| 硅膠自動配料系統及其軟件的應用 | 2020-02-22 |
摘要：自動配料系統上位機采用監控組態軟件，采用三菱的PLC與稱重儀表，上位機通過參數設定的功能將生產下置給PLC，然后由PLC執行生產的邏輯控制；然后上位機軟件將生產過程中的各項數據進行實時監控，每一批次生產完畢后，將生產的結果記錄下來，進行報表、曲線等分析對比。 一、概述： 稱量自動配料系統的應用背景、發展趨勢進行了綜述，針對當前配料生產企業工藝水平相對落后、自動化水平低、生產效率低等不足，設計了一個自動配料優化控制系統，定量配料系統能夠工作在全自動、遠程手動以及本地手動三種模式下。在硬件設計上，采用工控機組態軟件與PLC相結合的總體控制結構，由工控制機實現混合配料系統的管理和遠程監控，PLC完成設備級的動作控制及相關信號的處理，通過以太網及RS-485總線實現攪拌配料系統的聯接與通信；改進了配料車定位系統，利用設計的定位盒實現位置編碼方案，提高了定位精度。在軟件設計上，設計開發了畫面實時監控和數據庫管理(SCADA)等上位機應用軟件，能夠保存產品配方、料倉數據、實時數據等，并能夠實現歷史數據查詢、報表打印、實時數據及狀態顯示、遠程控制等功能，兩臺上位機數掘庫能夠有效地保持同步。設計了下位機PLC主控程序以及通信、配料精度控制和配料車行走子程序。針對伺服配料系統普遍存在的配料落差控制問題，采用了一種基于模糊自適應結合PID的復合型預測控制算法，算法將模糊自適應控制寬范圍快速調節和PID精確調節的特點有機結合起來，當系統的偏差大于某一設定值時，采用結合了人的經驗的模糊自適應規則控制，當系統偏差小于設定值時采用PID控制，模糊控制器的兩個輸入分別為調速配料系統期望值和偏差，通過不同的期望值，預測不同的空中落差，并通過仿真實驗證明了該方法的有效性；針對批量生產時的工作效率問題，通過對兩臺配料車工作時序的認真分析，建立了系統的數學模型，并利用遺傳算法進行尋優，精心設計了遺傳算子，求解出了工作效率所需的兩臺配料車的行走路徑，解決了配料車行走路徑的優化問題。該設計研究開發成果，已投入不定形硅膠材料實際生產，運行結果表明，系統運行穩定可靠、控制精度和生產效率高. 二、配料系統架構： 調速配料系統由一臺計算機作為整個稱重系統的人機界面。其設為主站，完成全部自動化配料系統參數設定、過程監控、數據記錄；另一稱重觸摸控制儀表作為從站，以主站為依托，主管后定量配料系統的數據設定、過程監控。主站直接同西門子S7300PLC系統、攪拌自動觸摸控制稱重儀表相通信。現場采用密封型接線盒，防塵、防潮，可確保信號傳輸可靠。稱重儀表采用專用工業過程觸摸控制儀，配料罐稱重系統通過RS-485總線與中控室實現通信，既可獨立控制，又可實現PLC聯機控制。各閥位及卸料器位置信號檢測采用稱重傳感器，攪拌罐稱重模塊具有無觸點、抗干擾、抗粉塵、耐潮濕的特點。料倉倉位采用重錘式料位計，可實現連續倉位檢測。 監控自動配料系統具有人機交互、通訊、顯示及存儲、打印等功能，并具有數據、圖形顯示，狀態監控、數據輸入、信息存儲等各種有關操作的功能畫面。稱重系統可實現實時過程數據監視、模擬顯示工藝流程、實時數據記錄查閱、系統操作員權限設定、工藝參數設定、設置運行過程事件報警及手動與自動控制切換。監控稱重配料系統中現場控制儀表實時顯示流量、載荷、累計值、溫度等。溫度指示通過現場溫度顯示儀表、壓力指示通過現場壓力顯示儀表及電機的電流經現場顯示儀表遠傳至中控室集中顯示。變頻器調節配備自動切換開關，與主控計算機通訊。 三、CASGOOD硅膠攪拌配料系統軟件包括下列幾個部分： 1，用戶管理：包括增加、刪除、修改用戶。 不同的用戶具有不同的操作權限，通過對用戶的分級、分區管理，可以保證配料系統的安全性。 2，秤的管理。在秤的管理中，主要實現秤的增加、刪除、修改。對于一個硅膠配料系統而言，秤作為計量防爆電子秤工具，對于產品質量有著至關重要的作用。而且秤作為一種計量工具，由于其自身的特性，必然會存在延時誤差。用戶可以根據秤的物理特性的差異來設置其參數，其設置畫面如下： 從上可以看到，包括投料延時、放料時間、放空限值、關門延時等參數都可以設置。這樣可以根據不同的秤其物理特性的不同，實施不同的控制方案，從而提高控制精度。 3，料倉管理。料倉是各種原材料在配料前的臨時存貯地點，料倉的加料控制對控制精度也有很大的影響。CASGOOD硅膠配料系統對于料倉的管理功能也非常*，在加料時，先快速加料，當達到設定范圍時，可以降低放料速度，還提供了落差控制。如果上述控制還沒有達到控制精度，還可以通過點動控制來精確配料。 料倉管理還包括自動校正，當落差因為工況發生變化時，自動校正能使配料系統自動適應其變化。 4，參數管理。參數管理完成各項其它輔助管理功能。包括工地、客戶資料、施工部位、輸送車號、基本參數設置、輸入開關監測、輸出開關監測、校秤等功能。 5，配方管理。硅膠生產企業可根據生產需要，隨時調整配方，包括增加、刪除、修改配方。CASGOOD軟件配料系統中提供了不加數量限值的配方管理工具。 6，計劃列表。計劃列表是根據生產計劃，按配方生產設定數量的特定產品。可以配方、客戶、裝車號碼、生產方數、攪拌罐數等。 7，生產過程實時監控。 通過動態圖形實時監控生產畫面，可以通過計算機自動或手動控制生產過程，并及時了解生產動態。 基于CASGOOD軟件開發的硅膠變頻配料系統能自動管理硅膠攪拌站的生產過程，同時大大提高了控制精度，保證了產品質量。 8，防爆灌裝機比例調節（下料閉環控制）原理閉環控制過程主要是通過分選秤對圓盤給料機輸送的物料進行計量，由電腦積算儀接收稱重模塊信號和速度信號，自動灌裝機經處理后轉化為累計值和瞬時流量，并將累計、稱重灌裝機瞬時流量信號由RS-485口傳送給工業控制機（上位機）、并以4~20mA模擬電流信號傳送給AI調節器，AI調節器將該信號與內部設定值進行比較運算后，輸出420mA的模擬信號送給變頻器，防爆電子秤再由變頻器去調節圓盤給料機的轉速，當流量增大時，自動灌裝機降低圓盤給料機的轉速，反之提高圓盤給料機的轉速，從而使得物料的流量和階段累計量均保持在設定的范圍內，進而得到可靠的產品質量。 9，定量灌裝機集中監視、控制管理工控機作為上位機，通過RS485總線接口與電腦積算儀和人工智能調節器進行雙向通訊，并通過RS232接口與動力控制柜中的定量灌裝機PLC進行雙向通訊，并對整個生產過程進行監視，鋼瓶秤構成完整的自動化配料系統。料斗秤根據生產工藝過程的需要，用戶可在工控機端設定參數、啟停設備，并對整個配料系統進行管理和控制，打印報表。同時工控機還留有一個RS485雙向通訊接口，以備與其他工控機通訊。 10，稱量灌裝機分散控制脫離工控機，定量灌裝機根據生產工藝過程的要求，直接向電腦積算儀和人工智能調節器輸入參數，啟動動力控制柜面板上的按鈕即可進行系統自動工作；也可直接采取手動方式（就地或遠程操作）使系統進行工作。 11，調速自動配料系統的可靠性高采用集散控制可使系統進行如下工作：手動工作；就地工作；脫離工控機后在智能稱重儀表的支持下自動工作；上位機控制自動工作及由上位機通過串口向下位機送入設定配方參數實現自動工作，稱重終端從而大大提高系統的可靠性。 12，產品的質量和生產效益好生產過程中，根據生產過程的特點及工藝要求，通過自動配料系統和自動計量設備，可保證每種物料均在較高精度下進行運行（單機精度可達0.5%），進而保證混合物料的精度（系統精度可達1.0%），從而保證產品的質量，增加生產效益。 13，生產過程的處理能力強根據生產過程的需要，在工控機內修改相應參數，即可滿足不同工礦的需要，稱重液體灌裝機使系統適應生產過程的能力大大提高。 | |
