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| 自動(dòng)灌裝機(jī)在反應(yīng)罐混合控制及設(shè)計(jì) | 2020-01-16 |
| 設(shè)計(jì)了一組反應(yīng)罐計(jì)算機(jī)稱重系統(tǒng)，控制反應(yīng)釜的配料比和反應(yīng)釜溫度和夾套溫度的級(jí)聯(lián)控制。硬件系統(tǒng)由工業(yè)計(jì)算機(jī)、RS232/485轉(zhuǎn)換模塊和智液體灌裝機(jī)組成，支持MCGS配置和通信功能?？刂瞥绦蛴蒑CGS工業(yè)控制配置軟件編寫。實(shí)際操作結(jié)果表明系統(tǒng)能夠根據(jù)流程要求正常工作，自動(dòng)配料系統(tǒng)具有較高的協(xié)調(diào)精度、可靠性和工作效率。 兩者都優(yōu)于簡(jiǎn)單的配料系統(tǒng)。 簡(jiǎn)介 核反應(yīng)罐是化學(xué)生產(chǎn)過(guò)程的核心自動(dòng)灌裝系統(tǒng)之一，也是主要的能耗自動(dòng)灌裝系統(tǒng)?；旌瞎薹磻?yīng)罐系統(tǒng)是一個(gè)非線性、時(shí)變、大地軟間歇反應(yīng)過(guò)程，用于多種液相反應(yīng)系統(tǒng)，如小批量、藥劑、染料等精密化生產(chǎn)過(guò)程。MCGS是北京昆侖通泰自動(dòng)化開發(fā)的一套工業(yè)控制配置軟件，適合國(guó)家條件，通用性高，質(zhì)量高，價(jià)格低。視覺(jué)工作界面的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、靈活、多媒體圖像豐富、生動(dòng)、支持多種硬件自動(dòng)灌裝系統(tǒng)，并實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)灌裝系統(tǒng)獨(dú)立性”和實(shí)時(shí)性能。 2過(guò)程和控制要求 TK-A、TK-B和TK-C分別是反應(yīng)物質(zhì)A、B和C的儲(chǔ)罐。LIC-302H(左)、LIC-303H(左)和LIC-304H(左)是三個(gè)水箱頂部(下)標(biāo)高顯示變量。SSV501至SSV507和SSV509是電磁閥，DRV是反應(yīng)罐混合。TT1和TT2分別是反應(yīng)罐和反應(yīng)罐的溫度轉(zhuǎn)移，Pt100是鉑熱阻；按照工藝要求，將反應(yīng)物品甲、乙和丙預(yù)先按一定比例添加到三個(gè)儲(chǔ)罐中。罐液位計(jì)采用干式彈簧浮液位計(jì)。兩個(gè)常開接點(diǎn)開關(guān)分別位于液位計(jì)的上下位置。雙簧管上開關(guān)的位置可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。水平儀表盤輸出“開”或“關(guān)”狀態(tài)信息。稱重到達(dá)后，下控制開關(guān)關(guān)閉，進(jìn)料閥打開。進(jìn)入水箱的配料水平達(dá)到要求時(shí)，簧片開關(guān)關(guān)閉，供應(yīng)閥關(guān)閉。如果三個(gè)水箱水平滿足要求，請(qǐng)打開相應(yīng)的排放閥，將三種物質(zhì)按一定比例放入反應(yīng)釜中，充分?jǐn)嚢?，打開SSV509排放產(chǎn)品。產(chǎn)品質(zhì)量與反應(yīng)罐的溫度T1密切相關(guān)。因此，在整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)，在一定范圍內(nèi)控制反應(yīng)罐的溫度至關(guān)重要。這個(gè)系統(tǒng)需要t 1=55 ^ 2℃。3硬件系統(tǒng)配置和連接 根據(jù)上述過(guò)程分析，對(duì)于工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，反應(yīng)罐計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有6個(gè)開關(guān)輸入變量LIC302H(L)、LIC303H(L)、LIC304H(L)，如果簧片開關(guān)關(guān)閉，則TK-A到TK-C的上(下)級(jí)顯示變量lic 304 h (l)。有九個(gè)交換機(jī)輸出變量ssv501-ssv507、SSV509和DRV。其中ssv501-ssv507和SSV509反映電磁閥的工作狀態(tài)?？刂泼钣晒I(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)發(fā)出。 值為“1”表示應(yīng)用24V直流電壓，打開電磁閥，反應(yīng)配料通過(guò)該管道。值“0”表示24V直流電源斷開，電磁閥關(guān)閉。DRV是反應(yīng)罐混合罐的控制信號(hào)。值為1時(shí)，應(yīng)用220vac，混合油箱工作。有兩個(gè)模擬輸入變量T1和T2，分別是壺內(nèi)部溫度和夾具溫度，變化范圍為0-99%。有模擬輸出變量“調(diào)節(jié)閥”(電調(diào)閥的開關(guān)和變化) 反應(yīng)釜范圍為0%至99%。 工業(yè)控制計(jì)算機(jī)對(duì)上述18個(gè)變量執(zhí)行信號(hào)采集和輸出控制。您可以選擇兩個(gè)天線輸入和輸出液體自動(dòng)灌裝機(jī)、測(cè)試液體自動(dòng)灌裝機(jī)和模擬輸出液體自動(dòng)灌裝機(jī)作為橋梁，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)主液體自動(dòng)灌裝機(jī)之間的通信。工業(yè)計(jì)算機(jī)和天津智液體灌裝機(jī)通過(guò)RS232/485轉(zhuǎn)換模塊連接。如圖2所示。 六個(gè)開關(guān)輸入變量連接到1液體自動(dòng)灌裝機(jī)的輸入通道，交換機(jī)輸出變量SSV501至SSV507和SSV509連接到2液體自動(dòng)灌裝機(jī)的輸出通道，而混合油箱(DRV)連接到1液體自動(dòng)灌裝機(jī)的輸出通道。兩個(gè)模擬輸入變量連接到電子秤配料罐3的輸入通道，模擬輸出變量連接到罐4的輸出通道。因?yàn)樾枰敵鲎兞縼?lái)控制相應(yīng)的混合油箱(電磁閥、混合油箱和電氣控制閥)，所以9個(gè)開關(guān)輸出變量通過(guò)1和2液體自動(dòng)灌裝機(jī)的輸出通道連接到電子秤混合油箱的控制端，然后防爆電子秤錘控制24V DC和220VAC電源的開或關(guān)。模擬輸出變量“控制閥”通過(guò)4液體自動(dòng)灌裝機(jī)的輸出端連接到伺服混合油箱的控制端，伺服分配油箱驅(qū)動(dòng)電氣控制閥運(yùn)動(dòng)。 4軟件設(shè)計(jì)和實(shí)施MCGS為此自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)監(jiān)控軟件，包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)創(chuàng)建、流程圖和動(dòng)畫連接創(chuàng)建、操作策略設(shè)計(jì)以及自動(dòng)灌裝系統(tǒng)窗口配置。 4.1根據(jù)在創(chuàng)建實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)之前分析的自動(dòng)物料系統(tǒng)輸入/輸出變量的屬性，在MCGS工作臺(tái)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)窗口頁(yè)面中創(chuàng)建以下數(shù)據(jù)對(duì)象:(a)系統(tǒng)的輸入/輸出變量(b)配料比管理流程圖 (c)槽鉗溫度級(jí)聯(lián)控制接口的溫度(d)自動(dòng)灌裝系統(tǒng)窗口配置 反應(yīng)罐計(jì)算機(jī)配料系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 大多數(shù)設(shè)置的數(shù)據(jù)對(duì)象都與操作界面的組件屬性相關(guān)聯(lián)，因此相對(duì)容易查看。但是，在配料系統(tǒng)的實(shí)際配置中，通常不能只通過(guò)系統(tǒng)的輸入/輸出變量定義所有數(shù)據(jù)對(duì)象，操作策略設(shè)計(jì)需要根據(jù)實(shí)際情況添加大量中間數(shù)據(jù)對(duì)象，以便逐步完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的創(chuàng)建。 關(guān)閉存儲(chǔ) 4.3設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)戰(zhàn)略 4.3.1反應(yīng)罐供應(yīng)比控制程序設(shè)計(jì) 根據(jù)控制要求，反應(yīng)罐的配料控制是順序控制過(guò)程。在MCGS run policy窗口的start policy中設(shè)置腳本程序組件，編寫程序，打開除進(jìn)料閥以外的所有電磁閥，計(jì)時(shí)器罐啟動(dòng)延遲2分鐘，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)清空所有稱重和反應(yīng)罐。 將周期策略的設(shè)置為200毫秒，在其中添加腳本組件，并按照?qǐng)D3(b)流程圖中的說(shuō)明編寫控制程序。 攪拌時(shí)間在定時(shí)罐總成中設(shè)定，可根據(jù)配料反應(yīng)所需的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。時(shí)序罐的時(shí)序狀態(tài)更改為“1”時(shí)，攪拌停止。 4.3.2反應(yīng)罐溫度-夾套溫度級(jí)聯(lián)稱重系統(tǒng)設(shè)計(jì) 反應(yīng)罐放置系統(tǒng)中反應(yīng)罐的溫度T1是非常重要的參數(shù)。但是，由于反應(yīng)罐的大容量延遲，單環(huán)稱重系統(tǒng)的效果不理想。該系統(tǒng)為反應(yīng)罐夾套溫度級(jí)聯(lián)稱重系統(tǒng)，二次變夾套溫度T2，主變釜溫度t1二次電路使用比例積分控制算法，主電路使用比例積分微分控制算法。 左下角是反應(yīng)罐、溫度傳輸罐(TT1，TT2)、輸入/輸出模塊、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和電氣控制閥構(gòu)成的反應(yīng)罐溫度-夾溫度級(jí)聯(lián)布局系統(tǒng)，右上角是警報(bào)顯示、控制方法和控制算法選擇、設(shè)置值和相關(guān)參數(shù)、反應(yīng)罐溫度控制實(shí)時(shí)曲線的顯示框架，使您能夠根據(jù)反應(yīng)罐中溫度實(shí)時(shí)曲線的形狀，直觀地調(diào)整積分時(shí)間和差分時(shí)間。 稱重的控制效果。增量數(shù)比例積分微分控制公式在公式(1)中列出。其中Kd=0是比例積分控制公式。以下用戶策略在MCGS操作策略窗口中設(shè)置:PI和PID，腳本程序按照公式(1)編寫。如果灌裝系統(tǒng)在自動(dòng)模式下運(yùn)行，則可以從控制算法下拉框中選擇相應(yīng)的控制算法。設(shè)置相關(guān)參數(shù)以觀察反應(yīng)罐內(nèi)溫度實(shí)時(shí)曲線的變化，直到滿足控制要求。 4.4自動(dòng)灌裝系統(tǒng)窗口配置 自動(dòng)灌裝系統(tǒng)窗口是MCGS系統(tǒng)的重要組成部分。為了使系統(tǒng)能夠從外部自動(dòng)灌裝系統(tǒng)讀取數(shù)據(jù)并控制外部自動(dòng)灌裝系統(tǒng)的工作狀態(tài)，您可以在“自動(dòng)灌裝系統(tǒng)”窗口中為外部硬件自動(dòng)灌裝系統(tǒng)建立系統(tǒng)連接關(guān)系，從而實(shí)時(shí)監(jiān)控反應(yīng)釜配料和反應(yīng)罐中的溫度。 將通用串行自動(dòng)灌裝系統(tǒng)添加到MCGS的自動(dòng)灌裝系統(tǒng)窗口中，并為默認(rèn)屬性設(shè)置相應(yīng)的串行端口號(hào)和采樣周期。在自動(dòng)灌裝系統(tǒng)下面添加了四個(gè)子自動(dòng)灌裝系統(tǒng)。天津開關(guān)輸入輸出液體自動(dòng)灌裝機(jī)1、2、液體自動(dòng)灌裝機(jī)3、模擬輸出液體自動(dòng)灌裝機(jī)4的驅(qū)動(dòng)箱。在默認(rèn)屬性設(shè)置中，上述四個(gè)子自動(dòng)灌裝系統(tǒng)的地址分別設(shè)置為1、2、3和4。隔爆型電子秤稱重罐1的通道連接變量有數(shù)字輸入(DATA)和開關(guān)輸出(DRV)，DATA表示六個(gè)開關(guān)輸入變量狀態(tài)的加權(quán)和，每個(gè)輸入通道的加權(quán)值為2n(n是通道編號(hào))。2號(hào)液體自動(dòng)灌裝機(jī)的通道連接變量為8個(gè)開關(guān)輸出值(SSV501至SSV507，SSV509)，它們與1號(hào)液體自動(dòng)灌裝機(jī)DRV一起有一個(gè)名為“設(shè)置輸出開關(guān)值”的通道類型。3探測(cè)器的通道連接變量為T1和T2，讀取通道1和通道2的測(cè)量值。轉(zhuǎn)換范圍為4~20m模數(shù)轉(zhuǎn)換槽，僅反映傳輸槽的輸出電流。為了獲得溫度值，可以將工程轉(zhuǎn)換應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理，將4~20m模塊轉(zhuǎn)換為0 ~ 100。4模擬輸出液體自動(dòng)灌裝機(jī)的通道連接參數(shù)為“調(diào)節(jié)閥”，輸出后顯示電調(diào)節(jié)閥的開關(guān)。自動(dòng)灌裝系統(tǒng)窗口配置完成后，必須調(diào)試自動(dòng)灌裝系統(tǒng)。通信狀態(tài)的返回值為“0”表示通信正常，系統(tǒng)與外部自動(dòng)灌裝系統(tǒng)之間的連接正確。 5在線調(diào)試 程序編寫完成，自動(dòng)灌裝系統(tǒng)配置任務(wù)完成后，您可以在線調(diào)試整個(gè)自動(dòng)配料系統(tǒng)。 結(jié)論 設(shè)計(jì)了一套基于MCGS的反應(yīng)罐計(jì)算機(jī)稱重系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)釜配料控制、反應(yīng)釜溫度和夾套溫度的級(jí)聯(lián)控制。經(jīng)證明，該系統(tǒng)根據(jù)工藝要求正常工作，而級(jí)聯(lián)配料系統(tǒng)能夠快速將反應(yīng)罐內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)到接近工藝指標(biāo)的位置。自動(dòng)灌裝系統(tǒng)殘差約為1 . 5°c，相對(duì)誤差為2.7%，滿足控制要求。 | |
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