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| 配料系統(tǒng)的組態(tài)技術要求 | 2021-03-15 |
| 配料系統(tǒng)的快速性和準確性要求，采用電子秤作為稱重系統(tǒng)，采用485總線實現(xiàn)與組態(tài)電子秤的通信，S7-200系列具有配方設定、配料控制、配料、報表打印、遠程報警等功能，實現(xiàn)了遠程監(jiān)控。實踐表明，配料精度高，配料周期短，在實際生產(chǎn)中取得了良好的控制效果。 產(chǎn)品的生產(chǎn)周期和生產(chǎn)自動化程度是影響企業(yè)效率的重要因素。針對飼料廠設施陳舊、自動化程度低、配料精度差的缺點，在原有設備的基礎上，設計了一種基于電子秤的自動配料系統(tǒng)。采用組態(tài)電子秤對生產(chǎn)過程進行遠程實時監(jiān)控，大大提高了可靠性和自動化程度。 配料系統(tǒng)的技術要求 從中可以看出，S1-S20總共有20個配料罐，稱重被分成兩組，分別是S1-S8和S9-S20，對應于一個稱重計量罐。首先，20個物料計量罐中的物料根據(jù)某個公式所需的重量進行稱重。稱重過程中，每組配料罐的下料順序可以在下料開始前任意設定，每組配料罐分別進行配料。兩組配料完成后，打開料罐門，讓稱重的物料進入H1混合罐進行混合。當稱重計量罐B1和B2為空時，罐門自動關閉。材料的混合由時間控制。定時時間的結束表明進料已經(jīng)混合。此時，由混合電機負載電流控制的混合罐門打開，物料通過輸送機C1輸送到升降機T進行手動包裝。在物料開始混合的同時，啟動泵M1從計量罐S21中抽取一些液體物料，并添加到混合罐中。 硬件電路設計 總體設計方案整個系統(tǒng)由核心S7-200系列PLCCPU226、稱重顯示罐TD400C、數(shù)字輸出擴展EM222、模擬輸入EM235、信號調(diào)理電路、負載電流、通信模塊和PC機組成。 2.1.1負載電流檢測電路。由于工廠控制區(qū)有一些強有力的電氣灌裝系統(tǒng)，電磁干擾對配料有很大的影響，所以對液體灌裝模擬信號進行濾波是非常必要的。EM235要求輸入模擬信號的DC電壓在0~100毫伏范圍內(nèi)，而電機的負載電流為220伏/3~10a交流信號。因此，有必要進行交流/DC轉(zhuǎn)換、變換等。整個信號調(diào)理電路如下:采用轉(zhuǎn)換比為300∶1的電流互感計量罐，將3-10A的交流大電流轉(zhuǎn)換為10-43mA的小電流；通過單向橋式整流電路將交流電轉(zhuǎn)換成直流電流動；R1和R2將電流信號變?yōu)殡妷盒盘?；選擇合適的π濾波電路來濾除一些高頻干擾。灌裝系統(tǒng)通過Matlab仿真可以看出，利用調(diào)理電路可以將220v/3~10a的交流信號在0~100mv內(nèi)轉(zhuǎn)換成DC電壓信號，電壓波動不大于0。1mv， 滿足控制要求。 稱重信號檢測電路。除了不同的測量范圍，用于兩個稱重計量罐的電路大致相同。以秤1為例，介紹了稱重信號的采集和調(diào)理電路。由于稱重罐的體積相對較大，在稱重過程中保持罐的平衡是設計中的關鍵問題。因此，三個稱重模塊依次串聯(lián)，并以等邊三角形的形式安裝在稱重罐的底部。監(jiān)測單位測量信號是三個稱重模塊電壓的總和。濾波電路的設計與負載電流檢測電路的設計相同。實踐證明，該安裝方法解決了稱重計量罐庫稱重過程中的平衡問題，提高了測量精度。 通信稱重模塊。雖然只有用電子秤作為配料系統(tǒng)才能完成基本的控制功能，但還不夠完善，有一定的局限性。不能直接顯示各種運行曲線、當前值和設定值，也不能顯示故障報警的原因，也不能保存歷史數(shù)據(jù)、打印報告等。為了解決上述問題，組態(tài)可用于形成給定的顯示監(jiān)控單元。由于現(xiàn)場上下位置之間約有200米，可使用RS485完成信號傳輸。然而，由于PC機的通信接口是RS232接口，在傳輸前應增加一個232到485總線電平轉(zhuǎn)換。 主電路電路的電氣原理，灌裝系統(tǒng)有手動和模式。 配料系統(tǒng)設計 在下位機設計中，由于被控對象主要是電機，所以輸出信號都是開關信號。根據(jù)批量生產(chǎn)的控制過程和被控對象的復雜性，進行輸入輸出點和輸入輸出類型統(tǒng)計。為了提高系統(tǒng)的抗干擾性能，數(shù)據(jù)采集采用了平均濾波算法。值得注意的是，當使用S7-200編程時，當內(nèi)存變量冗余時，盡可能避免臨時變量。 為了避免由于在多個子程序中應用相同的臨時變量而引起的程序混亂和由此引起的不可預測的情況。 上位機設計采用北京三維力控公司的力控組態(tài)。組態(tài)的設計包括屏幕創(chuàng)建和輸入輸出系統(tǒng)連接、數(shù)據(jù)庫配置和動畫連接是四個步驟。當通過力控制監(jiān)控時，和防爆電子秤之間必須進行數(shù)據(jù)交換。與力控制交換數(shù)據(jù)的灌裝系統(tǒng)統(tǒng)稱為輸入輸出。輸入輸出的連接主要包括兩部分，即輸入輸出的建立和連接。建立輸入輸出的方法是雙擊力控工程項目中的輸入輸出配置，在可編程邏輯項目中選擇雙擊S7-200，然后根據(jù)向?qū)гO置完成配置的建立。要設置的項目主要包括電子秤地址、通信模式(這里選擇串口模式)和波特率等。連接輸入輸出的方法是在數(shù)據(jù)庫配置的輸入輸出連接項中輸入需要與力控制交換數(shù)據(jù)的可編程邏輯參數(shù)地址。然而，值得注意的是，當通過強制控制監(jiān)控電子秤時，西門子編程必須首先關閉。系統(tǒng)配料過程中秤1的3個配料周期中的數(shù)據(jù)變化。從圖中可以看出，3個循環(huán)內(nèi)部數(shù)據(jù)的變化基本相同。 強制控制的點數(shù)主要是指建立輸入輸出的變量總數(shù)。為了節(jié)省系統(tǒng)點數(shù)，電子秤中8個連續(xù)地址的開關量(1個開關量只占1位)組合成一個字節(jié)變量進行傳輸，上位機在使用時將其分成位變量。 結論 基于電子秤的自動配料系統(tǒng)已在飼料廠投入使用。通過電子秤算法的優(yōu)化，每種稱重材料(約500公斤)的誤差保持在3公斤以內(nèi)，滿足1%的設計要求。一批物料的配料時間約為6分鐘，比舊灌裝系統(tǒng)快。從系統(tǒng)配料過程中秤1的3個配料周期的數(shù)據(jù)變化可以看出，系統(tǒng)具有很高的穩(wěn)定性。因此，該系統(tǒng)滿足系統(tǒng)對快速性、穩(wěn)定性和準確性的要求。該配料系統(tǒng)由電子秤和組態(tài)組成，不僅準確實現(xiàn)了整個配料過程，而且通過上層友好的可視化界面實現(xiàn)了對整個配料過程方便快捷的遠程監(jiān)控。此外，當電子秤發(fā)生故障時，故障原因也可以通過報警屏幕顯示。 | |
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