| 自動灌裝機在反應罐混合控制及設計 | 2020-01-16 |
| 設計了一組反應罐計算機稱重系統，控制反應釜的配料比和反應釜溫度和夾套溫度的級聯控制。硬件系統由工業計算機、RS232/485轉換模塊和智液體灌裝機組成，支持MCGS配置和通信功能。控制程序由MCGS工業控制配置軟件編寫。實際操作結果表明系統能夠根據流程要求正常工作，自動配料系統具有較高的協調精度、可靠性和工作效率。 兩者都優于簡單的配料系統。 簡介 核反應罐是化學生產過程的核心自動灌裝系統之一，也是主要的能耗自動灌裝系統。混合罐反應罐系統是一個非線性、時變、大地軟間歇反應過程，用于多種液相反應系統，如小批量、藥劑、染料等精密化生產過程。MCGS是北京昆侖通泰自動化開發的一套工業控制配置軟件，適合國家條件，通用性高，質量高，價格低。視覺工作界面的優點是簡單、靈活、多媒體圖像豐富、生動、支持多種硬件自動灌裝系統，并實現“自動灌裝系統獨立性”和實時性能。 2過程和控制要求 TK-A、TK-B和TK-C分別是反應物質A、B和C的儲罐。LIC-302H(左)、LIC-303H(左)和LIC-304H(左)是三個水箱頂部(下)標高顯示變量。SSV501至SSV507和SSV509是電磁閥，DRV是反應罐混合。TT1和TT2分別是反應罐和反應罐的溫度轉移，Pt100是鉑熱阻；按照工藝要求，將反應物品甲、乙和丙預先按一定比例添加到三個儲罐中。罐液位計采用干式彈簧浮液位計。兩個常開接點開關分別位于液位計的上下位置。雙簧管上開關的位置可以根據實際情況進行調整。水平儀表盤輸出“開”或“關”狀態信息。稱重到達后，下控制開關關閉，進料閥打開。進入水箱的配料水平達到要求時，簧片開關關閉，供應閥關閉。如果三個水箱水平滿足要求，請打開相應的排放閥，將三種物質按一定比例放入反應釜中，充分攪拌，打開SSV509排放產品。產品質量與反應罐的溫度T1密切相關。因此，在整個系統運行的同時，在一定范圍內控制反應罐的溫度至關重要。這個系統需要t 1=55 ^ 2℃。3硬件系統配置和連接 根據上述過程分析，對于工業控制計算機，反應罐計算機系統有6個開關輸入變量LIC302H(L)、LIC303H(L)、LIC304H(L)，如果簧片開關關閉，則TK-A到TK-C的上(下)級顯示變量lic 304 h (l)。有九個交換機輸出變量ssv501-ssv507、SSV509和DRV。其中ssv501-ssv507和SSV509反映電磁閥的工作狀態。控制命令由工業個人計算機發出。 值為“1”表示應用24V直流電壓，打開電磁閥，反應配料通過該管道。值“0”表示24V直流電源斷開，電磁閥關閉。DRV是反應罐混合罐的控制信號。值為1時，應用220vac，混合油箱工作。有兩個模擬輸入變量T1和T2，分別是壺內部溫度和夾具溫度，變化范圍為0-99%。有模擬輸出變量“調節閥”(電調閥的開關和變化) 反應釜范圍為0%至99%。 工業控制計算機對上述18個變量執行信號采集和輸出控制。您可以選擇兩個天線輸入和輸出液體自動灌裝機、測試液體自動灌裝機和模擬輸出液體自動灌裝機作為橋梁，以實現工業控制計算機與現場主液體自動灌裝機之間的通信。工業計算機和天津智液體灌裝機通過RS232/485轉換模塊連接。如圖2所示。 六個開關輸入變量連接到1液體自動灌裝機的輸入通道，交換機輸出變量SSV501至SSV507和SSV509連接到2液體自動灌裝機的輸出通道，而混合油箱(DRV)連接到1液體自動灌裝機的輸出通道。兩個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。因為需要輸出變量來控制相應的混合油箱(電磁閥、混合油箱和電氣控制閥)，所以9個開關輸出變量通過1和2液體自動灌裝機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。模擬輸出變量“控制閥”通過4液體自動灌裝機的輸出端連接到伺服混合油箱的控制端，伺服分配油箱驅動電氣控制閥運動。 4軟件設計和實施MCGS為此自動配料系統設計監控軟件，包括實時數據庫創建、流程圖和動畫連接創建、操作策略設計以及自動灌裝系統窗口配置。 4.1根據在創建實時數據庫之前分析的自動物料系統輸入/輸出變量的屬性，在MCGS工作臺的實時數據庫窗口頁面中創建以下數據對象:(a)系統的輸入/輸出變量(b)配料比管理流程圖 (c)槽鉗溫度級聯控制接口的溫度(d)自動灌裝系統窗口配置 反應罐計算機配料系統的軟件設計 大多數設置的數據對象都與操作界面的組件屬性相關聯，因此相對容易查看。但是，在配料系統的實際配置中，通常不能只通過系統的輸入/輸出變量定義所有數據對象，操作策略設計需要根據實際情況添加大量中間數據對象，以便逐步完成實時數據庫的創建。 關閉存儲 4.3設計和運營戰略 4.3.1反應罐供應比控制程序設計 根據控制要求，反應罐的配料控制是順序控制過程。在MCGS run policy窗口的start policy中設置腳本程序組件，編寫程序，打開除進料閥以外的所有電磁閥，計時器罐啟動延遲2分鐘，系統啟動時清空所有稱重和反應罐。 將周期策略的設置為200毫秒，在其中添加腳本組件，并按照圖3(b)流程圖中的說明編寫控制程序。 攪拌時間在定時罐總成中設定，可根據配料反應所需的時間進行調整。時序罐的時序狀態更改為“1”時，攪拌停止。 4.3.2反應罐溫度-夾套溫度級聯稱重系統設計 反應罐放置系統中反應罐的溫度T1是非常重要的參數。但是，由于反應罐的大容量延遲，單環稱重系統的效果不理想。該系統為反應罐夾套溫度級聯稱重系統，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。 左下角是反應罐、溫度傳輸罐(TT1，TT2)、輸入/輸出模塊、工業控制計算機和電氣控制閥構成的反應罐溫度-夾溫度級聯布局系統，右上角是警報顯示、控制方法和控制算法選擇、設置值和相關參數、反應罐溫度控制實時曲線的顯示框架，使您能夠根據反應罐中溫度實時曲線的形狀，直觀地調整積分時間和差分時間。 稱重的控制效果。增量數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操作策略窗口中設置:PI和PID，腳本程序按照公式(1)編寫。如果灌裝系統在自動模式下運行，則可以從控制算法下拉框中選擇相應的控制算法。設置相關參數以觀察反應罐內溫度實時曲線的變化，直到滿足控制要求。 4.4自動灌裝系統窗口配置 自動灌裝系統窗口是MCGS系統的重要組成部分。為了使系統能夠從外部自動灌裝系統讀取數據并控制外部自動灌裝系統的工作狀態，您可以在“自動灌裝系統”窗口中為外部硬件自動灌裝系統建立系統連接關系，從而實時監控反應釜配料和反應罐中的溫度。 將通用串行自動灌裝系統添加到MCGS的自動灌裝系統窗口中，并為默認屬性設置相應的串行端口號和采樣周期。在自動灌裝系統下面添加了四個子自動灌裝系統。天津開關輸入輸出液體自動灌裝機1、2、液體自動灌裝機3、模擬輸出液體自動灌裝機4的驅動箱。在默認屬性設置中，上述四個子自動灌裝系統的地址分別設置為1、2、3和4。隔爆型電子秤稱重罐1的通道連接變量有數字輸入(DATA)和開關輸出(DRV)，DATA表示六個開關輸入變量狀態的加權和，每個輸入通道的加權值為2n(n是通道編號)。2號液體自動灌裝機的通道連接變量為8個開關輸出值(SSV501至SSV507，SSV509)，它們與1號液體自動灌裝機DRV一起有一個名為“設置輸出開關值”的通道類型。3探測器的通道連接變量為T1和T2，讀取通道1和通道2的測量值。轉換范圍為4~20m模數轉換槽，僅反映傳輸槽的輸出電流。為了獲得溫度值，可以將工程轉換應用于數據處理，將4~20m模塊轉換為0 ~ 100。4模擬輸出液體自動灌裝機的通道連接參數為“調節閥”，輸出后顯示電調節閥的開關。自動灌裝系統窗口配置完成后，必須調試自動灌裝系統。通信狀態的返回值為“0”表示通信正常，系統與外部自動灌裝系統之間的連接正確。 5在線調試 程序編寫完成，自動灌裝系統配置任務完成后，您可以在線調試整個自動配料系統。 結論 設計了一套基于MCGS的反應罐計算機稱重系統，實現了反應釜配料控制、反應釜溫度和夾套溫度的級聯控制。經證明，該系統根據工藝要求正常工作，而級聯配料系統能夠快速將反應罐內的溫度調節到接近工藝指標的位置。自動灌裝系統殘差約為1 . 5°c，相對誤差為2.7%，滿足控制要求。 | |
