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| PLC結(jié)合組態(tài)配料系統(tǒng)控制抽料重量 | 2020-01-16 |
| 【摘要】在廣泛的化工生產(chǎn)領(lǐng)域里，往往需要對大量的化工原料要進(jìn)行快速定量抽料儲存到的地方，以滿足進(jìn)行大量生產(chǎn)的需要。在傳統(tǒng)的通過人工方式裝料、抽料、搬運(yùn)等，要花費(fèi)大量的人力物力，且難以滿足大量產(chǎn)品生產(chǎn)需要。效率低、成本大，且很多大量有毒、強(qiáng)腐蝕等化工原料對生產(chǎn)工作人員工的身體健康造成很大的威脅和危害。稱重配料系統(tǒng)就以利用PLC結(jié)合工業(yè)組態(tài)自動(dòng)配料系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行快速的對化工原料進(jìn)行定量抽取，并輸送到的地方，以提高生產(chǎn)效率。 組態(tài)稱重配料系統(tǒng)是一種面向工業(yè)自動(dòng)化的通用數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控稱重配料系統(tǒng)，亦稱人機(jī)界面或有明確的定義，它可以理解為“組態(tài)式監(jiān)控稱重配料系統(tǒng)”。組態(tài)王”稱重配料系統(tǒng)包括由工程瀏覽器、工程管理器和畫面運(yùn)行系統(tǒng)三大部分組成。在工程瀏覽中可以查看工程的各個(gè)組成部分，也可以完成數(shù)據(jù)庫構(gòu)造、定義外部設(shè)備等工作；工程管理器中內(nèi)嵌了畫面管理系統(tǒng)，用于新工程的創(chuàng)建和已有工程的管理。畫面的開發(fā)和運(yùn)行由工程瀏覽器調(diào)用畫面制作系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)來完成。組態(tài)稱重配料系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對自動(dòng)化過程和自動(dòng)配料系統(tǒng)的監(jiān)視和控制。它能從自動(dòng)化過程和配料系統(tǒng)中采集各種信息，并將信息以圖形化等更易于理解的方式進(jìn)行顯示，將重要的信息以各種手段傳送到相關(guān)人員，對信息執(zhí)行必要分析處理和存儲，發(fā)出控制指令等等。組態(tài)稱重配料系統(tǒng)提供了豐富的用于工業(yè)自動(dòng)配料系統(tǒng)的功能，配置等較為簡單的工作來建立自己所需要的自動(dòng)配料系統(tǒng)。組態(tài)稱重配料系統(tǒng)和行業(yè)無關(guān),它可以廣泛應(yīng)用于油漆、涂料、油墨、潤滑油、助劑、溶劑、油脂、溶液、潤滑液、潤滑劑、甲醇、乙醇、丙醇、聚氨酯、、天那水、甘油、實(shí)驗(yàn)室等等凡是涉及自動(dòng)化監(jiān)控的配料系統(tǒng)場合。組態(tài)稱重配料系統(tǒng)既可以完成對小型的自動(dòng)配料系統(tǒng)的集中監(jiān)控，也能由互相聯(lián)網(wǎng)的多臺計(jì)算機(jī)完成復(fù)雜的大型分布式監(jiān)控。還可以和工廠的管理信息系統(tǒng)有機(jī)整合起來，實(shí)現(xiàn)工廠的自動(dòng)配料系統(tǒng)信息化。 自動(dòng)配料系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)上的SCADA系統(tǒng)近年來發(fā)展迅速，在WINDOWS環(huán)境下解決生產(chǎn)和過程自動(dòng)化、可視化信息、顯示和實(shí)現(xiàn)控制策略，稱重模塊提供了適用于工業(yè)的圖形顯示、報(bào)警、數(shù)據(jù)記錄以及報(bào)表的各種功能，能實(shí)現(xiàn)高性能的過程偶合、快速的畫面更新和可靠的資料處理，具有較高的實(shí)用性。它在Windows標(biāo)準(zhǔn)壞境中提供確保可靠地控制生產(chǎn)過程的所有功能。組態(tài)自動(dòng)配料系統(tǒng)具有豐富的自動(dòng)配料系統(tǒng)接口，很容易結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)的或用戶的程序建立人機(jī)接口，精確地滿足生產(chǎn)實(shí)際要求。使用者可應(yīng)用作為其系統(tǒng)擴(kuò)展的基礎(chǔ)，通過開放接口開發(fā)自己的應(yīng)用自動(dòng)配料系統(tǒng)。是基于32位的應(yīng)用自動(dòng)配料系統(tǒng)，Windows32位操作自動(dòng)配料系統(tǒng)多任務(wù)的特性確保了對過程事件的快速反應(yīng)，并提供了多種防止資料丟失的保護(hù)。組態(tài)自動(dòng)配料系統(tǒng)使用了面向?qū)ο蟮淖詣?dòng)配料系統(tǒng)編程技術(shù)，將所有工程工具的組態(tài)功能集成在一起，提供用于過程可視化和操作的全部基本功能。此外，提供寬范圍的編輯功能和接口，使用戶為其的應(yīng)用單獨(dú)組態(tài)。 自動(dòng)配料系統(tǒng)采用西門子S7-400PLC作為下位機(jī)，PLC與兩個(gè)EM200子站、12臺西門子MM440變頻器通信，采集、處理現(xiàn)場數(shù)據(jù)和簡單的控制。PLC用CP443以太網(wǎng)模塊和上位機(jī)進(jìn)行通訊以交換系統(tǒng)運(yùn)行數(shù)據(jù)。組態(tài)自動(dòng)配料系統(tǒng)使用組態(tài)自動(dòng)配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)的組態(tài)界面如下：首頁封面、登錄界面、設(shè)備操作界面、配料設(shè)定界面、配方界面、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)界面、報(bào)表界面、系統(tǒng)診斷界面等。在上位機(jī)中，監(jiān)控系統(tǒng)主要完成的任務(wù)： 1、現(xiàn)場各種礦石稱重的顯示、處理和設(shè)定； 2、現(xiàn)場數(shù)據(jù)的記錄、保存和查詢，對重要數(shù)據(jù)的報(bào)警； 3、生產(chǎn)現(xiàn)場的模擬運(yùn)行； 4、配料配方的設(shè)定以及皮帶輸送的模擬運(yùn)行。系統(tǒng)主要完成對鐵礦石稱重、配料和上料環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)采集和控制，實(shí)現(xiàn)對物料稱重、配料和上料環(huán)節(jié)的監(jiān)控。 5、畫面設(shè)置：開機(jī)時(shí)顯示的初始畫面、設(shè)備狀態(tài)畫面、用戶操作面板、報(bào)警畫面、用于顯示攪拌電機(jī)和液位實(shí)時(shí)變化的曲線圖。建立物料灌裝顯示窗口，建立數(shù)據(jù)庫變量并完成屬性定義。通過屬性定義、空間、策略等手段，完成動(dòng)態(tài)畫面的設(shè)計(jì)，設(shè)置數(shù)據(jù)變量的存盤屬性，建立數(shù)據(jù)查詢和曲線瀏覽。建立外部設(shè)備的通信連接和參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理功能。 PLC程序包含三部分：主程序部分，主要負(fù)責(zé)手動(dòng)/自動(dòng)處理流程的選擇、進(jìn)入液位處理子程序的判斷、各種故障狀態(tài)下報(bào)警燈的顯示處理與控制自動(dòng)灌裝機(jī)循環(huán)；子程序有兩個(gè)，分別是液位處理與自動(dòng)運(yùn)行。其中液位處理子程序主要負(fù)責(zé)通過采集到的液位高低數(shù)值信息與設(shè)定值進(jìn)行比較來判斷物反應(yīng)罐內(nèi)液位的高度，液位的高低信號會(huì)決定料泵的開啟與閉合狀態(tài)。當(dāng)采集的輸入數(shù)值超過設(shè)定液位的允許值時(shí)，自動(dòng)灌裝機(jī)會(huì)自動(dòng)將其限制在合理范圍，以免出現(xiàn)異常情況。自動(dòng)運(yùn)行子程序的工作過程是主要部分，在未出現(xiàn)其他異常情況與選取手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，自動(dòng)灌裝機(jī)會(huì)一直按照自動(dòng)灌裝機(jī)工藝流程的要求往復(fù)循環(huán)，其各部分?jǐn)?shù)值會(huì)同步顯示在組態(tài)界面上，以便控制人員參考與監(jiān)測。5組態(tài)王自動(dòng)配料系統(tǒng)在工控中的應(yīng)用極大地方便了操作人員與工程開發(fā)人員，其界面友好、功能強(qiáng)大，操作傻瓜化。工程師不再需要將主要精力放在上位機(jī)交互界面程序的編寫上，從而可以專注于流程的控制與優(yōu)化，提高了工控自動(dòng)灌裝機(jī)的工作效率，節(jié)約了開發(fā)維護(hù)成本。 1傳統(tǒng)的控制方法 在傳統(tǒng)的原料輸送控制中，多數(shù)采用人工看著電子秤，稱好所需原料的重量，裝到的反應(yīng)釜，再通過手動(dòng)控制水泵或氣動(dòng)泵，手動(dòng)打開原料管道閥，以便將原料抽到所需要的地方，因此需要大量的人力和物力，效率低。 找拌混合權(quán)行編程，使其進(jìn)入自動(dòng)控制。全部程序如圖4（A）、圖4（B）（PLC控制程序）所示。 根據(jù)工藝控制流程，現(xiàn)將全部程序分段分析如下： 2.1圖5程序分析：由程序aiwO讀出第1通道輸入的4-20毫安量程數(shù)據(jù)存到vwlO寄存器，再經(jīng)I-DI指令將vwlO變雙整數(shù)存到vdlO,再經(jīng)DI-R指令變?yōu)楦↑c(diǎn)數(shù)。變?yōu)楦↑c(diǎn)數(shù)后作用是使數(shù)據(jù)值精確到小數(shù)位,方便以后精確計(jì)算的重量數(shù)據(jù)用。 2.2我們先拿出經(jīng)電子秤驗(yàn)證準(zhǔn)確知道原料物質(zhì)重量，再倒入稱重配料系統(tǒng)計(jì)量罐內(nèi)，觀察計(jì)量罐顯示的數(shù)據(jù)是否正確。如果不正確則要先調(diào)整稱重配料系統(tǒng)稱重顯示器，使其顯示與防爆電子秤稱出的原料重量是一樣的。調(diào)整后，將計(jì)量罐里面的物料清空，，觀察Vd820的數(shù)據(jù)，是否為零，如果不為零,則要使VD8O（IN1）原始數(shù)據(jù)減去（IN2）的數(shù)據(jù)為零。實(shí)際原理就是使得沒原料時(shí)vd820的數(shù)據(jù)為零，因?yàn)?-20毫安輸入的數(shù)據(jù)是由4毫安開始,4毫安對應(yīng)的數(shù)據(jù)是6400（存在極小誤差），而我們使用的數(shù)據(jù)是要由0開始，即是要使4毫安對應(yīng)0公斤。 2.3圖6程序分析:稱出32公斤標(biāo)準(zhǔn)物料倒進(jìn)計(jì)量罐，那么（圖7）這兩步的作用是要VD195對應(yīng)得到32.0即32公斤得數(shù)據(jù)值（切記編程時(shí)一定要遵循先加減后乘除的原則，否則就數(shù)據(jù)就不準(zhǔn)確）。那么，為什么是先乘20.0,我們知道物料重32.0,用計(jì)算機(jī)將32.0乘256.0得出8181.0,再由8181.0除409.0得岀20.0,注意256.0是因?yàn)閿?shù)據(jù)本身是偏大256倍。通過這一段程序就這樣得出（初步）實(shí)際重量數(shù)據(jù)了。 2.4例如當(dāng)我們將標(biāo)準(zhǔn)重量由32.0kg加到90,放入計(jì)量罐會(huì)發(fā)覺，PLC讀取到的重量有90.4524kg。這時(shí)說明PLC讀取到的重量和實(shí)際重量大0.4524kg,我們就需要用偏差重量0.4524除以58（90-32=58kg）得出每1kg對應(yīng)重量偏差0.0078,該數(shù)值存到vdl90,再通過加指令加上這部分多出的重量存到vd840,目的使其和稱重配料系統(tǒng)稱重顯示器讀出的重量一樣。 2.5Vd840加10.0的作用是使數(shù)據(jù)加大，使得T55提前感應(yīng)得電接通計(jì)時(shí)，使得下一步T55調(diào)節(jié)得范圍加大。 2.6VD50是力控組態(tài)稱重配料系統(tǒng)設(shè)定值，當(dāng)VD880大于VD50時(shí)T55開始接通計(jì)時(shí)。在正常理論情況下如果用實(shí)際值VD840等于設(shè)定值VD50馬上關(guān)閉氣動(dòng)閥和泵。但是由于閥門關(guān)閉過程需要時(shí)間，氣動(dòng)閥在未關(guān)閉情況下，管網(wǎng)里的物料仍然會(huì)流到計(jì)量罐里去，導(dǎo)致抽的原料比實(shí)際設(shè)定的要多一點(diǎn)，這時(shí)就需要用時(shí)間繼電器T55提前關(guān)泵閥。要T55提前接通則需要將加大的數(shù)據(jù)VD880與VD5O比較，最后只需要微調(diào)T55提前接通就可以使抽料重量與設(shè)定相同。 M0.1.M0.2.M0.3都是力控組態(tài)稱重配料系統(tǒng)設(shè)定的啟動(dòng)按鈕。作用在于用層次分析法確定權(quán)重，較好地解決了權(quán)值分配問題；以隸屬函數(shù)來描述不同點(diǎn)位分級界限，較好地反映了實(shí)際存在的模糊性，使評價(jià)結(jié)果較為可靠、合理。結(jié)果表明，振動(dòng)裝置的振動(dòng)噪聲測試總體情況為頻率低振動(dòng)噪聲小、頻率高振動(dòng)噪聲大，振動(dòng)點(diǎn)位與方向不同，其測試的振動(dòng)噪聲也不同。應(yīng)采取一定的防振措施，改善稱重配料系統(tǒng)裝置的質(zhì)量狀況，從而降低裝置振動(dòng)噪聲。磔 2.7當(dāng)啟動(dòng)閥門就可以聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)1號抽料泵和1號抽料閥，就不需要另外設(shè)按鈕啟動(dòng)1號抽料泵和1號抽料閥了，使操作更加方便。 2.8M0.4力控組態(tài)稱重配料系統(tǒng)啟動(dòng)抽料到混合攪拌槽的自動(dòng)控制按鈕，當(dāng)M0.4接通時(shí)2號抽料泵和2號抽料閥開始啟動(dòng)抽料。當(dāng)VD50設(shè)定值大于VD880實(shí)際值時(shí)說明，計(jì)量罐里已經(jīng)沒有原料了，那么就必須停止抽料，以防止空抽導(dǎo)致泵發(fā)熱。 2.9圖7程序分析：網(wǎng)絡(luò)的M0.5、M0.6、M0.7、M1.0都是力控組態(tài)按鈕用來聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)3號抽料泵Q0.4,并同時(shí)啟動(dòng)對應(yīng)的氣動(dòng)閥。如按下閥門M0.5接通3號抽料泵Q0.4和1號抽料閥Q0.5,停止時(shí)3號抽料泵Q0.4和1號抽料閥Q0.5亦同時(shí)停止。 3完成PLC程序后我們需要進(jìn)行工業(yè)組態(tài)稱重配料系統(tǒng)開發(fā)（在此不詳細(xì)講述） 先建立I/O稱重配料系統(tǒng)組態(tài)； 建立數(shù)據(jù)庫組態(tài)并建立I/O連接; 稱重儀表界面開發(fā)。 注意：在圖型稱重儀表界面開發(fā)自動(dòng)配料系統(tǒng)常遇難點(diǎn) ⑴在稱重配料系統(tǒng)方面，如何使PLC的輸入值4到20毫安，轉(zhuǎn)換成力控組態(tài)稱重配料系統(tǒng)看到的0到10000公斤的數(shù)字，如圖8所示。首先要知道西門子PLC的PID輸出值數(shù)據(jù)6400與32000對應(yīng)為4毫安和20毫安。力控組態(tài)稱重配料系統(tǒng)讀取的是經(jīng)處理后的數(shù)據(jù)VD840,然后在數(shù)據(jù)庫組態(tài)中連接變量，且“量程變換”即PID輸出數(shù)據(jù)設(shè)置裸數(shù)據(jù)下限（PVRAWLO）為“0.0”、裸數(shù)據(jù)上限（PVRAWHI）為“10000”，而量程下限（EULO）為“0”量程上限（EUHI）為10000,就是我們看到的0到10000公斤的數(shù)字了。 ⑵在退出處確認(rèn)按扭，則可以在圖庫選擇一個(gè)好看的按鈕，雙擊按鈕左鍵動(dòng)作，進(jìn)入編寫腳本為“Exit（0）;CloseWindowO”就可以了。運(yùn)行力控點(diǎn)擊退出按鈕即可退出力控監(jiān)控稱重配料系統(tǒng)了。 ⑶如下圖9,而其他稱重儀表界面部分相當(dāng)簡單，畫法與觸摸屏相似且簡 單，在此不詳細(xì)講述了。 4改造后對生產(chǎn)發(fā)揮的作用 4.1一個(gè)完整的工程就完成改造了，當(dāng)生產(chǎn)人員打開電腦進(jìn)入組態(tài)稱重配料系統(tǒng)就清楚地看出反應(yīng)釜的工作，以及各個(gè)被控負(fù)載狀況。 4.2在電腦前就可以動(dòng)一動(dòng)鼠標(biāo)就可以修改需要設(shè)定的抽料重量值,一目了然的監(jiān)控上下探頭等各個(gè)流程工作狀況。 4.3可以坐在控制室，對著電腦輕松完成對生產(chǎn)線抽料的控制了，從而大大的減少工作量，并且減少有毒空氣對生產(chǎn)人員身體的傷害。 4.4PLC自動(dòng)完成精確的控制，避免了許多偏差大的自動(dòng)配料系統(tǒng)問題，大大提高生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量。 5小結(jié) 基于組態(tài)自動(dòng)配料系統(tǒng)的燒結(jié)預(yù)配料系統(tǒng)已在生產(chǎn)線上得到實(shí)際使用，組態(tài)自動(dòng)配料系統(tǒng)的程序控制滿足現(xiàn)場的工藝要求，監(jiān)控界面操作簡單方便、結(jié)構(gòu)清晰，使燒結(jié)配料的技術(shù)層次和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到較大提高。在該配料系統(tǒng)中，組態(tài)自動(dòng)配料系統(tǒng)充分發(fā)揮了其配置靈活、控制可靠、編程方便和可現(xiàn)場調(diào)試的優(yōu)點(diǎn)，使配料系統(tǒng)達(dá)到較高的自動(dòng)化水平，提高了生產(chǎn)效率，保證了系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。隨著配料系統(tǒng)的發(fā)展，相信會(huì)有越來越多的化工行業(yè)需要對稱重配料系統(tǒng)進(jìn)行改造。本人就以往從事過的系統(tǒng)改造工程，總結(jié)一些經(jīng)驗(yàn)，希望可以給各位同行進(jìn)行分享,并給部分想進(jìn)行反應(yīng)釜系統(tǒng)系統(tǒng)改造的化工廠提供思路。 | |
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