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| 硅膠自動配料系統(tǒng)及其軟件的應(yīng)用 | 2020-02-22 |
摘要：自動配料系統(tǒng)上位機采用監(jiān)控組態(tài)軟件，采用三菱的PLC與稱重儀表，上位機通過參數(shù)設(shè)定的功能將生產(chǎn)下置給PLC，然后由PLC執(zhí)行生產(chǎn)的邏輯控制；然后上位機軟件將生產(chǎn)過程中的各項數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，每一批次生產(chǎn)完畢后，將生產(chǎn)的結(jié)果記錄下來，進行報表、曲線等分析對比。 一、概述： 稱量自動配料系統(tǒng)的應(yīng)用背景、發(fā)展趨勢進行了綜述，針對當(dāng)前配料生產(chǎn)企業(yè)工藝水平相對落后、自動化水平低、生產(chǎn)效率低等不足，設(shè)計了一個自動配料優(yōu)化控制系統(tǒng)，定量配料系統(tǒng)能夠工作在全自動、遠(yuǎn)程手動以及本地手動三種模式下。在硬件設(shè)計上，采用工控機組態(tài)軟件與PLC相結(jié)合的總體控制結(jié)構(gòu)，由工控制機實現(xiàn)混合配料系統(tǒng)的管理和遠(yuǎn)程監(jiān)控，PLC完成設(shè)備級的動作控制及相關(guān)信號的處理，通過以太網(wǎng)及RS-485總線實現(xiàn)攪拌配料系統(tǒng)的聯(lián)接與通信；改進了配料車定位系統(tǒng)，利用設(shè)計的定位盒實現(xiàn)位置編碼方案，提高了定位精度。在軟件設(shè)計上，設(shè)計開發(fā)了畫面實時監(jiān)控和數(shù)據(jù)庫管理(SCADA)等上位機應(yīng)用軟件，能夠保存產(chǎn)品配方、料倉數(shù)據(jù)、實時數(shù)據(jù)等，并能夠?qū)崿F(xiàn)歷史數(shù)據(jù)查詢、報表打印、實時數(shù)據(jù)及狀態(tài)顯示、遠(yuǎn)程控制等功能，兩臺上位機數(shù)掘庫能夠有效地保持同步。設(shè)計了下位機PLC主控程序以及通信、配料精度控制和配料車行走子程序。針對伺服配料系統(tǒng)普遍存在的配料落差控制問題，采用了一種基于模糊自適應(yīng)結(jié)合PID的復(fù)合型預(yù)測控制算法，算法將模糊自適應(yīng)控制寬范圍快速調(diào)節(jié)和PID精確調(diào)節(jié)的特點有機結(jié)合起來，當(dāng)系統(tǒng)的偏差大于某一設(shè)定值時，采用結(jié)合了人的經(jīng)驗的模糊自適應(yīng)規(guī)則控制，當(dāng)系統(tǒng)偏差小于設(shè)定值時采用PID控制，模糊控制器的兩個輸入分別為調(diào)速配料系統(tǒng)期望值和偏差，通過不同的期望值，預(yù)測不同的空中落差，并通過仿真實驗證明了該方法的有效性；針對批量生產(chǎn)時的工作效率問題，通過對兩臺配料車工作時序的認(rèn)真分析，建立了系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并利用遺傳算法進行尋優(yōu)，精心設(shè)計了遺傳算子，求解出了工作效率所需的兩臺配料車的行走路徑，解決了配料車行走路徑的優(yōu)化問題。該設(shè)計研究開發(fā)成果，已投入不定形硅膠材料實際生產(chǎn)，運行結(jié)果表明，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠、控制精度和生產(chǎn)效率高. 二、配料系統(tǒng)架構(gòu)： 調(diào)速配料系統(tǒng)由一臺計算機作為整個稱重系統(tǒng)的人機界面。其設(shè)為主站，完成全部自動化配料系統(tǒng)參數(shù)設(shè)定、過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄；另一稱重觸摸控制儀表作為從站，以主站為依托，主管后定量配料系統(tǒng)的數(shù)據(jù)設(shè)定、過程監(jiān)控。主站直接同西門子S7300PLC系統(tǒng)、攪拌自動觸摸控制稱重儀表相通信?，F(xiàn)場采用密封型接線盒，防塵、防潮，可確保信號傳輸可靠。稱重儀表采用專用工業(yè)過程觸摸控制儀，配料罐稱重系統(tǒng)通過RS-485總線與中控室實現(xiàn)通信，既可獨立控制，又可實現(xiàn)PLC聯(lián)機控制。各閥位及卸料器位置信號檢測采用稱重傳感器，攪拌罐稱重模塊具有無觸點、抗干擾、抗粉塵、耐潮濕的特點。料倉倉位采用重錘式料位計，可實現(xiàn)連續(xù)倉位檢測。 監(jiān)控自動配料系統(tǒng)具有人機交互、通訊、顯示及存儲、打印等功能，并具有數(shù)據(jù)、圖形顯示，狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)輸入、信息存儲等各種有關(guān)操作的功能畫面。稱重系統(tǒng)可實現(xiàn)實時過程數(shù)據(jù)監(jiān)視、模擬顯示工藝流程、實時數(shù)據(jù)記錄查閱、系統(tǒng)操作員權(quán)限設(shè)定、工藝參數(shù)設(shè)定、設(shè)置運行過程事件報警及手動與自動控制切換。監(jiān)控稱重配料系統(tǒng)中現(xiàn)場控制儀表實時顯示流量、載荷、累計值、溫度等。溫度指示通過現(xiàn)場溫度顯示儀表、壓力指示通過現(xiàn)場壓力顯示儀表及電機的電流經(jīng)現(xiàn)場顯示儀表遠(yuǎn)傳至中控室集中顯示。變頻器調(diào)節(jié)配備自動切換開關(guān)，與主控計算機通訊。 三、CASGOOD硅膠攪拌配料系統(tǒng)軟件包括下列幾個部分： 1，用戶管理：包括增加、刪除、修改用戶。 不同的用戶具有不同的操作權(quán)限，通過對用戶的分級、分區(qū)管理，可以保證配料系統(tǒng)的安全性。 2，秤的管理。在秤的管理中，主要實現(xiàn)秤的增加、刪除、修改。對于一個硅膠配料系統(tǒng)而言，秤作為計量防爆電子秤工具，對于產(chǎn)品質(zhì)量有著至關(guān)重要的作用。而且秤作為一種計量工具，由于其自身的特性，必然會存在延時誤差。用戶可以根據(jù)秤的物理特性的差異來設(shè)置其參數(shù)，其設(shè)置畫面如下： 從上可以看到，包括投料延時、放料時間、放空限值、關(guān)門延時等參數(shù)都可以設(shè)置。這樣可以根據(jù)不同的秤其物理特性的不同，實施不同的控制方案，從而提高控制精度。 3，料倉管理。料倉是各種原材料在配料前的臨時存貯地點，料倉的加料控制對控制精度也有很大的影響。CASGOOD硅膠配料系統(tǒng)對于料倉的管理功能也非常強大，在加料時，先快速加料，當(dāng)達到設(shè)定范圍時，可以降低放料速度，還提供了落差控制。如果上述控制還沒有達到控制精度，還可以通過點動控制來精確配料。 料倉管理還包括自動校正，當(dāng)落差因為工況發(fā)生變化時，自動校正能使配料系統(tǒng)自動適應(yīng)其變化。 4，參數(shù)管理。參數(shù)管理完成各項其它輔助管理功能。包括工地、客戶資料、施工部位、輸送車號、基本參數(shù)設(shè)置、輸入開關(guān)監(jiān)測、輸出開關(guān)監(jiān)測、校秤等功能。 5，配方管理。硅膠生產(chǎn)企業(yè)可根據(jù)生產(chǎn)需要，隨時調(diào)整配方，包括增加、刪除、修改配方。CASGOOD軟件配料系統(tǒng)中提供了不加數(shù)量限值的配方管理工具。 6，計劃列表。計劃列表是根據(jù)生產(chǎn)計劃，按配方生產(chǎn)設(shè)定數(shù)量的特定產(chǎn)品。可以配方、客戶、裝車號碼、生產(chǎn)方數(shù)、攪拌罐數(shù)等。 7，生產(chǎn)過程實時監(jiān)控。 通過動態(tài)圖形實時監(jiān)控生產(chǎn)畫面，可以通過計算機自動或手動控制生產(chǎn)過程，并及時了解生產(chǎn)動態(tài)。 基于CASGOOD軟件開發(fā)的硅膠變頻配料系統(tǒng)能自動管理硅膠攪拌站的生產(chǎn)過程，同時大大提高了控制精度，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。 8，防爆灌裝機比例調(diào)節(jié)（下料閉環(huán)控制）原理閉環(huán)控制過程主要是通過分選秤對圓盤給料機輸送的物料進行計量，由電腦積算儀接收稱重模塊信號和速度信號，自動灌裝機經(jīng)處理后轉(zhuǎn)化為累計值和瞬時流量，并將累計、稱重灌裝機瞬時流量信號由RS-485口傳送給工業(yè)控制機（上位機）、并以4~20mA模擬電流信號傳送給AI調(diào)節(jié)器，AI調(diào)節(jié)器將該信號與內(nèi)部設(shè)定值進行比較運算后，輸出420mA的模擬信號送給變頻器，防爆電子秤再由變頻器去調(diào)節(jié)圓盤給料機的轉(zhuǎn)速，當(dāng)流量增大時，自動灌裝機降低圓盤給料機的轉(zhuǎn)速，反之提高圓盤給料機的轉(zhuǎn)速，從而使得物料的流量和階段累計量均保持在設(shè)定的范圍內(nèi)，進而得到可靠的產(chǎn)品質(zhì)量。 9，定量灌裝機集中監(jiān)視、控制管理工控機作為上位機，通過RS485總線接口與電腦積算儀和人工智能調(diào)節(jié)器進行雙向通訊，并通過RS232接口與動力控制柜中的定量灌裝機PLC進行雙向通訊，并對整個生產(chǎn)過程進行監(jiān)視，鋼瓶秤構(gòu)成完整的自動化配料系統(tǒng)。料斗秤根據(jù)生產(chǎn)工藝過程的需要，用戶可在工控機端設(shè)定參數(shù)、啟停設(shè)備，并對整個配料系統(tǒng)進行管理和控制，打印報表。同時工控機還留有一個RS485雙向通訊接口，以備與其他工控機通訊。 10，稱量灌裝機分散控制脫離工控機，定量灌裝機根據(jù)生產(chǎn)工藝過程的要求，直接向電腦積算儀和人工智能調(diào)節(jié)器輸入?yún)?shù)，啟動動力控制柜面板上的按鈕即可進行系統(tǒng)自動工作；也可直接采取手動方式（就地或遠(yuǎn)程操作）使系統(tǒng)進行工作。 11，調(diào)速自動配料系統(tǒng)的可靠性高采用集散控制可使系統(tǒng)進行如下工作：手動工作；就地工作；脫離工控機后在智能稱重儀表的支持下自動工作；上位機控制自動工作及由上位機通過串口向下位機送入設(shè)定配方參數(shù)實現(xiàn)自動工作，稱重終端從而大大提高系統(tǒng)的可靠性。 12，產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效益好生產(chǎn)過程中，根據(jù)生產(chǎn)過程的特點及工藝要求，通過自動配料系統(tǒng)和自動計量設(shè)備，可保證每種物料均在較高精度下進行運行（單機精度可達0.5%），進而保證混合物料的精度（系統(tǒng)精度可達1.0%），從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量，增加生產(chǎn)效益。 13，生產(chǎn)過程的處理能力強根據(jù)生產(chǎn)過程的需要，在工控機內(nèi)修改相應(yīng)參數(shù)，即可滿足不同工礦的需要，稱重液體灌裝機使系統(tǒng)適應(yīng)生產(chǎn)過程的能力大大提高。 | |
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