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| 可編程控制器分布式自動配料系統(tǒng)的研究 | 2020-01-06 |
| 介紹 在化工、石化、制藥等領(lǐng)域，許多生產(chǎn)過程都需要配料，即準(zhǔn)確定量地將物料加入的反應(yīng)釜中。目前，在一些配料過程中，企業(yè)仍然使用純手工或大部分手工操作來完成:①操作者首先根據(jù)經(jīng)驗控制加入計量罐的物料量，然后將計量罐中的所有物料轉(zhuǎn)移到的反應(yīng)釜中，實現(xiàn)更精確的批量加料。(2)操作人員首先用反應(yīng)釜稱量一定量的物料，最后人工將反應(yīng)釜中的物料倒入的反應(yīng)釜中，實現(xiàn)批量加料。使用這些方法不僅工作效率低，而且操作人員在第二種方法下可能接觸到有毒物質(zhì)，從而造成安全隱患。 隨著市場競爭的日益激烈，企業(yè)迫切希望通過提高自動化水平來提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時，自動化水平的提高也可以消除運行中的安全隱患，自動配料控制系統(tǒng)的使用是提高自動化水平的有效手段之一。本文以浙江控制自動化儀表有限公司生產(chǎn)的u6-200集成PLC為控制終端，對自動配料過程進行自動控制和監(jiān)控。上位機系統(tǒng)通過有線或無線通信形成配料系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控，從而形成一個集管理和控制于一體的分布式自動配料系統(tǒng)，提高生產(chǎn)效率，節(jié)能降耗。 2自動配料系統(tǒng)的組成和控制流程自動配料控制過程是一個多輸入多輸出系統(tǒng)。所有配料生產(chǎn)線嚴格協(xié)調(diào)生產(chǎn)，及時、準(zhǔn)確地監(jiān)控料位和流量。該系統(tǒng)由U6-200和電子皮帶秤組成，構(gòu)成計算機控制網(wǎng)絡(luò)。通過連接現(xiàn)場儀表、變頻器等智能化程度更高、處理速度更快的設(shè)備，系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能:在自動配料生產(chǎn)過程中，主料和輔料按一定比例匹配，電子皮帶秤用于計量皮帶機輸送的物料。U6-200主要負責(zé)輸送設(shè)備和稱重過程的實時控制，完成系統(tǒng)故障檢測、顯示和報警，并向變頻器輸出信號以調(diào)節(jié)帶式輸送機的轉(zhuǎn)速。它也是上位機系統(tǒng)的中心，為分布式訪問提供數(shù)據(jù)。自動配料系統(tǒng)啟動后，皮帶驅(qū)動電機開始旋轉(zhuǎn)。U6-200根據(jù)當(dāng)前流速控制電機轉(zhuǎn)速。料倉中的物料落在皮帶上，由皮帶輸送稱重，在U6-200上顯示當(dāng)前流量值，并根據(jù)設(shè)定值進行自動控制。通過改變變頻器的頻率設(shè)定值，改變電機的轉(zhuǎn)速，設(shè)定值與轉(zhuǎn)速之差逐漸減小，完成自動配料過程。在實際流量控制中，采用U6-200系統(tǒng)內(nèi)置的專家PID控制算法，根據(jù)流量偏差和偏差變化趨勢計算控制量進行控制。其基本算法仍然是工業(yè)控制中廣泛使用的PID控制策略。這種控制策略是準(zhǔn)確的通過調(diào)試確定了關(guān)鍵點、時間點和時間點。然而，由于致動器的滯后，例如泵的速度或皮帶運動的滯后，經(jīng)常會出現(xiàn)誤差。因此，為了有效地補償這個誤差量，通過考慮誤差值e的變化率和用于控制輸出停止的提前量來形成專家PID控制策略，從而進一步提高控制系統(tǒng)的性能。為了混合配料，還可以在U6-200上設(shè)置輔料的比例參數(shù)，輔料可以按照配方比例混合。然后，通過通信，為每次分配將相關(guān)參數(shù)傳輸?shù)缴衔粰C系統(tǒng)。 材料系統(tǒng)之間的協(xié)作。采用這種控制具有結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、運行可靠、調(diào)節(jié)方便的優(yōu)點。 3系統(tǒng)控制實施 U6-200集成可編程控制器是浙江控制自動化儀表有限公司生產(chǎn)的多回路控制器，采用工業(yè)32位ARM7微處理器和7英寸觸摸屏，集測量、顯示于一體 顯示、記錄、控制、報警、通訊、計算等功能可以實現(xiàn)單回路控制、串級控制、量程分割控制、比值控制、程序曲線控制、批量控制等多種控制方案。 在各種工業(yè)控制領(lǐng)域都有成功的應(yīng)用案例。通過其靈活的表達式編程功能和內(nèi)部功能模塊，上述過程可以在控制器內(nèi)部方便地實現(xiàn)。典型系統(tǒng)的總體設(shè)計如圖1所示。系統(tǒng)啟動后，U6控制器轉(zhuǎn)換重量信號，獲得物料流量信號，驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)。結(jié)合內(nèi)部累計計算模塊，累計金額可以根據(jù)慣性進行計算和添加 原則上，關(guān)閉電機的值可以在允許的精度范圍內(nèi)調(diào)整。同時，內(nèi)部控制模塊用于控制瞬時流量。同時，過程中的異常報警和聯(lián)鎖保護信號也受到控制。 設(shè)定的進給值可以在控制器的設(shè)定值窗口中改變，并與控制器外圍的啟動按鈕相匹配，確保操作簡單可靠。同時，系統(tǒng)兼具自動控制功能和手動功能。必要時，操作員可以在現(xiàn)場手動打開和關(guān)閉閥門。最后，系統(tǒng)將自動記錄和顯示各種數(shù)據(jù)，如閥門位置狀態(tài)、進料量、物料流量等。并且可以打印出報告或者根據(jù)需要將其發(fā)送到上位機進行統(tǒng)計分析。 4上位機系統(tǒng) 為了形成一個集成的管控系統(tǒng)，滿足企業(yè)內(nèi)部分布式訪問和控制的需求，可以傳輸各配料系統(tǒng)本地控制的相關(guān)數(shù)據(jù)，利用上位機平臺提供基于網(wǎng)絡(luò)的分布式訪問系統(tǒng)，數(shù)據(jù)可以與公司的企業(yè)資源規(guī)劃系統(tǒng)共享，提供企業(yè)管理能力。上位機系統(tǒng)構(gòu)成了一個有效的遠程數(shù)據(jù)采集、配方數(shù)據(jù)分發(fā)和遠程控制的監(jiān)控數(shù)據(jù)采集平臺 系統(tǒng)，網(wǎng)頁訪問等功能，為各部門共享數(shù)據(jù)提供方便，并可根據(jù)需要開發(fā)各種類型的報表，方便統(tǒng)計分析。1)通信網(wǎng)絡(luò) 通信網(wǎng)絡(luò)是連接監(jiān)控中心和各控制站的橋梁，承載數(shù)據(jù)通信功能。通信系統(tǒng)分為無線(GPRS)、有線(ADSL VPN)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)光纖接入。GPRS通信模式: GPRS——通用分組傳輸服務(wù)(GeneralPacketRadioService)的簡稱，是一種可用于GSM手機用戶的移動數(shù)據(jù)服務(wù)。使用這種通信模式，需要一個GSM電話卡、一個GPRS DTU和一個GPRS DTU數(shù)據(jù)中心來啟用GPRS流量功能。這種通信方法的優(yōu)點是無線傳輸無需布線，缺點是傳輸效率和數(shù)量有限。 :是家庭常用的撥號上網(wǎng)方式。虛擬專用網(wǎng)絡(luò)(VPN)是指在公共網(wǎng)絡(luò)上建立專用網(wǎng)絡(luò) 使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它之所以被稱為虛擬網(wǎng)絡(luò)，主要是因為整個虛擬專用網(wǎng)絡(luò)的任意兩個節(jié)點之間的連接不具有傳統(tǒng)專用網(wǎng)所需的端到端物理鏈路，而是基于公共網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商提供的網(wǎng)絡(luò)平臺，例如通過互聯(lián)網(wǎng)的邏輯網(wǎng)絡(luò)，并且用戶數(shù)據(jù)在邏輯鏈路中傳輸。虛擬專用網(wǎng)(VPN)屬于遠程接入技術(shù)，就是簡單地利用公共網(wǎng)絡(luò)鏈路建立一個專用網(wǎng)絡(luò)，使監(jiān)控中心和控制站形成一個虛擬專用網(wǎng)。專用網(wǎng)絡(luò)光纖接入:直接在監(jiān)控中心和每個控制站中鋪設(shè)光纖，并將光纖直接連接到操作員的交換機，從而監(jiān)控中心和控制站形成物理專用網(wǎng)絡(luò)?？梢愿鶕?jù)每個站點的具體情況靈活選擇通信模式。 2)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 監(jiān)控中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是控制站。其重要功能是通過上位機監(jiān)控軟件監(jiān)控整個控制站的控制、運行參數(shù)、總配料和總循環(huán)流量。同時也將是全部 控制臺的參數(shù)信息上傳到管理層，即管理層瀏覽的圖片和各種圖表由控制臺的上位機監(jiān)控軟件以網(wǎng)頁的形式發(fā)布。只要輸入相關(guān)的IP地址，管理層就可以瀏覽控制站中上位機的每個監(jiān)控畫面。上位機監(jiān)控軟件采用B/S模式。管理層可以通過內(nèi)部網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)點擊工業(yè)工程瀏覽器實時瀏覽數(shù)據(jù)、打印報告和分析。便于管理層觀察所有生產(chǎn)數(shù)據(jù)和曲線圖，及時有效地了解現(xiàn)場情況。上位機監(jiān)控軟件可以根據(jù)規(guī)則采集實時數(shù)據(jù) 傳輸?shù)疥P(guān)系數(shù)據(jù)，然后保存到關(guān)系數(shù)據(jù)庫，為管理軟件提供實時、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。同時InscanRTN軟件設(shè)計有開放的數(shù)據(jù)接口，可以與獨立編寫的算法軟件交互。結(jié)論 上述系統(tǒng)已初步應(yīng)用于我廠化肥生產(chǎn)車間。參數(shù)測量存儲完成后，自動配料控制系統(tǒng)控制效果明顯，不僅控制精度高，而且操作簡單可靠，控制效果令人滿意，計量精度始終保持在5‰以內(nèi)。另外，由于上位機監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)方便，可以在控制室進行遠程控制，降低了勞動強度，提高了操作效率，實現(xiàn)了量化管理的突破。本文的創(chuàng)新之處在于:自動配料系統(tǒng)采用U6-200控制方案，具有功能強大、方便靈活、可靠性高、成本低、易于維護等優(yōu)點。它大大提高了配料精度，方便了計量的網(wǎng)絡(luò)分布式訪問和控制，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)管理，提高了經(jīng)濟效益。 | |
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