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| 數(shù)據(jù)采集配料系統(tǒng)在化工中的運用 | 2020-01-21 |
| 1.前言 在化工液體廠，油漆占整個產(chǎn)品制造成本很大的比重，因此準(zhǔn)確反映油漆數(shù)據(jù)，對于測算生產(chǎn)成本顯得極為必要。而目前永新化工液體廠在加料配料系統(tǒng)中，采用人工記錄的方式，統(tǒng)計數(shù)據(jù)的及時性、真實性、完整性不能得到很好的保證，這種條件下測算出的成本不能如實反映實際消耗，自然無法對降本降耗的攻關(guān)方向產(chǎn)生指導(dǎo)性作用。 近年來，隨著PLC和自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展，液體材料陸續(xù)對許多工廠進行了自動化自動配料系統(tǒng)改造，以實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)采集和二級配料系統(tǒng)。其中，建設(shè)了一個數(shù)據(jù)采集監(jiān)控自動配料系統(tǒng)，不僅能如實反映液體車間的油漆生產(chǎn)的情況，而且能實現(xiàn)按反應(yīng)釜進行自動數(shù)據(jù)采集，自動記錄下反應(yīng)釜批號、反應(yīng)罐號、配料罐名稱、加料時間、加料重量等信息。本文將對自動配料系統(tǒng)的構(gòu)成，從以下幾個方面進行詳述。 2.自動配料系統(tǒng)硬件組成以及功能需求 2.1硬件組成簡介 本配料系統(tǒng)采用的PLC是西門子S7-300，配有類似于一個小型的DCS自動配料系統(tǒng)，包括數(shù)字量輸出／數(shù)字量輸入各倆塊，模擬量倆塊，以太網(wǎng)模塊和電源模塊和CPU315模塊等。上位機是一臺工控機，可實現(xiàn)監(jiān)視管理，并能把采集到的數(shù)據(jù)自動傳遞給服務(wù)器，下層通過PLC完成自動配料計算，并可實現(xiàn)報警控制。S7-300PLC功能強大，運行穩(wěn)定，可以滿足大規(guī)模配料系統(tǒng)的要求。 自動配料系統(tǒng)由一套S7-300PLC、一臺工控機（畫面監(jiān)視）和一臺數(shù)據(jù)采集服務(wù)器組成。其中，工控機（監(jiān)視機畫面）與PLC之間采用以太網(wǎng)進行連結(jié)，并通過以太網(wǎng)總線把數(shù)據(jù)發(fā)送到車間的服務(wù)器上。 電子秤的量程范圍為0～3000公斤，輸出信號為4～20MA，由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣，所以采用了信號隔離器，以確保輸入到PLC信號的穩(wěn)定。 現(xiàn)場控制電動機的變頻器（日本安川），速度設(shè)置為二級，一級采用工頻50HZ-1400r/min，二級設(shè)定25HZ-700r/min。用PLC控制二級速度。 2.2功能需求簡介 1)按反應(yīng)釜進行數(shù)據(jù)采集，記錄反應(yīng)釜批號，料斗號，合金名稱，加料時間，加料重量等信息。 2)按倒液體信號進行反應(yīng)釜批號的自動累加，及時進行人工確認。 3)稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫存放到稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中，可以按反應(yīng)釜，按日，按班，按月等要求進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計和匯總工作。 4)在采集一個反應(yīng)罐當(dāng)中，記錄出液體時間，進料時間等信息并生成報表。 3.配料系統(tǒng)軟件功能的實現(xiàn) 3.1PLC編程配料系統(tǒng)軟件 （1）本配料系統(tǒng)軟件采用西門子自帶編程軟件（STEP7V5.2）進行編程，在整個PLC程序中通過組織塊OB1、功能塊FB1、功能FC10、數(shù)據(jù)塊DB10等來實現(xiàn)合金上料控制和合金數(shù)據(jù)記錄的目的。 （2）為順利實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，主要采用的方法有： a.通過控制現(xiàn)場攪拌計量罐電機的接觸器來判斷目前哪個合金計量罐在加料； b.通過控制現(xiàn)場反應(yīng)釜的行程開關(guān)來判斷是否反應(yīng)釜在加料； c.通過合金防爆地磅數(shù)據(jù)的變化，來計算并記錄合金加入數(shù)據(jù)； d.通過S7-300PLC內(nèi)部功能塊FC10的加減乘除運算，來準(zhǔn)確記錄各個反應(yīng)罐每次加入的合金重量； e.通過S7-300PLC內(nèi)部功能塊FC10的運算，再將運算結(jié)果保存在S7-300PLC內(nèi)，由DB10數(shù)據(jù)塊的合金數(shù)據(jù)和人工界面相聯(lián)接，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)絍B的畫面上； f.為保證每反應(yīng)釜液體PLC內(nèi)數(shù)據(jù)的刷新，S7-300PLC程序取電反應(yīng)釜倒液體結(jié)束快回信號，為清除DB10數(shù)據(jù)塊內(nèi)上一反應(yīng)釜的數(shù)據(jù)，把這一反應(yīng)釜的數(shù)據(jù)保存到稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫； g.加料時間的記錄。S7-300PLC在現(xiàn)場反應(yīng)罐電機攪拌的瞬間，取一數(shù)字量信號，通過標(biāo)準(zhǔn)功能塊的運用，記錄下開始加料的時間。 （3）自動配料部分：假設(shè)操作工在人機畫面發(fā)送500公斤數(shù)據(jù)到PLC中，其中50公斤為精配料（為經(jīng)驗數(shù)據(jù)）： a.電子秤上的數(shù)據(jù)＜0～（500-50）＞公斤時，進行快速配料（工頻50HZ）。通過數(shù)字量來設(shè)置變頻器。 b.防爆電子秤上的數(shù)據(jù)＜（500-50）～500＞公斤時，進行精細配料（工頻25HZ）。通過數(shù)字量來設(shè)置變頻器。 3.2OPC；DCOM （1）服務(wù)器配料系統(tǒng)軟件采用西門子配料系統(tǒng)軟件自帶的OPCSERVER，通過一系列硬件配置下載到PLC中。 （2）客戶端（工控機）通過DCOM來訪問OPCSERVER中的點。（如圖3所示）。 （3）OPC是用于過程控制的OLE的簡稱，稱重配料系統(tǒng)是基于DCOM技術(shù)的一種開放試自動配料系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備與不同PLC供應(yīng)商的應(yīng)用程序之間所進行的數(shù)據(jù)交換可通過一個接口進行。稱重配料系統(tǒng)是一個技術(shù)規(guī)范。OPC是連接現(xiàn)場總線信號與監(jiān)控配料系統(tǒng)軟件的橋梁，有了稱重配料系統(tǒng)做為通用接口，就可以把現(xiàn)場信號與上位監(jiān)控，人機界面配料系統(tǒng)軟件方便鏈結(jié)起來，還可以把稱重配料系統(tǒng)們與PC機的某些通用開發(fā)平臺和應(yīng)用配料系統(tǒng)軟件平臺鏈結(jié)起來，像VisualBasic，Delphi，VisualC++等。 3.3上位機配料系統(tǒng)軟件 上位機配料系統(tǒng)軟件采用MicrosoftVisuaLBasic進行編程，該語言被廣泛應(yīng)用于各種配料系統(tǒng)軟件的開發(fā)，具有以下優(yōu)點： （1）COM（分布組件對象管理）提供了和高效的Windows基礎(chǔ)類庫，可提供對Widows自動配料系統(tǒng)平臺上所需要的的支持； （2）是基于組件設(shè)計和可視化的開發(fā)環(huán)境； （3）語言簡單，開發(fā)容易； （4）對數(shù)據(jù)查詢提供了極其方便的控件，可通過ODBC訪問來實現(xiàn)與Oracle稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的接口； （5）通過OPC接口的初始化來訪問PLC中的點，具體代碼如下： DimOutTextAsString OnErrorGoToErrorHandler Command_Start.Enabled=False Command_Read.Enabled=True Command_Write.Enabled=True Command_Exit.Enabled=True chkGroupActive.Enabled=True OutText="ConnectingtoOPC-Server" SetServerObj=NewOPCServer ServerObj.Connect("OPC.SimaticNET") //OPCSERVER的名字 OutText="AddingaGrouptoOPC-Server" SetGroupObj=ServerObj.OPCGroups.Add("MyOPCGroup") //定義GROOP GroupObj.IsSubscribed=True ChkGroupActive_Click OutText="AddingItemstothegroup" SetItemObj1=GroupObj.OPCItems.AddItem("S7:[DEMO]MB1",1)//定義Item SetItemObj2=GroupObj.OPCItems.AddItem("S7:[DEMO]MW3",2) Serverhandle(1)=ItemObj1.Serverhandle Serverhandle(2)=ItemObj2.Serverhandle 3.4稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫和報表 稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是整個管理信息自動配料系統(tǒng)的核心。數(shù)據(jù)的分析計算都是在稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中完成的，包括數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)查詢、統(tǒng)計報表等。因此稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的安全性和穩(wěn)定性是十分重要的。本稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫采用的是甲骨文公司的稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫----Oracle。數(shù)據(jù)的記錄都是根據(jù)上升沿信號來的，信號一到就保存到稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫里。記錄時間，數(shù)量等一些信息。而報表采用 Oracle公司自帶的報表開發(fā)工具Report6i來作的。 3.5注意點 1，該程序在運行一段時間后，突然有一天稱重顯示器的數(shù)據(jù)在PLC里突然跳到量，以后數(shù)據(jù)一直不變，經(jīng)過分析以后稱重顯示器沒有壞，而輸出的信號為值，且一直不變，經(jīng)過商議以后，加了一塊信號隔離器以后，故障消失。 ２，反應(yīng)釜批號的選取，我們選取出液體結(jié)束信號為反應(yīng)釜批號標(biāo)志，然后把各個反應(yīng)罐的數(shù)據(jù)，記錄到稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫里面。但是經(jīng)過觀察，稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫里的反應(yīng)罐記錄時間（各個反應(yīng)罐所稱重的數(shù)據(jù)）和出液體結(jié)束時間卻有點問題，反應(yīng)罐記錄時間提前出液體結(jié)束時間，這是不對的，因為反應(yīng)罐里的料還沒有結(jié)束，就已經(jīng)開始記錄到稱重配料系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫里。 4、用戶評語 本自動配料系統(tǒng)開發(fā)完成之后，通過一段時間的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)該自動配料系統(tǒng)能滿足自動配料系統(tǒng)設(shè)計的要求，能準(zhǔn)確計算出合金的實際消耗，可以及時反映出化工液體成本的變化趨勢，便于質(zhì)量分析和成本分析，進而實現(xiàn)成本有效控制，而且操作簡單，為此得到了化工液體車間使用人員的。 5、結(jié)束語 OPC技術(shù)由于數(shù)據(jù)交互能力快，已逐步代替Ifix、Intouch等昂貴的組態(tài)配料系統(tǒng)軟件，成為工業(yè)配料系統(tǒng)軟件的主流。西門子PLC也因價格便宜、配料系統(tǒng)軟件免費,處理速度快，接口開放等特點，超出同類PLC。特別在液體鐵企業(yè)中西門子PLC更加運用的廣泛。 | |
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