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| 可調(diào)自動(dòng)配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案 | 2020-01-07 |
| 配料系統(tǒng)是一種采用電動(dòng)、曲柄和活塞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的液體灌裝機(jī)。自動(dòng)灌裝機(jī)適用于甲醇、乙醇、丙醇、、及各種添加劑的定量灌裝。配料系統(tǒng)還可用于各種化學(xué)分析測(cè)試中各種液體的定量和連續(xù)配料。該自動(dòng)配料系統(tǒng)特別適用于大、中、小型農(nóng)藥廠的液體分裝。 液體灌裝機(jī)技術(shù)參數(shù): ◆液體體積范圍為:0.2-20毫升(灌裝量可調(diào)節(jié)) ◆灌裝速度333610-40桶/分鐘(灌裝速度可調(diào)) ◆精度:±0.1%(10±0.01) ◆電壓:220伏 ◆外部尺寸:220×145×350毫米 ◆重量:5公斤 1.基本結(jié)構(gòu) 配料系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。配料系統(tǒng)由灌裝機(jī)構(gòu)、自動(dòng)灌裝機(jī)、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、儲(chǔ)配液罐、底座和機(jī)架五部分組成。定量灌裝機(jī)構(gòu)由混合步進(jìn)電機(jī)、齒條、活塞、儲(chǔ)液桶和閥門組成。自動(dòng)灌裝機(jī)主要控制活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)和具體的精度要求；旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)主要是槽輪機(jī)構(gòu)，槽輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)面板，面板上設(shè)有放置試管的凹槽。 配料罐配料系統(tǒng):配液罐→灌裝機(jī)構(gòu)→電控箱→旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)→底座和框架 2.工作原理 自動(dòng)灌裝機(jī)控制的混合式步進(jìn)電機(jī)在自動(dòng)配料系統(tǒng)中起著重要作用。液體灌裝機(jī)是整個(gè)機(jī)制的核心部分。步進(jìn)電機(jī)是感應(yīng)電機(jī)。反應(yīng)釜稱重灌裝機(jī)的工作原理是利用電子秤電路將直流電轉(zhuǎn)換成分時(shí)電源。多相定時(shí)控制電流用于向步進(jìn)電機(jī)供電。步進(jìn)電機(jī)只有在使用該電流時(shí)才能正常工作。驅(qū)動(dòng)器是步進(jìn)電機(jī)的分時(shí)電源。多相時(shí)序稱重顯示器。步進(jìn)電機(jī)的特點(diǎn)如下: 1.自動(dòng)配料系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)必須在運(yùn)行前被驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)信號(hào)必須是脈沖信號(hào)。當(dāng)沒有脈沖時(shí)，步進(jìn)電機(jī)是靜止的。如果添加適當(dāng)?shù)拿}沖信號(hào)，液體灌裝機(jī)將旋轉(zhuǎn)一定的角度α(稱為步進(jìn)角度)。轉(zhuǎn)速與脈沖頻率成正比。 2.攪拌罐自動(dòng)配料系統(tǒng)三相步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)角度為7.5度和360度/轉(zhuǎn)，需要48個(gè)脈沖才能完成。 3.步進(jìn)電機(jī)具有瞬間啟動(dòng)和快速停止的優(yōu)良特性。 4.改變脈沖序列可以很容易地改變旋轉(zhuǎn)方向。 我們選擇混合式步進(jìn)電機(jī)，液體灌裝機(jī)結(jié)合了電抗和永磁體的優(yōu)點(diǎn)。定子有多相繞組，轉(zhuǎn)子采用永磁材料，轉(zhuǎn)子和定子有許多小齒以提高步進(jìn)力矩精度。液體灌裝機(jī)的特點(diǎn)是輸出扭矩大、動(dòng)態(tài)性能好、步距角小，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本相對(duì)較高。 根據(jù)定子上的繞組，有兩相、三相和五相串聯(lián)。稱重系統(tǒng)中的稱重模塊是兩相混合步進(jìn)電機(jī)，占的97%以上。原因是與細(xì)分驅(qū)動(dòng)匹配后性價(jià)比高，效果好。這種電機(jī)的基本步距角是1.8°/步距。使用半步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)角度減小到0.9°。使用細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，步進(jìn)角度可以細(xì)分256倍(0.007/微步)。由于摩擦和制造精度，實(shí)際控制精度稍低。同一個(gè)步進(jìn)電機(jī)可以配備不同的細(xì)分驅(qū)動(dòng)器，以改變精度和效果。整個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)過程通過槽輪機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。三相異步電動(dòng)機(jī)的主軸旋轉(zhuǎn)720度，凸輪旋轉(zhuǎn)360度，凸輪驅(qū)動(dòng)頂桿實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌裝機(jī)上下移動(dòng)的過程。凸輪前180度旋轉(zhuǎn)時(shí)，液箱向上移動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)機(jī)架移動(dòng)吸取液體，然后液箱向下移動(dòng)。步進(jìn)電機(jī)還帶動(dòng)機(jī)架移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)液體灌裝過程。此時(shí)，三相異步電動(dòng)機(jī)的主軸旋轉(zhuǎn)360度。在凸輪后面的180度旋轉(zhuǎn)過程中，自動(dòng)灌裝機(jī)由凸輪頂桿提升，完成后三相異步電機(jī)旋轉(zhuǎn)360度，實(shí)現(xiàn)試管的運(yùn)動(dòng)。 該機(jī)制的整個(gè)周期 電機(jī)主軸角度:0-90°、90-180°、180-270°、270-360° 帶槽輪角:0、0、180、360 凸輪角:0-45，45-90，90-135，135-180 箱體移動(dòng):向下、靜止、向上、靜止 活塞運(yùn)動(dòng):是靜止的，向下運(yùn)動(dòng)以注射液體，靜止的，向上運(yùn)動(dòng)以吸取液體 實(shí)現(xiàn)進(jìn)程 1.確定電子秤定量灌裝的實(shí)施方案，選擇針管注射和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的注射方式。確定采用開槽輪機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)分裝。 2.計(jì)算參數(shù)，選擇步進(jìn)電機(jī)和注射器尺寸，檢查步進(jìn)電機(jī)是否滿足精度要求。機(jī)構(gòu)其他部分的類型選擇。 3.設(shè)計(jì)整體機(jī)構(gòu)，規(guī)劃每個(gè)機(jī)構(gòu)的位置，并繪制二維地圖。 管理方法 1.防爆電子秤使用前應(yīng)進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試，步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)應(yīng)準(zhǔn)確設(shè)置和調(diào)整。 2.裝置的注射系統(tǒng)應(yīng)定期正確拆卸、清洗和消毒。 這種自動(dòng)配料系統(tǒng)的特點(diǎn) 1.防爆電子秤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，成本低，故障少。 2.反應(yīng)罐稱重灌裝機(jī)采用密封性能好的錐形活塞。 3.液體分配準(zhǔn)確，液體無級(jí)調(diào)節(jié)，操作方便； 3.液體接觸部分均由不銹鋼制成，便于裝卸，并可消毒配送。 4.缸筒、推桿和活塞由不銹鋼制成，耐腐蝕、耐磨。 16PLC多混合自動(dòng)配料系統(tǒng)自動(dòng)灌裝機(jī)的設(shè)計(jì) 1方案設(shè)計(jì) 多混合自動(dòng)配料系統(tǒng)的選擇和部件的選擇應(yīng)考慮更多的新技術(shù)和產(chǎn)品。控制從手動(dòng)控制到自動(dòng)控制，從模擬控制到微機(jī)控制，功能實(shí)現(xiàn)從一個(gè)到多個(gè)，越來越完善。 多混合自動(dòng)配料系統(tǒng)是工業(yè)自動(dòng)灌裝機(jī)的大規(guī)模升級(jí)。新的控制裝置需要根據(jù)企業(yè)液體灌裝機(jī)的現(xiàn)狀進(jìn)行構(gòu)建，舊系統(tǒng)中的工藝和部件應(yīng)盡量使用。人機(jī)交互模式修改后的系統(tǒng)運(yùn)行模式應(yīng)盡可能與修改前相似，以便操作人員能夠快速掌握。從企業(yè)的改造需求可以看出，在新型自動(dòng)灌裝機(jī)中，模擬量和大量開關(guān)量都需要處理。該系統(tǒng)可靠性高，人機(jī)交互界面友好，具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析和總結(jié)的能力。為了實(shí)現(xiàn)整個(gè)多混合自動(dòng)配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，需要從如何實(shí)現(xiàn)各稱重灌裝機(jī)的切換和電機(jī)啟動(dòng)控制的角度考慮?，F(xiàn)在我們將確定如何實(shí)現(xiàn)這個(gè)問題的系統(tǒng)方案以及如何選擇方法。 2計(jì)劃介紹 多混合自動(dòng)配料系統(tǒng)的現(xiàn)狀有以下控制方式來滿足系統(tǒng)的要求:繼電器自動(dòng)灌裝機(jī)、單片機(jī)控制、工控機(jī)控制、稱重灌裝機(jī)控制。 (1)繼電器自動(dòng)灌裝機(jī) 多混合自動(dòng)配料系統(tǒng)的控制功能由硬件繼電器實(shí)現(xiàn)。繼電器串聯(lián)在控制電路中，根據(jù)主電路中電壓、電流、轉(zhuǎn)速、時(shí)間和溫度等參數(shù)的變化而動(dòng)作，采用多混合自動(dòng)配料系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)電驅(qū)動(dòng)裝置的自動(dòng)控制和保護(hù)。這個(gè)系統(tǒng)很復(fù)雜。在控制過程中，如果攪拌罐自動(dòng)配料系統(tǒng)中的繼電器損壞，將影響整個(gè)稱重系統(tǒng)稱重模塊的正常運(yùn)行。通常很難找到并消除故障。雖然繼電器本身并不太貴，但控制柜的安裝和接線工作很繁重。因此，整個(gè)控制柜的價(jià)格很高，靈活性差，響應(yīng)速度慢。 (2)單片機(jī)控制 多混合自動(dòng)配料系統(tǒng)的稱重儀表作為單片機(jī)，是一種超大規(guī)模集成電路，包括稱重系統(tǒng)、稱重系統(tǒng)、定時(shí)器和各種輸入輸出接口電路。其低功耗、低電壓和強(qiáng)大的控制功能使其成為功率控制領(lǐng)域、和日常工廠中應(yīng)用泛的計(jì)算機(jī)之一。然而，稱重儀表的單片機(jī)是集成電路，不能直接與外部輸入/輸出信號(hào)連接。為了將其用于工業(yè)控制，有必要增加一些匹配的集成電路和輸入/輸出接口電路。硬件設(shè)計(jì)、制造和程序設(shè)計(jì)的工作量相當(dāng)大。 (3)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)控制 多混合自動(dòng)配料系統(tǒng)控制室的工控機(jī)相互通信。自動(dòng)配料系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)。各制造商的產(chǎn)品兼容性強(qiáng)，并由實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)支持。液體灌裝機(jī)在速度快、實(shí)用性強(qiáng)、功能復(fù)雜的領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)。然而，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的價(jià)格相對(duì)較高，因此液體灌裝機(jī)在開關(guān)量控制方面有些資格過高。并且其外部輸入/輸出布線通常用于多芯扁平電纜、插頭和插座，這些電纜、插頭和插座直接從印刷電路板引出，并且不如布線端子可靠。 (4)稱重和灌裝機(jī)控制 多混合自動(dòng)配料系統(tǒng)的配料系統(tǒng)稱重灌裝機(jī)配有各種硬件設(shè)備供用戶選擇。用戶不需要設(shè)計(jì)和制造硬件設(shè)備，只需要確定硬繭的制備和設(shè)計(jì)稱重灌裝機(jī)的外部接線圖。同時(shí)，用梯形圖語言編程，用軟件代替繼電器電氣系統(tǒng)中的觸點(diǎn)和接線。通過修改程序，用戶可以適應(yīng)過程條件的變化。 稱重灌裝機(jī)是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的一種新型工業(yè)自動(dòng)灌裝機(jī)。起初主要是一種開關(guān)量邏輯控制裝置，可以取代中間繼電器和時(shí)間繼電器，形成開關(guān)量自動(dòng)灌裝機(jī)。隨著微電子技術(shù)在過去30年的不斷發(fā)展，配料系統(tǒng)通過不斷升級(jí)大大增強(qiáng)了其功能?，F(xiàn)在配料系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展成為真正的多功能稱重顯示器，液體灌裝機(jī)不僅具有邏輯控制功能，還具有過程控制功能、運(yùn)動(dòng)控制功能、數(shù)據(jù)處理功能、網(wǎng)絡(luò)通訊功能等功能。本發(fā)明具有可靠性高、控制功能強(qiáng)、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)，是目前工業(yè)自動(dòng)化的控制裝置。3硬件電路設(shè)計(jì) 3.1整體結(jié)構(gòu) 多重混合自動(dòng)配料系統(tǒng)表明，所設(shè)計(jì)的液體混合裝置主要完成三種液體的自動(dòng)混合和攪拌，并控制溫度。由該裝置控制的部件包括:L1、L2和L3是液位稱重模塊，當(dāng)液位淹沒該點(diǎn)時(shí)開啟。Y1、Y2、Y3和Y4是稱重灌裝機(jī)，M是攪拌電機(jī)，T是溫度稱重模塊，H是加熱器。此外，還有一個(gè)交流接觸器公里，控制稱重灌裝機(jī)和電機(jī)。所有這些部件的控制都屬于數(shù)字量控制，可以通過導(dǎo)線連接到相應(yīng)的自動(dòng)灌裝機(jī)上，達(dá)到控制效果。 多重混合自動(dòng)配料系統(tǒng) (1)初始狀態(tài) 容器為空，閥門Y1、Y2、Y3和Y4關(guān)閉，液位稱重模塊L1、L2和L3關(guān)閉，電機(jī)M關(guān)閉，加熱器H關(guān)閉。 (2)啟動(dòng)操作 按下反應(yīng)罐稱重填料的啟動(dòng)按鈕，開始以下操作: 1)Y1=Y2=開，液體a和b同時(shí)注入容器。當(dāng)液位達(dá)到L2時(shí)，Y2=開，Y1=Y2=關(guān)，Y3=開，即Y1和Y2閥關(guān)閉，液體C的閥Y3打開。 2)當(dāng)液位達(dá)到L1時(shí)，Y3=關(guān)，M=開，即閥Y3關(guān)閉，混合器M啟動(dòng)，混合開始。 3)攪拌10秒后，M=關(guān)，停止攪拌，H=開，加熱器開始加熱。 4)當(dāng)混合液溫度達(dá)到一定的規(guī)定值時(shí)，T=開，H=關(guān)，停止加熱，使稱重灌裝機(jī)Y4=開，開始排出混合液。 5)當(dāng)液位低于L3時(shí)，L3從開變?yōu)殛P(guān)，然后5秒鐘后，清空容器，使Y4=關(guān)，并開始下一個(gè)循環(huán)。 (3)停止操作 按停止鍵在任何狀態(tài)下停止。 3.2液位稱重模塊的選擇 選擇LSF-2.5液位稱重模塊 其中“L”表示光電，“S”表示稱重模塊，“F”表示耐腐蝕，2.5是工作壓力。 LSF系列液位開關(guān)可以提供非常準(zhǔn)確可靠的液位檢測(cè)。該原理基于光的反射和折射原理。當(dāng)沒有液體時(shí)，光被前端的棱鏡表面或球面反射回來。當(dāng)液體覆蓋光電探頭的球面時(shí)，光被折射出去，這改變了輸出，相應(yīng)的晶體管或繼電器動(dòng)作并輸出開關(guān)值。該原理可用于制造單點(diǎn)或多點(diǎn)液位開關(guān)。LSF光電液位開關(guān)對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，耐腐蝕性好。 相關(guān)部件的主要技術(shù)參數(shù)和原理如下: (1)工作壓力可達(dá)2.5Mpa (2)工作溫度上限為125℃ (3)接觸壽命是100萬次 (4)接觸能力為70w (5)開關(guān)電壓為24V直流 (6)開關(guān)電流為0.5A 3.3溫度稱重模塊的選擇 選擇KTY81-210A溫度稱重模塊。 其中“t”代表溫度 多混合自動(dòng)配料系統(tǒng)的配料罐是一個(gè)溫度稱重模塊，由進(jìn)口飛利浦硅電阻元件精心制造而成。液體灌裝機(jī)具有精度高、穩(wěn)定性好、可靠性強(qiáng)、產(chǎn)品壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。溫度稱重模塊已廣泛應(yīng)用于電機(jī)變頻調(diào)速的溫度控制、太陽能熱輔助設(shè)備溫度測(cè)量、汽車油溫溫度測(cè)量、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)灌裝機(jī)過熱保護(hù)、加熱反應(yīng)釜自動(dòng)配料系統(tǒng)自動(dòng)灌裝機(jī)、電源保護(hù)等領(lǐng)域。選擇KTY81-210A溫度稱重模塊。相關(guān)部件的主要技術(shù)參數(shù)和原理如下: (1)測(cè)量溫度范圍為-50℃~150℃ (2)溫度系數(shù)TC為0.79%/K (3)準(zhǔn)確度等級(jí)為0.5% (4)標(biāo)稱壓力為0.6兆帕 3.4攪拌罐自動(dòng)攪拌系統(tǒng)攪拌電機(jī)的選擇 選擇EJ15-3電機(jī)。 其中“e”表示電機(jī)，“j”表示交流，15表示設(shè)計(jì)號(hào)，3表示工作電流 相關(guān)部件的主要技術(shù)參數(shù)和原理如下: EJ15系列重構(gòu)鍋稱重灌裝機(jī)電機(jī)是一種通用全封閉自風(fēng)扇冷卻鼠籠式三相異步電機(jī)。 ⑴.配料釜配料系統(tǒng)額定電壓220伏，額定頻率50赫茲，功率2.5千瓦，采用三角形連接方式。 (2)稱重系統(tǒng)稱重模塊電機(jī)工作位置的高度不得超過1000米，工作溫度-15 ~ 40℃/濕度≤90%。 (3)EJ15系列電機(jī)具有高效、節(jié)能、高堵轉(zhuǎn)扭矩、低噪聲、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)。硬件布線如圖2所示。 3.5稱重灌裝機(jī)的選擇 (1)進(jìn)入攪拌罐的液體選用VF4-25稱重灌裝機(jī) 其中，“V”表示稱重灌裝機(jī)，“F”表示防腐，4表示設(shè)計(jì)序列號(hào)，25表示口徑(毫米)寬度。 相關(guān)部件的主要技術(shù)參數(shù)和原理如下: 1)材料:聚四氟乙烯。使用介質(zhì):硫酸、鹽酸、有機(jī)溶劑、化學(xué)試劑等酸堿液體。 2)中溫≤150℃/環(huán)境溫度-20 ~ 60℃ 3)工作電壓:交流:220伏50赫茲/60赫茲直流:24V。 4)功率:交流:2.5kw 5)運(yùn)行模式:常閉:通電和斷電，響應(yīng)速度快，頻率高。 (2)離開反應(yīng)罐的液體選用AVF-40稱重灌裝機(jī) 其中“a”表示可調(diào)流速，“v”表示稱重灌裝機(jī)，“f”表示防腐，40表示口徑(毫米) 相關(guān)部件的主要技術(shù)參數(shù)和原理如下: 1)其特點(diǎn)是通過灌裝機(jī)上的按鍵控制稱重，達(dá)到定期排空的效果。 2)閥體材料為聚四氟乙烯，耐腐蝕性較強(qiáng)。 3)工作電壓:交流:220伏50赫茲/60赫茲直流:24V。 4)功率:交流:5kW。 3.6接觸器 選擇CJ20-10/CJ20-16接觸器 其中“c”表示接觸器，“j”表示交流，20表示設(shè)計(jì)編號(hào)，10/16表示主接觸器的額定電流 相關(guān)部件的主要技術(shù)參數(shù)和原理如下: (1)工作頻率為1200/h (2)機(jī)電壽命是1000萬倍 (3)主觸頭的額定電流為10/16(A) (4)額定電壓為380/220(A)(5)功率為2.5千瓦 3.7熱繼電器的選擇 選擇JR16B-60/3D熱繼電器。 其中“j”表示繼電器，“d”提供斷相保護(hù) 相關(guān)部件的主要技術(shù)參數(shù)和原理如下: (1)額定電流為20(A) (2)熱元件的額定電流為32/45(A) 3.8PLC選擇 多混合配料系統(tǒng)的傳統(tǒng)控制方法是繼電器-接觸器控制。這種自動(dòng)灌裝機(jī)比較復(fù)雜，大量的硬件連接降低了系統(tǒng)的可靠性，間接降低了液體灌裝機(jī)的工作效率。自動(dòng)配料系統(tǒng)采用稱重灌裝機(jī)更好地解決了這一問題。配料釜稱重灌裝機(jī)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通信技術(shù)于一體的新型工業(yè)自動(dòng)控制液體灌裝機(jī)。液體灌裝機(jī)不僅可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)量信號(hào)的邏輯控制。還可以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)等智能液體灌裝機(jī)的通訊。因此，稱重灌裝機(jī)在各種液體混合灌裝機(jī)上的應(yīng)用可以滿足控制要求。具有操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、工藝參數(shù)修改方便、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。 在該自動(dòng)灌裝機(jī)中，所需的開關(guān)量輸入為6點(diǎn)，開關(guān)量輸出為7點(diǎn)?？紤]到系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和維護(hù)的方便性，選擇模塊化的配料系統(tǒng)。由于該系統(tǒng)的控制是順序控制，所以選擇日本松下電器公司生產(chǎn)的AFP12417PLC作為控制單元來控制整個(gè)系統(tǒng)。選擇這種配料系統(tǒng)的原因是FP系列配料系統(tǒng)具有以下特點(diǎn): (1)豐富的配料系統(tǒng)。在FP系列配料系統(tǒng)中，甚至一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)也有近200條指令。除了一般的邏輯控制之外，還可以進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制、復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理，甚至直接控制變頻器來實(shí)現(xiàn)電機(jī)速度控制。此外，各種配料系統(tǒng)產(chǎn)品的指令系統(tǒng)具有向上兼容性，便于移植應(yīng)用程序。 (CPU處理速度快，程序容量大。 (3)大型網(wǎng)絡(luò)通信功能。可以直接連接到配料系統(tǒng)，可以方便地與其他配料系統(tǒng)或上位機(jī)連接形成通信網(wǎng)絡(luò)，并可以通過上位機(jī)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的配料系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。當(dāng)生產(chǎn)規(guī)模大，被控機(jī)床數(shù)量達(dá)到兩個(gè)以上時(shí)，可以采用1: n的上行通信方式，用計(jì)算機(jī)管理多個(gè)床，形成兩級(jí)分布式集中分散自動(dòng)灌裝機(jī)。 (4)編程和監(jiān)控功能強(qiáng)大，維護(hù)簡(jiǎn)單，價(jià)格適中。 國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)發(fā)布的配料系統(tǒng)(PLC)的定義是:稱重灌裝機(jī)是通過數(shù)字計(jì)算操作的電子系統(tǒng)，專門為工業(yè)環(huán)境中的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。液體灌裝機(jī)使用可編程稱重系統(tǒng)來存儲(chǔ)用于執(zhí)行邏輯操作、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)、算術(shù)操作和其他操作的指令，并通過數(shù)字和模擬輸入和輸出來控制各種類型的液體灌裝機(jī)或生產(chǎn)過程。稱重灌裝機(jī)及其相關(guān)液體灌裝機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)遵循易于與工業(yè)自動(dòng)灌裝機(jī)集成和易于擴(kuò)展其功能的原則。 配料系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)主要由6部分組成，包括稱重系統(tǒng)(Central Processing Unit)、稱重系統(tǒng)、輸入輸出接口電路、電源、外圍接口和輸入輸出擴(kuò)展接口。 (1)稱重系統(tǒng) 就像通用計(jì)算機(jī)中的稱重系統(tǒng)。配料系統(tǒng)中的稱重系統(tǒng)也是整個(gè)系統(tǒng)的核心部件。液體灌裝機(jī)主要由運(yùn)算單元、稱重顯示器、寄存器、地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線，以及外圍芯片、總線接口和相關(guān)電路組成。稱重系統(tǒng)在很大程度上決定了配料系統(tǒng)的整體性能，如整個(gè)系統(tǒng)的控制規(guī)模、工作速度和存儲(chǔ)容量。 (2)記憶 存儲(chǔ)系統(tǒng)軟件的稱重系統(tǒng)稱為系統(tǒng)程序稱重系統(tǒng)。用于存儲(chǔ)應(yīng)用軟件的稱重系統(tǒng) 稱為用戶程序稱重系統(tǒng)。配料系統(tǒng)常用的稱重系統(tǒng)類型有隨機(jī)存取稱重系統(tǒng)、可編程只讀稱重系統(tǒng)、可編程只讀稱重系統(tǒng)等。 輸入模塊和輸出模塊通常稱為輸入/輸出模塊或輸入/輸出單元。配料系統(tǒng)的外部功能主要是通過各種輸入輸出接口模塊與外界聯(lián)系來實(shí)現(xiàn)的。輸入模塊和輸出模塊是配料系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出裝置或液體灌裝機(jī)之間的連接部件，起到配料系統(tǒng)與外部液體灌裝機(jī)之間傳遞信息的作用。通常，輸入/輸出模塊還具有狀態(tài)顯示和輸入/輸出端子板，以便于連接和監(jiān)控。(4)電源模塊 輸入輸出接口電路是配料系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)輸入輸出液體灌裝機(jī)連接的部件。其功能是將輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成配料系統(tǒng)接收和處理的信號(hào)，并將稱重系統(tǒng)發(fā)出的微弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成外部液體灌裝機(jī)所需的強(qiáng)電信號(hào)。 3.9PLC輸入和輸出分配 輸入/輸出地址分配如表1所示。 表1反應(yīng)罐稱重灌裝機(jī)液體混合裝置輸入/輸出地址分布輸入點(diǎn)地址:功能，輸出點(diǎn)地址，功能 X0:SB0啟動(dòng)按鈕Y0，報(bào)警燈h1 X1:L1液位稱重模塊Y1，稱重填料Y1 X2:L2液位稱重模塊Y2，稱重灌裝機(jī)Y2 X3:L3液位稱重模塊，Y3，稱重灌裝機(jī)Y3 X4:T噸溫度稱重模塊，Y4，稱重灌裝機(jī)Y4 X5:SB1停止按鈕，Y5，混合器m X6:FR常閉觸點(diǎn)，Y6，加熱器h Y7:熱繼電器FR3.10液體混合裝置輸入/輸出接線 當(dāng)配料系統(tǒng)接通電源并按下啟動(dòng)按鈕SB0時(shí)，觸點(diǎn)X0接通。由于差分命令DF，電路僅開啟一個(gè)掃描周期。Y1和Y2輸出繼電器線圈由保持命令KP供電和保持。Y1和Y2稱重灌裝機(jī)與配料系統(tǒng)相連，通電后流入兩種不同成分的液體中。 當(dāng)液體到達(dá)L2液位稱重模塊的位置時(shí)，X2輸入繼電器打開，Y1和Y2關(guān)閉，地址為16的X2同時(shí)打開。KP命令用于打開和維護(hù)輸出繼電器Y3。與其連接的Y3稱重灌裝機(jī)通電，第三液體流入配配液罐。 當(dāng)液位到達(dá)L1液位稱重模塊的位置時(shí)，稱重模塊檢測(cè)信息，為Xl繼電器線圈通電。在梯形圖中，其X1常開觸點(diǎn)接通。通過KP命令復(fù)位端子，輸出繼電器Y3斷開，與之相連的硯臺(tái)稱重灌裝機(jī)斷開，同時(shí)地址為32的X1常開觸點(diǎn)接通，代表攪拌電機(jī)Y5的輸出繼電器接通。 混頻器由Y5的輸出信號(hào)供電，開始混頻，并用TIMY0定時(shí)器計(jì)時(shí)10秒。10秒鐘后，地址為45的定時(shí)器的常開觸點(diǎn)T0接通，給Y6輸出繼電器通電，此時(shí)連接到液體灌裝機(jī)的加熱器H接通，開始加熱液體，同時(shí)Y5斷開，停止混合器M 當(dāng)液體溫度達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，溫度稱重模塊T檢測(cè)到該信息，并且同時(shí)打開梯形圖中地址為47的X4以關(guān)閉Y6，從而關(guān)閉加熱器H，并且同時(shí)打開地址為51的X4以打開X4，并且連接到其上的Y4稱重灌裝機(jī)打開以在均勻攪拌后排出混合液體 當(dāng)液位低于L3液位稱重模塊的位置時(shí)，L3液位稱重模塊從開到關(guān)關(guān)閉，因此X3也從開關(guān)閉，這相當(dāng)于下降沿。驅(qū)動(dòng)DF產(chǎn)生掃描周期脈沖，輔助繼電器R0通過KP命令設(shè)置端接通。開啟后，定時(shí)器TMY1計(jì)時(shí)，液體在大約5秒內(nèi)排出。 多混合液體配料系統(tǒng)的重復(fù)液體混合過程通過并聯(lián)在梯形地址2處的定時(shí)器TMY1的常開觸點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，T1的常開觸點(diǎn)也接通。R0由保持命令KP復(fù)位，定時(shí)器關(guān)閉。 4常見系統(tǒng)故障的分析與維護(hù) 為了延長(zhǎng)稱重系統(tǒng)自動(dòng)灌裝機(jī)的使用壽命，有必要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)中對(duì)灌裝機(jī)的消耗和部件灌裝機(jī)的故障點(diǎn)進(jìn)行清晰的估算。換句話說，有必要了解整個(gè)系統(tǒng)中哪些部件最容易發(fā)生故障，以便采取措施，希望對(duì)稱重系統(tǒng)過程自動(dòng)灌裝機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和維護(hù)有所幫助。 4.1系統(tǒng)故障的概念 多混合自動(dòng)配料系統(tǒng)的故障一般是指整個(gè)生產(chǎn)自動(dòng)灌裝機(jī)的全部故障，可分為配料系統(tǒng)故障和現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制液體灌裝機(jī)故障。配料系統(tǒng)系統(tǒng)包括稱重系統(tǒng)、主機(jī)箱、擴(kuò)展機(jī)箱、輸入輸出模塊、相關(guān)網(wǎng)絡(luò)和外部液體灌裝機(jī)?，F(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制液體灌裝機(jī)包括輸入輸出端口和現(xiàn)場(chǎng)控制檢測(cè)液體灌裝機(jī)，如繼電器、接觸器、閥門、電機(jī)等。 42系統(tǒng)故障分析與處理 4 . 2 . 1液晶主機(jī)系統(tǒng) 多混合液體配料系統(tǒng)的配料系統(tǒng)主機(jī)系統(tǒng)最容易發(fā)生故障的地方通常是在供電系統(tǒng)中。在電源的連續(xù)運(yùn)行和散熱過程中，電壓和電流的波動(dòng)影響是不可避免的。自動(dòng)配料系統(tǒng)的總線損壞主要是由于配料系統(tǒng)大多為插件結(jié)構(gòu)。插件模塊的長(zhǎng)期使用將導(dǎo)致局部印刷電路板或底板、連接器接口等的總線損壞。在空氣溫度和濕度變化、配料釜總線塑料老化、印刷電路老化、接觸點(diǎn)氧化等影響下。都是系統(tǒng)總線丟失的原因。因此，在設(shè)計(jì)和處理系統(tǒng)故障時(shí)，應(yīng)考慮空氣、灰塵、紫外線等因素對(duì)液體灌裝機(jī)的損害。目前，配料系統(tǒng)的主存大多采用可擦除只讀稱重系統(tǒng)。其使用壽命不僅與制造工藝有關(guān)，還與底板的電源和稱重系統(tǒng)模塊的工藝輔助筒有關(guān)。目前，配料系統(tǒng)的稱重系統(tǒng)采用高性能處理芯片，故障率大大降低。對(duì)于配料系統(tǒng)主機(jī)系統(tǒng)故障的預(yù)防和處理，主要措施是改進(jìn)集控室內(nèi)的管理輔助桶，安裝冷卻措施，定期除塵，使配料系統(tǒng)的外部環(huán)境滿足其安裝和運(yùn)行要求。同時(shí)，系統(tǒng)維修時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程操作，以防人為損壞主機(jī)系統(tǒng)。4 . 2 . 2 PLC的i/o端口 配料系統(tǒng)在多混合液體配料系統(tǒng)中的弱點(diǎn)是輸入輸出端口。配料系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于其輸入輸出端口。在主機(jī)系統(tǒng)的技術(shù)輔助桶幾乎相同的情況下，輸入輸出模塊是反映配料系統(tǒng)性能的關(guān)鍵部件，也是配料系統(tǒng)損壞的突出環(huán)節(jié)。為了減少輸入輸出模塊的故障，有必要減少各種外部干擾的影響。首先，應(yīng)根據(jù)使用要求使用，其外部保護(hù)性液體灌裝機(jī)不應(yīng)隨意減少。其次，分析主要干擾因素，隔離或處理主要干擾源。 4.2.3液體灌裝機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)控制 在自動(dòng)灌裝機(jī)的整個(gè)過程中，多混合定量灌裝機(jī)最容易出現(xiàn)故障的地方是現(xiàn)場(chǎng)，以下幾個(gè)方面最容易出現(xiàn)故障。 (1)1類故障點(diǎn)在繼電器和接觸器中。在稱重系統(tǒng)自動(dòng)灌裝機(jī)的日常維護(hù)中，電氣備件主要由各種繼電器或空氣開關(guān)消耗。除了產(chǎn)品本身，主要原因是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境相對(duì)惡劣，接觸器觸點(diǎn)容易點(diǎn)燃或氧化，然后加熱和變形，直至無法使用。因此，為了減少此類故障，應(yīng)盡可能選擇高性能繼電器，改善部件的使用環(huán)境，減少更換頻率，以減少其對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的影響。 (2)第2類故障易發(fā)點(diǎn)位于液體灌裝機(jī)上，如閥門。由于這種液體灌裝機(jī)的關(guān)鍵執(zhí)行部件使用電動(dòng)執(zhí)行器推拉閥門或轉(zhuǎn)換閘板的位置，如果液體灌裝機(jī)、電動(dòng)、液壓等環(huán)節(jié)稍微不到位，就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤或故障。長(zhǎng)期使用過程中缺乏維護(hù)、液體灌裝機(jī)和電氣故障是故障的主要原因。因此，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)這類液體灌裝機(jī)的檢查，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)處理。 (3)第三類故障點(diǎn)是稱重模塊和稱重儀表。這種故障通常反映在自動(dòng)灌裝機(jī)的異常信號(hào)中。安裝此類灌裝機(jī)時(shí)，信號(hào)線的屏蔽層應(yīng)在一端可靠接地，并盡可能與電源電纜分開敷設(shè)，尤其是高干擾逆變器輸出電纜，并在PIC內(nèi)部進(jìn)行軟件濾波。此類故障的發(fā)現(xiàn)和處理也與點(diǎn)的常規(guī)檢查相關(guān)。任何發(fā)現(xiàn)的問題都應(yīng)該及時(shí)處理。 4.3系統(tǒng)抗干擾的分析與維護(hù) 由于配料系統(tǒng)是專門為工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境而設(shè)計(jì)的，因此無需采取任何特殊措施即可直接用于工業(yè)環(huán)境。但是，如果工作環(huán)境太惡劣，如干擾特別強(qiáng)，配料系統(tǒng)可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的輸入信號(hào)。計(jì)算錯(cuò)誤的結(jié)果；產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出信號(hào)；如果導(dǎo)致錯(cuò)誤操作，自動(dòng)灌裝機(jī)的正常和安全運(yùn)行無法得到保證。因此，為了提高自動(dòng)灌裝機(jī)的可靠性，在設(shè)計(jì)中采取相應(yīng)有效的抗干擾措施是非常必要的。 外部干擾的主要來源是:⑴.配料罐配料系統(tǒng)中電源的干擾 電源波動(dòng)與電源電壓高次諧波引起的干擾。 (2)感應(yīng)電壓的干擾 PLC附近的大容量液體灌裝機(jī)啟停時(shí)電磁感應(yīng)引起的干擾；其他液體灌裝機(jī)或空氣中的強(qiáng)電場(chǎng)通過分布式電容進(jìn)入配料系統(tǒng)造成的干擾。 (3)輸入和輸出信號(hào)的干擾 攪拌罐自動(dòng)配料系統(tǒng)輸入液體灌裝機(jī)輸入信號(hào)線間寄生電容引起的差模干擾和輸入信號(hào)線與地面間的共模干擾；在感應(yīng)負(fù)載的情況下，輸出信號(hào)受到開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的突然電流、開關(guān)時(shí)產(chǎn)生的反向感應(yīng)電勢(shì)以及電磁接觸器接觸產(chǎn)生的電弧的干擾。 (4)外部布線干擾 電纜選擇不合理、信號(hào)線絕緣降低、安裝布線不合理等造成的干擾。 提高PLC自動(dòng)灌裝機(jī)抗干擾性能的措施： (1)科學(xué)選擇。 (2)選擇高性能電源抑制電網(wǎng)干擾。 (3)正確選擇接地點(diǎn)，改進(jìn)接地系統(tǒng)。 | |
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