| PLC結合組態配料系統控制抽料重量 | 2020-01-16 |
| 【摘要】在廣泛的化工生產領域里，往往需要對大量的化工原料要進行快速定量抽料儲存到的地方，以滿足進行大量生產的需要。在傳統的通過人工方式裝料、抽料、搬運等，要花費大量的人力物力，且難以滿足大量產品生產需要。效率低、成本大，且很多大量有毒、強腐蝕等化工原料對生產工作人員工的身體健康造成很大的威脅和危害。稱重配料系統就以利用PLC結合工業組態自動配料系統自動進行快速的對化工原料進行定量抽取，并輸送到的地方，以提高生產效率。 組態稱重配料系統是一種面向工業自動化的通用數據采集和監控稱重配料系統，亦稱人機界面或有明確的定義，它可以理解為“組態式監控稱重配料系統”。組態王”稱重配料系統包括由工程瀏覽器、工程管理器和畫面運行系統三大部分組成。在工程瀏覽中可以查看工程的各個組成部分，也可以完成數據庫構造、定義外部設備等工作；工程管理器中內嵌了畫面管理系統，用于新工程的創建和已有工程的管理。畫面的開發和運行由工程瀏覽器調用畫面制作系統和運行系統來完成。組態稱重配料系統能夠實現對自動化過程和自動配料系統的監視和控制。它能從自動化過程和配料系統中采集各種信息，并將信息以圖形化等更易于理解的方式進行顯示，將重要的信息以各種手段傳送到相關人員，對信息執行必要分析處理和存儲，發出控制指令等等。組態稱重配料系統提供了豐富的用于工業自動配料系統的功能，配置等較為簡單的工作來建立自己所需要的自動配料系統。組態稱重配料系統和行業無關,它可以廣泛應用于油漆、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、實驗室等等凡是涉及自動化監控的配料系統場合。組態稱重配料系統既可以完成對小型的自動配料系統的集中監控，也能由互相聯網的多臺計算機完成復雜的大型分布式監控。還可以和工廠的管理信息系統有機整合起來，實現工廠的自動配料系統信息化。 自動配料系統在計算機基礎上的SCADA系統近年來發展迅速，在WINDOWS環境下解決生產和過程自動化、可視化信息、顯示和實現控制策略，稱重模塊提供了適用于工業的圖形顯示、報警、數據記錄以及報表的各種功能，能實現高性能的過程偶合、快速的畫面更新和可靠的資料處理，具有較高的實用性。它在Windows標準壞境中提供確保可靠地控制生產過程的所有功能。組態自動配料系統具有豐富的自動配料系統接口，很容易結合標準的或用戶的程序建立人機接口，精確地滿足生產實際要求。使用者可應用作為其系統擴展的基礎，通過開放接口開發自己的應用自動配料系統。是基于32位的應用自動配料系統，Windows32位操作自動配料系統多任務的特性確保了對過程事件的快速反應，并提供了多種防止資料丟失的保護。組態自動配料系統使用了面向對象的自動配料系統編程技術，將所有工程工具的組態功能集成在一起，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，使用戶為其的應用單獨組態。 自動配料系統采用西門子S7-400PLC作為下位機，PLC與兩個EM200子站、12臺西門子MM440變頻器通信，采集、處理現場數據和簡單的控制。PLC用CP443以太網模塊和上位機進行通訊以交換系統運行數據。組態自動配料系統使用組態自動配料系統設計的組態界面如下：首頁封面、登錄界面、設備操作界面、配料設定界面、配方界面、實時數據界面、報表界面、系統診斷界面等。在上位機中，監控系統主要完成的任務： 1、現場各種礦石稱重的顯示、處理和設定； 2、現場數據的記錄、保存和查詢，對重要數據的報警； 3、生產現場的模擬運行； 4、配料配方的設定以及皮帶輸送的模擬運行。系統主要完成對鐵礦石稱重、配料和上料環節的數據采集和控制，實現對物料稱重、配料和上料環節的監控。 5、畫面設置：開機時顯示的初始畫面、設備狀態畫面、用戶操作面板、報警畫面、用于顯示攪拌電機和液位實時變化的曲線圖。建立物料灌裝顯示窗口，建立數據庫變量并完成屬性定義。通過屬性定義、空間、策略等手段，完成動態畫面的設計，設置數據變量的存盤屬性，建立數據查詢和曲線瀏覽。建立外部設備的通信連接和參數設置，實現遠程監控和數據管理功能。 PLC程序包含三部分：主程序部分，主要負責手動/自動處理流程的選擇、進入液位處理子程序的判斷、各種故障狀態下報警燈的顯示處理與控制自動灌裝機循環；子程序有兩個，分別是液位處理與自動運行。其中液位處理子程序主要負責通過采集到的液位高低數值信息與設定值進行比較來判斷物反應罐內液位的高度，液位的高低信號會決定料泵的開啟與閉合狀態。當采集的輸入數值超過設定液位的允許值時，自動灌裝機會自動將其限制在合理范圍，以免出現異常情況。自動運行子程序的工作過程是主要部分，在未出現其他異常情況與選取手動狀態時，自動灌裝機會一直按照自動灌裝機工藝流程的要求往復循環，其各部分數值會同步顯示在組態界面上，以便控制人員參考與監測。5組態王自動配料系統在工控中的應用極大地方便了操作人員與工程開發人員，其界面友好、功能*，操作傻瓜化。工程師不再需要將主要精力放在上位機交互界面程序的編寫上，從而可以專注于流程的控制與優化，提高了工控自動灌裝機的工作效率，節約了開發維護成本。 1傳統的控制方法 在傳統的原料輸送控制中，多數采用人工看著電子秤，稱好所需原料的重量，裝到的反應釜，再通過手動控制水泵或氣動泵，手動打開原料管道閥，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。 找拌混合權行編程，使其進入自動控制。全部程序如圖4（A）、圖4（B）（PLC控制程序）所示。 根據工藝控制流程，現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毫安量程數據存到vwlO寄存器，再經I-DI指令將vwlO變雙整數存到vdlO,再經DI-R指令變為浮點數。變為浮點數后作用是使數據值精確到小數位,方便以后精確計算的重量數據用。 2.2我們先拿出經電子秤驗證準確知道原料物質重量，再倒入稱重配料系統計量罐內，觀察計量罐顯示的數據是否正確。如果不正確則要先調整稱重配料系統稱重顯示器，使其顯示與防爆電子秤稱出的原料重量是一樣的。調整后，將計量罐里面的物料清空，，觀察Vd820的數據，是否為零，如果不為零,則要使VD8O（IN1）原始數據減去（IN2）的數據為零。實際原理就是使得沒原料時vd820的數據為零，因為4-20毫安輸入的數據是由4毫安開始,4毫安對應的數據是6400（存在極小誤差），而我們使用的數據是要由0開始，即是要使4毫安對應0公斤。 2.3圖6程序分析:稱出32公斤標準物料倒進計量罐，那么（圖7）這兩步的作用是要VD195對應得到32.0即32公斤得數據值（切記編程時一定要遵循先加減后乘除的原則，否則就數據就不準確）。那么，為什么是先乘20.0,我們知道物料重32.0,用計算機將32.0乘256.0得出8181.0,再由8181.0除409.0得岀20.0,注意256.0是因為數據本身是偏大256倍。通過這一段程序就這樣得出（初步）實際重量數據了。 2.4例如當我們將標準重量由32.0kg加到90,放入計量罐會發覺，PLC讀取到的重量有90.4524kg。這時說明PLC讀取到的重量和實際重量大0.4524kg,我們就需要用偏差重量0.4524除以58（90-32=58kg）得出每1kg對應重量偏差0.0078,該數值存到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稱重顯示器讀出的重量一樣。 2.5Vd840加10.0的作用是使數據加大，使得T55提前感應得電接通計時，使得下一步T55調節得范圍加大。 2.6VD50是力控組態稱重配料系統設定值，當VD880大于VD50時T55開始接通計時。在正常理論情況下如果用實際值VD840等于設定值VD50馬上關閉氣動閥和泵。但是由于閥門關閉過程需要時間，氣動閥在未關閉情況下，管網里的物料仍然會流到計量罐里去，導致抽的原料比實際設定的要多一點，這時就需要用時間繼電器T55提前關泵閥。要T55提前接通則需要將加大的數據VD880與VD5O比較，最后只需要微調T55提前接通就可以使抽料重量與設定相同。 M0.1.M0.2.M0.3都是力控組態稱重配料系統設定的啟動按鈕。作用在于用層次分析法確定權重，較好地解決了權值分配問題；以隸屬函數來描述不同點位分級界限，較好地反映了實際存在的模糊性，使評價結果較為可靠、合理。結果表明，振動裝置的振動噪聲測試總體情況為頻率低振動噪聲小、頻率高振動噪聲大，振動點位與方向不同，其測試的振動噪聲也不同。應采取一定的防振措施，改善稱重配料系統裝置的質量狀況，從而降低裝置振動噪聲。磔 2.7當啟動閥門就可以聯動啟動1號抽料泵和1號抽料閥，就不需要另外設按鈕啟動1號抽料泵和1號抽料閥了，使操作更加方便。 2.8M0.4力控組態稱重配料系統啟動抽料到混合攪拌槽的自動控制按鈕，當M0.4接通時2號抽料泵和2號抽料閥開始啟動抽料。當VD50設定值大于VD880實際值時說明，計量罐里已經沒有原料了，那么就必須停止抽料，以防止空抽導致泵發熱。 2.9圖7程序分析：網絡的M0.5、M0.6、M0.7、M1.0都是力控組態按鈕用來聯動啟動3號抽料泵Q0.4,并同時啟動對應的氣動閥。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3號抽料泵Q0.4和1號抽料閥Q0.5亦同時停止。 3完成PLC程序后我們需要進行工業組態稱重配料系統開發（在此不詳細講述） 先建立I/O稱重配料系統組態； 建立數據庫組態并建立I/O連接; 稱重儀表界面開發。 注意：在圖型稱重儀表界面開發自動配料系統常遇難點 ⑴在稱重配料系統方面，如何使PLC的輸入值4到20毫安，轉換成力控組態稱重配料系統看到的0到10000公斤的數字，如圖8所示。首先要知道西門子PLC的PID輸出值數據6400與32000對應為4毫安和20毫安。力控組態稱重配料系統讀取的是經處理后的數據VD840,然后在數據庫組態中連接變量，且“量程變換”即PID輸出數據設置裸數據下限（PVRAWLO）為“0.0”、裸數據上限（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公斤的數字了。 ⑵在退出處確認按扭，則可以在圖庫選擇一個好看的按鈕，雙擊按鈕左鍵動作，進入編寫腳本為“Exit（0）;CloseWindowO”就可以了。運行力控點擊退出按鈕即可退出力控監控稱重配料系統了。 ⑶如下圖9,而其他稱重儀表界面部分相當簡單，畫法與觸摸屏相似且簡 單，在此不詳細講述了。 4改造后對生產發揮的作用 4.1一個完整的工程就完成改造了，當生產人員打開電腦進入組態稱重配料系統就清楚地看出反應釜的工作，以及各個被控負載狀況。 4.2在電腦前就可以動一動鼠標就可以修改需要設定的抽料重量值,一目了然的監控上下探頭等各個流程工作狀況。 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人員身體的傷害。 4.4PLC自動完成精確的控制，避免了許多偏差大的自動配料系統問題，大大提高生產效率與產品質量。 5小結 基于組態自動配料系統的燒結預配料系統已在生產線上得到實際使用，組態自動配料系統的程序控制滿足現場的工藝要求，監控界面操作簡單方便、結構清晰，使燒結配料的技術層次和經濟指標得到較大提高。在該配料系統中，組態自動配料系統充分發揮了其配置靈活、控制可靠、編程方便和可現場調試的優點，使配料系統達到較高的自動化水平，提高了生產效率，保證了系統穩定運行。隨著配料系統的發展，相信會有越來越多的化工行業需要對稱重配料系統進行改造。本人就以往從事過的系統改造工程，總結一些經驗，希望可以給各位同行進行分享,并給部分想進行反應釜系統系統改造的化工廠提供思路。 | |
