shí)時(shí)跟蹤，進(jìn)行閉環(huán)調(diào)節(jié)。每臺(tái)螺旋防爆電子秤開(kāi)始啟動(dòng)并進(jìn)入調(diào)節(jié)時(shí)，變頻器瞬時(shí)值均從值50Hz開(kāi)始變化，直至滿足流量設(shè)定。在運(yùn)行的過(guò)程中，有時(shí)要改變?cè)O(shè)定流量SP值、某條螺旋防爆電子地磅的零點(diǎn)、系數(shù)，那么需要重新計(jì)算、調(diào)節(jié)。 4甘油劑調(diào)漆罐配料系統(tǒng)特點(diǎn) 基于PROFIBUs_-DP現(xiàn)場(chǎng)總線通訊網(wǎng)絡(luò)的糖漿劑濃縮罐混合配料系統(tǒng)擴(kuò)容改造后，芳香水劑配料罐計(jì)量配料系統(tǒng)功能完備，實(shí)現(xiàn)了若干條管道、螺旋防爆電子秤電機(jī)、滾筒的起、停、聯(lián)鎖保護(hù)、稱量及調(diào)節(jié)的自動(dòng)控制。著色劑配色罐配料系統(tǒng)主要有以下功能： 1)具有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式。手動(dòng)時(shí)，每條管道、螺旋防爆電子秤由操作員根據(jù)工藝要求來(lái)啟、停、加速、減速，也可電氣聯(lián)鎖。自動(dòng)時(shí)系統(tǒng)上位機(jī)根據(jù)總流量、每種物料配比發(fā)送給定值，自動(dòng)啟動(dòng)、加速、減速螺旋防爆電子秤電機(jī)，所有管道、滾筒開(kāi)、停均由邏輯聯(lián)鎖控制實(shí)現(xiàn)。 2)當(dāng)配比改變時(shí)，內(nèi)部PID調(diào)節(jié)器運(yùn)行，變頻器頻率乎穩(wěn)改變，調(diào)速平滑。 3)取消螺旋防爆電子秤稱重顯示器和測(cè)速傳感器，測(cè)重傳感器的mV信號(hào)經(jīng)處理后直接進(jìn)入PLC，具有信號(hào)校零、自動(dòng)校皮、自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)的功能。 4)PROFIBUS—DP現(xiàn)場(chǎng)總線具有高速通訊能力，能快速將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集并傳送，做到信號(hào)的不遲滯、不失真，并具有強(qiáng)大的擴(kuò)展能力。 5)為防止堵塞，集料主管道停機(jī)的同時(shí)，立即停止所有螺旋防爆電子秤電機(jī)；集料主管道正常開(kāi)機(jī)時(shí)，按照配料制度，自動(dòng)依次延時(shí)開(kāi)啟上次運(yùn)行(選中)的所有料倉(cāng)。 6)具有消耗料累計(jì)，芳香劑計(jì)量罐自動(dòng)配料系統(tǒng)動(dòng)作全部動(dòng)畫(huà)顯示逼真，所有自動(dòng)配料系統(tǒng)之間都有可靠聯(lián)鎖，安全性高，操作簡(jiǎn)單方便。 本套潛溶劑儲(chǔ)料罐計(jì)量配料系統(tǒng)具有開(kāi)放性、規(guī)范性、互連性、互操作性及豐富的硬件和軟件資源，使監(jiān)控操作站既可作監(jiān)控站用，顯示監(jiān)視畫(huà)面，又可作工程師站，隨時(shí)調(diào)出梯形邏輯圖，調(diào)試程序、查找故障，方便而快捷。 5 效果 本次擴(kuò)容改造充分利用現(xiàn)場(chǎng)總線的開(kāi)放性，在助溶劑調(diào)色罐自動(dòng)配料系統(tǒng)檢修的間隙進(jìn)行系統(tǒng)對(duì)接與調(diào)試，未影響正常生產(chǎn)，改造后的增溶劑調(diào)色釜自動(dòng)計(jì)量配料系統(tǒng)更合理、規(guī)范。經(jīng)過(guò)運(yùn)行證明：PROFIBUS—DP現(xiàn)場(chǎng)總線二甲亞砜反應(yīng)釜計(jì)量配料系統(tǒng)在硬件上可靠，抗干擾能力強(qiáng)，技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了混合配料生產(chǎn)過(guò)程全自動(dòng)化。采用PROFIBUS—DP總線控制，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)部PID調(diào)節(jié)，變頻器調(diào)速平滑，對(duì)生產(chǎn)聚乙二醇原料罐自動(dòng)配料系統(tǒng)起到了重要保護(hù)作用。PROFIBUS—DP減少了許多硬接線，從而使乙酸乙酯反應(yīng)釜計(jì)量配料系統(tǒng)簡(jiǎn)單化，與繼電邏輯控制相比，降低了故障率，提高了重油反應(yīng)罐配料系統(tǒng)可靠性，配料準(zhǔn)確，系統(tǒng)配料控制誤差由原10％減少到1．5％-2％左右，為混合穩(wěn)奪高產(chǎn)，提高混合礦質(zhì)量提供了充分保證。 | |
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