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可编程控制器在配料称重控制系统中的应用

文字:[大][中][小] 2021-4-12    浏览次数:292    


 配料称重控制系统是将两种或两种以上的物料按一定重量比自动定量加入搅拌机,然后达到预定要求后自动收获的过程。该系统广泛应用于化工、制药、饲料、建材、冶金等行业对配料混合过程的控制。与传统的继电器触点装置相比,可编程控制器具有体积小、抗干扰能力强、可靠性高等优点;然而,PLC在数据处理和显示功能上也存在一些不足。如果用89C51单片机完成数据采集和处理,虽然体积小,但便于提高处理精度,降低成本,而且通过硬件接口方便数据输出和管理。选择SIMATIC  OP07操作面板作为人机界面,而不是传统的显示器,将大大降低系统设计成本,取代TD200文本显示器,将使PLC与显示器之间的界面编程更加简单,增强显示功能。介绍了某轻工机械厂发泡包装材料生产中配料称重控制系统的硬件组成、功能设计和程序实现。
           
  2系统组成和主要功能

  2.1系统组成原理

  整个配料称重系统由搅拌仓、储罐、称重传感器、液位计、西门子PLC226、单片机89C51、西门子OP07和几个控制阀组成,分为机械和控制两部分。机械部分示意图如图1所示,由三部分组成:山地料仓、称重料斗和搅拌机。进料仓由电机驱动,将物料送到称重料斗。称重料斗支撑在称重传感器上。由山体传感器和发射器产生的代表重量的电信号经过信号放大模块后由单片机采集。当达到预定重量时,可编程控制器驱动电机打开称重料斗门,物料进入搅拌机。同时,搅拌电机启动。混合一段时间后,卸料口打开,将物料卸出。控制系统的组成框图如图2所示。称重传感器的信号经信号放大模块处理后,其重量变为4-20mA的标准信号,由单片机处理,通过串行通信传输给PLC。可编程控制器将接收到的数据发送到OP07,以供操作员监控显示。另一方面,单片机也可以将数据发送到微型打印机进行打印输出。当需要搅拌配料时,用户按下自动键,PLC启动进料阀,将所需的物料(包括本系统中的三种物料)按一定比例依次加入搅拌仓。同时,PLC监控液位计发出的脉冲信号,确定料仓内物料的位置,从而控制进料阀的开关;加料完成后,根据预设的搅拌延时时间,PLC启动搅拌电机,保证物料在搅拌仓内充分搅拌,完成搅拌操作。然后进入出料、压料阶段,PLC控制山料阀动作,将物料从搅拌仓输出,压入储罐,完成一个周期的自动配料控制过程。梅特勒-托利多称重传感器用于称重,PT350C信号放大模块用于信号放大。OP07是西门公司推出的操作面板,通过密封键盘提供操作和过程监控。支持文字和图形显示,其主要特点有:(1)灵活的集成接口,可以通过各种方式连接不同的PLCs(2) LCD显示,背光LED。显示4行,每行20个字符,行高8mm(3) 22个字符键、8个自定义软键和3种在线语言;(4)体积小,有坚固的塑料外壳,在加膜前铺好;(5)使用SIMATICProcool/Lite配置。与传统的TD200文本显示相比,OP07具有更好的显示功能和更方便的在线配置模式。在控制过程中,OP07主要用于显示当前物料号的配方号、配料号和理论重量。在手动工作模式下,用户可以通过操作面板输入或修改公式,2.2主要控制功能的设计

  (1)断电保护功能:如果充电时断电,应保护好现场。一旦来电,应显示提示屏幕以等待按钮。如果是停止按钮,断电保护状态将被清除,返回初始工作状态;如果是暂停按钮,断电时恢复工作状态,继续工作;(2)设置“白色”和“手动”两种工作模式:“手动”工作是独立完成某个控制环节,如“加料”、“搅拌”、“出料”。允许用“暂停/继续”键暂停,并允许在暂停状态下修改参数;“自动”操作是完成一个完整的循环控制循环,包括进料、搅拌、出料等环节。“自动”操作时,只允许“暂停/继续”键有效,所有“手动”键无效,参数可稍加修改;(3)具有立即停止功能:当“停止”键有效时,在任何控制过程中都会停止并返回重量显示状态;(4)调零功能:在称重状态下按下“调零”键,使最大显示值归零,如果超出调零范围,可以调零并显示误差信息;(5)去皮功能:在称重状态下按“去皮”键,将显示最多的重量扣除为皮重,再次按“去皮”键,恢复原来显示的重量。
        
  3控制系统的可编程控制器编程

  根据上述介绍的控制原理和主要功能设计要求,可以在STEP7 -MICRO/WIN软件上设计山地系统的PLC监控程序,主要程序流程图如图3所示。图中“复位处理”是指PLC收到单片机发出的“复位”信号后所做的一些处理(详见下文),“复位”信号用约定的两字节信息“30H,23H”表示。自动循环控制程序是系统工艺流程的核心,该子程序由单独进料、单独搅拌、单独出料几个子程序组成。每个子程序的设计思路都差不多。以投料为例,详细的程序流程如图4所示。在编程过程中,也要考虑单片机和PLC之间的数据通信。PLC226有RS485接口,单片机采用RS232接口标准。通过PC/PPI电缆作为RS232/RS485适配器,可在PLC和单片机之间建立串行通信模式。RS485是半双工电气标准硬件电路。使用PC/PPI电缆时,发送和接收之间必须有一定的时间间隔,这是由电缆本身的切换时间决定的。PLC与MCU的通讯协议如下:山PLC将两个节的约定信息“31H,23H”发送给MCU,MCU收到约定信息后将五个节的重量数据发送给PLC。在本系统中,可编程控制器发送和接收串行通信的中断程序如下:(1)将程序发送到列表:

  LD  SMO。O

  M()VB  2。VB800

  MOVB  16#3I。VB801

  MOVB  16#23。VB802

  XMT  VB800.0

  (2)收到节目INTI名单:

  LD  SMO。O

  MOVBSMB2。*VD400

  INCD  VD400

  麻管局VB605

  隆德里纳

  =VB605.5

  MOVB  0,VB605

  MOVD  VB600、VD400
        
  4提高系统称重精度的措施

  系统的精度主要由传感器和信号放大模块决定,但系统的向上运行过程是一个动态过程,控制过程中的一些操作会直接影响系统的精度。因此,在软件中采取了以下措施:(1)在每个配料周期开始时,将预先设定的投料量与实际投料量的差值作为该周期设定的投料量的补偿值,以消除各秤投料量的累计误差;(2)不使用自动调零方法观察称重传感器的工作情况。如果在没有额外重量的情况下启动称重箱后显示的重量值超过标准重量的30%,应考虑传感器是否出现故障,是否需要更换;(3)在系统实际工作过程中,由于机械振动设备的磨损、秤体中的灰尘等原因,预紧力会发生变化,零电压也会发生变化。为了保证测量值的准确性,系统软件会定期自动测量零电压,然后在计算中扣除零值。自动测量方法如下:当单片机定时中断期到了,单片机系统输出复位信号,传送给PLC,PLC关闭电机,停止给料,然后控制系统运行一定时间,卸完所有物料后进行测量,将测得的山体零电压值存储在临时存储区;(4)在投料过程中,当理论投料量与实际投料量之差小于投料提前量时,关闭投料阀,停止投料,靠惯性和阀门关闭后的物流补足理论投料量。如果提前量太大,则通过点动完成(即送料电机由脉冲驱动,每次启动只送料少量),保证称重精度。采取上述措施后,系统称重精度达到3/1000。

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