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| 樹脂自動(dòng)灌裝機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) | 2020-01-10 |
| 樹脂自動(dòng)灌裝機(jī)是化工信息化建設(shè)的重要內(nèi)容，它完成儲(chǔ)油罐向運(yùn)油車輸油的任務(wù)。隨著計(jì)算機(jī)、控制與通信技術(shù)的發(fā)展，樹脂罐裝控制系統(tǒng)模式從集中測控發(fā)展為分布式測控，分布式控制已經(jīng)成為樹脂自動(dòng)灌裝機(jī)的主流模式。在這種模式下，測控的任務(wù)已經(jīng)下放到現(xiàn)場鶴位，管理功能也不斷地下放到鶴位，鶴位成了有獨(dú)立測控、管理能力的分布式節(jié)點(diǎn)。常規(guī)的基于PLC的設(shè)計(jì)方案由于管理能力薄弱，已經(jīng)難以滿足任務(wù)需要；而工控界比較熱門的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)則存在開發(fā)時(shí)間長、可靠性和穩(wěn)定性差等方面的問題，也難以滿足需要。近年來發(fā)展起來的新一代工業(yè)稱重儀表——可編程自動(dòng)稱重儀表PAC則結(jié)合了PLC的穩(wěn)定性、可靠性和PC的靈活性、多功能的特點(diǎn)，為樹脂自動(dòng)灌裝機(jī)設(shè)計(jì)提供了一種新的選擇。 PAC具備以下優(yōu)秀性能： (1)多重領(lǐng)域的應(yīng)用功能，即在單一平臺(tái)里包含邏輯、運(yùn)動(dòng)、驅(qū)動(dòng)和過程控制等至少兩種以上的功能； (2)單一開發(fā)平臺(tái)上整合多規(guī)程的軟件功能(如HMI軟邏輯)，使用通用標(biāo)簽和單一的數(shù)據(jù)庫來訪問所有的參數(shù)和功能； (3)軟件工具所設(shè)計(jì)出的處理流程能跨越多臺(tái)機(jī)器和過程控制處理單元，實(shí)現(xiàn)包含運(yùn)動(dòng)控制和過程控制的處理程序； (4)開放式、模塊化構(gòu)架，能涵蓋工業(yè)應(yīng)用中從工廠的機(jī)器設(shè)備到過程控制的操作單元的需求； (5)采用的網(wǎng)絡(luò)接口標(biāo)準(zhǔn)及語言，允許不同供應(yīng)商的設(shè)備能在網(wǎng)絡(luò)上交換資料。 因此，基于PAC的自動(dòng)灌裝機(jī)具有可靠性高、穩(wěn)定性強(qiáng)的控制能力，同時(shí)PAC所具有的豐富流行的開發(fā)語言、標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口以及協(xié)議也能較好地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)灌裝機(jī)與其他信息系統(tǒng)的整合。 本文以此為出發(fā)點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于PAC的樹脂自動(dòng)灌裝機(jī)的實(shí)驗(yàn)原型系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)普通自動(dòng)灌裝機(jī)的基本功能，還具備實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)測、遠(yuǎn)程控制、即時(shí)通信、遠(yuǎn)程診斷維護(hù)、計(jì)量精確、操作簡單和界面友好等特點(diǎn)。 1 基于PAC的自動(dòng)灌裝機(jī)的系統(tǒng)模式 基于PAC的自動(dòng)灌裝機(jī)結(jié)構(gòu)采用“功能分散、負(fù)荷分散、危險(xiǎn)分散和管理集中”的分布式設(shè)計(jì)思想，每個(gè)鶴位配置一個(gè)基于PAC的灌裝裝置。該裝置能自主完成信息采集、分析處理、狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷和控制輸出等功能。各灌裝裝置與監(jiān)控主機(jī)的信息交換采用無線局域網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、資源共享、即時(shí)通信、診斷與維護(hù)等功能，構(gòu)成分布式測控系統(tǒng)模式。 2 基于PAC的自動(dòng)灌裝機(jī)設(shè)計(jì) 2.1 灌裝系統(tǒng)功能 基于PAC的灌裝裝置主要功能包括： (1)數(shù)據(jù)采集。采集管道上各種傳感器(如溫度、壓力、流速、流量、密度等)的輸出信號(hào)，并對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波、標(biāo)度變換等預(yù)處理。 (2)數(shù)據(jù)計(jì)算。根據(jù)計(jì)量分析算法，完成間接參數(shù)(如體積、質(zhì)量等)的計(jì)算及數(shù)據(jù)的自動(dòng)存儲(chǔ)。 (3)數(shù)據(jù)管理。包括灌裝裝置信息的存儲(chǔ)管理、查詢、統(tǒng)計(jì)、分析、現(xiàn)場顯示及人機(jī)交互。 (4)自動(dòng)定量油漆控制。實(shí)時(shí)分析系統(tǒng)狀態(tài)、監(jiān)測實(shí)時(shí)發(fā)油量，采用控制算法對相關(guān)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制操作。 (5)應(yīng)急開關(guān)。設(shè)計(jì)手動(dòng)應(yīng)急開關(guān)，以便在軟件系統(tǒng)故障和緊急情況下進(jìn)行人工干預(yù)。 (6)網(wǎng)絡(luò)通信。采用無線通信技術(shù)，實(shí)時(shí)將該裝置的系統(tǒng)狀態(tài)和主要參數(shù)上傳到監(jiān)控主機(jī)，實(shí)現(xiàn)分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控。 2.2 硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 灌裝系統(tǒng)采用以PAC為主體的組合式模塊，主要包括CPU模塊和I/O模塊兩部分。 PAC的核心——CPU模塊選用泓格科技WinCon-8337，它采用Intel Strong ARM 206 MHz CPU，存儲(chǔ)器為工業(yè)級(jí)512 M CF卡，提供1個(gè)以太網(wǎng)接口、1個(gè)RS232 接口、1個(gè)RS485接口、1個(gè)USB接口、2個(gè)PS/2接口和3個(gè)I/O擴(kuò)展槽。 PAC的I/O模塊選用8路模擬量采集模塊I-87017和8路通用開關(guān)量模塊I-8063。其主要硬件選型如表1所示。 2.3 灌裝系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 灌裝系統(tǒng)選用的WinCon-8000系列PAC產(chǎn)品采用Windows CE .NET作為操作系統(tǒng)，該產(chǎn)品提供了多種API接口函數(shù)，如I/O模塊訪問API、iPush組件、Modbus API等，利用這些動(dòng)態(tài)鏈接庫(DLL)可以方便地在VisualBasic.Net中開發(fā)應(yīng)用程序。通過應(yīng)用Wincon.DLL中提供的I/O函數(shù)，完成對模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入/輸出模塊的數(shù)據(jù)采集。 根據(jù)I/O模塊的插槽號(hào)(Slot)、通道號(hào)(Channel)，調(diào)用相應(yīng)的I/O庫函數(shù)來讀取壓力、溫度、流速等參數(shù)以及控制輸出。 在VisualBasic.Net平臺(tái)下設(shè)計(jì)的主要代碼如下： Wcon.i87017.AnalogIn(slot2，0，temps) ′讀取模塊I-87017第0通道值，并賦予變量“temps” Wcon.i87017.AnalogIn(slot2，4，presss) ′讀取壓力值 Wcon.i87017.AnalogIn(slot2，7，flowvs) ′讀取流速值 Wcon.i8063.DIO_DO_8(slot3，3) ′控制1、2()位閥門和泵打開 Wcon.i8063.DIO_DO_8(slot3，0) | |
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