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工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的配料系統(tǒng)主要目標(biāo)是根據(jù)原料配料的工藝要求,將液體、固體、顆粒狀、粉狀原料經(jīng)稱量、混合、攪拌等工序配制為成份、水分合格的混合料并送入制造過(guò)程的系統(tǒng)。
1、該公司配料控制系統(tǒng)解決方案的主要功能
(1)監(jiān)控功能:對(duì)皮帶稱配料過(guò)程的瞬時(shí)流量、日累計(jì)、月累計(jì)、年累計(jì)等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和監(jiān)視;
(2)畫面顯示:通過(guò)計(jì)算機(jī)顯示器可顯示配料過(guò)程中有關(guān)控制參數(shù)的運(yùn)行狀況,以及顯示實(shí)時(shí)配料曲線和表格;
(3)打印管理:可隨時(shí)打印配料報(bào)表,以便保存和查詢;
(4)通訊功能:工控機(jī)與PLC和儀表之間進(jìn)行可進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)及信息交換;
(5)數(shù)據(jù)處理:系統(tǒng)可自動(dòng)對(duì)采集的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)算處理,并輸出到相應(yīng)的控制量;
(6)控制功能:根據(jù)操作前相應(yīng)的設(shè)定值,自動(dòng)控制設(shè)備的正常運(yùn)行,包括PID調(diào)節(jié);
(7)報(bào)警功能:上位機(jī)以畫面方式和聲光信號(hào)方式對(duì)各種參數(shù)超限或設(shè)備狀態(tài)異常進(jìn)行報(bào)警。
2、該公司配料控制系統(tǒng)解決方案的主要特點(diǎn)
在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上采用中小型集散控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了分散控制,集中管理的問(wèn)題;
上位機(jī)和下位機(jī)相對(duì)獨(dú)立,具有手動(dòng)、自動(dòng)、半自動(dòng)切換功能,聯(lián)機(jī)時(shí),彼此間按特定的協(xié)議互通信息,脫機(jī)時(shí),單臺(tái)秤可獨(dú)立實(shí)現(xiàn)工藝閉環(huán)過(guò)程控制;
上位機(jī)遠(yuǎn)離操作現(xiàn)場(chǎng),提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,改善了操作員的工作環(huán)境;
下位機(jī)選用可編程控制器,具有很強(qiáng)的抗干擾能力,編程簡(jiǎn)單易于掌握,能在惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行;
采用PID調(diào)節(jié),提高系統(tǒng)的配料精度,并能根據(jù)生產(chǎn)要求,設(shè)置最佳的工作開(kāi)關(guān)時(shí)序,自動(dòng)修改配料系統(tǒng)的物料配比。
在配料控制系統(tǒng)中,工業(yè)計(jì)算機(jī)可以兼容絕大部分的工控機(jī),上位機(jī) + PLC的結(jié)構(gòu)提高了系統(tǒng)的可靠性。上位機(jī)除了下達(dá)初始工藝參數(shù)和控制指令外,不參與PLC的實(shí)時(shí)控制過(guò)程,即使上位機(jī)處于脫機(jī)狀態(tài),PLC也能順利地完成當(dāng)前的生產(chǎn)任務(wù)。動(dòng)態(tài)的工藝流程顯示畫面,操作人員可通過(guò)彩色顯示器直觀地監(jiān)視整個(gè)配料控制過(guò)程,包括料倉(cāng)輸送設(shè)備的工作狀態(tài)、秤量數(shù)據(jù)、混合機(jī)和各種工藝閘閥門的工作狀態(tài)等。
3、該公司配料控制系統(tǒng)解決方案的總體構(gòu)成及系統(tǒng)原理
(1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
稱重配料控制系統(tǒng)系統(tǒng)主要由電子稱量機(jī)構(gòu)、稱重控制儀表、PLC、以及工業(yè)計(jì)算機(jī)四大部分組成。電子稱量機(jī)構(gòu)一般指含重量傳感器、稱量倉(cāng)、給料設(shè)備(氣動(dòng)或電動(dòng)閥門/電振機(jī)/螺旋絞刀),排料設(shè)備組成的計(jì)量單元,也可以是皮帶給料秤,螺旋給料秤等。一般1臺(tái)稱重控制儀表連接1臺(tái)電子稱量機(jī)構(gòu),一臺(tái)電子稱量機(jī)構(gòu)可對(duì)應(yīng)1個(gè)或多個(gè)原料倉(cāng);PLC作為邏輯控制核心按工藝配方要求執(zhí)行電子秤的稱量操作;工業(yè)計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)是人和機(jī)器對(duì)話的操作終端,主要功能是監(jiān)視電子秤為主的整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況,對(duì)PLC下達(dá)操作命令及標(biāo)定修改參數(shù)。控制器還提供RS232、RS485接口和ADSL、GPRS、CDMA、光纖等通訊。
(2)系統(tǒng)原理
上位機(jī):對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控,畫面顯示和報(bào)表打??;
PLC:實(shí)現(xiàn)配料的自動(dòng)控制;
配料儀表:用于配料的PID調(diào)節(jié)及瞬時(shí)流量和累計(jì)流量等參數(shù)的顯示;
控制柜:用于系統(tǒng)的邏輯控制和供配電;
現(xiàn)場(chǎng)手操箱:用于現(xiàn)場(chǎng)單臺(tái)設(shè)備的啟??刂?。
4、該公司自動(dòng)配料系統(tǒng)可采用的運(yùn)行方式:手動(dòng)、半自動(dòng)和全自動(dòng)三種
手動(dòng)時(shí),將現(xiàn)場(chǎng)控制箱和儀表箱的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)都打到手動(dòng)位置,由現(xiàn)場(chǎng)控制箱上的啟停按鈕、電位器、頻率表等實(shí)現(xiàn)控制,由稱量?jī)x表顯示物料瞬時(shí)量及累積量。主要用于網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)故障PLC控制系統(tǒng)發(fā)生故障或其它原因,需要進(jìn)行手動(dòng)檢修試車工作情況下的應(yīng)急操作。
半自動(dòng)時(shí),將現(xiàn)場(chǎng)控制箱和儀表箱的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)都打到自動(dòng)位置,由現(xiàn)場(chǎng)控制箱上的啟停按鈕、頻率表、稱重控制儀表等實(shí)現(xiàn)控制,可以通過(guò)稱重儀表設(shè)定的配方自動(dòng)調(diào)整配料量,顯示物料瞬時(shí)量及累積量;也可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的操作屏,設(shè)定配方來(lái)調(diào)配料量。主要用于不需要上位控制時(shí),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作。
全自動(dòng)時(shí),將儀表箱的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)打到聯(lián)動(dòng)位置,由上位機(jī)控制皮帶的啟停,動(dòng)態(tài)顯示各物料量、皮帶運(yùn)行狀態(tài)、各種報(bào)警指示,各配料量由上位機(jī)根據(jù)工藝要求統(tǒng)一設(shè)定,可進(jìn)行采集和處理各配料控制回路來(lái)的稱量信號(hào)與開(kāi)關(guān)量狀態(tài),實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的皮帶秤給料、稱量檢測(cè)、料量調(diào)節(jié),選擇和切換料倉(cāng)等配料過(guò)程的自動(dòng)控制。此時(shí)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制系統(tǒng)不起作用,完全通過(guò)中控室進(jìn)行操作。
5、自動(dòng)運(yùn)行方式下的系統(tǒng)啟動(dòng)和停止
四種方式:順序啟動(dòng)、順序停止、緊急停止、同時(shí)啟動(dòng)
順序啟動(dòng):用于系統(tǒng)的初次啟動(dòng)或者順序停止后的系統(tǒng)再啟動(dòng),順序啟動(dòng)功能可以控制參加配料的給料設(shè)備按照皮帶的運(yùn)行方向按一定的時(shí)間間隔依次啟動(dòng),保證料頭能夠?qū)R。
順序停止:用于希望長(zhǎng)時(shí)間停車的場(chǎng)合,這樣可以保證輸送皮帶上的物料都運(yùn)送干凈,使皮帶處于無(wú)物料狀態(tài)。
緊急停止:用于發(fā)生緊急情況所有參與配料的設(shè)備立即停止運(yùn)行的場(chǎng)合。
同時(shí)啟動(dòng):用于急停后的再啟動(dòng),能夠使系統(tǒng)在上一次的斷點(diǎn)處接著往下運(yùn)行。
6、對(duì)物料量采用的控制方式
根據(jù)該公司的經(jīng)驗(yàn),針對(duì)不同的原料,采用不同的設(shè)備來(lái)進(jìn)行給料。對(duì)于顆粒狀原料,選擇振動(dòng)料斗或皮帶稱進(jìn)行給料;對(duì)于粉末狀原料,建議選用螺旋設(shè)備進(jìn)行給料,對(duì)于液體類原料,采用電磁閥與變頻器相結(jié)合的方式進(jìn)行給料。根據(jù)用于的要求,可設(shè)計(jì)出不同的生產(chǎn)能力系統(tǒng)。
在自動(dòng)配料系統(tǒng)解決方案中,常用的計(jì)量方式有:
體積式稱重配料系統(tǒng)。設(shè)定馬達(dá)轉(zhuǎn)速,按體積方式計(jì)算在規(guī)定時(shí)間內(nèi)檢測(cè)的重量。相同組分的原料,在規(guī)定時(shí)間內(nèi)測(cè)試2-5次對(duì)比重量精確度。精度通常為±0.5%—1%;
增重式自動(dòng)配料系統(tǒng)。通過(guò)批次檢測(cè)的重量和設(shè)定值進(jìn)行對(duì)比,來(lái)調(diào)整下一批次原料的重量。同等組分的原料通過(guò)人工和設(shè)備的計(jì)重混合,比較多種原料的配比度。配比精度通常為±0.3%—0.5%;
失重式自動(dòng)稱重配料系統(tǒng)。通過(guò)重量傳感器檢測(cè)到的重量和設(shè)定值對(duì)比,由控制器微調(diào)馬達(dá)轉(zhuǎn)速消除偏差。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)取不同時(shí)間點(diǎn),檢測(cè)到的重量和設(shè)定值對(duì)比,精度通常為±0.1%—0.5%。
當(dāng)某種物料量所需配比確定后,將其作為設(shè)定值輸入上位機(jī),經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸給稱重儀表。物料落到稱重皮帶上,其重量由稱重傳感器檢測(cè),取得物料流量(測(cè)量值)的反饋電壓信號(hào)到稱量控制儀表并運(yùn)算成為PV當(dāng)前值,經(jīng)PID運(yùn)算再輸出4~20mA控制信號(hào)至變頻器,以此改變其U/F輸出值,從而改變皮帶速度來(lái)控制物料量的大小,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配料。
物料配比的控制。本系統(tǒng)給料任務(wù)以來(lái)自上位機(jī)的配比輸入與計(jì)算進(jìn)行控制為主,即將各種原料的工藝參數(shù)輸入計(jì)算機(jī),由計(jì)算機(jī)直接對(duì)各料種進(jìn)行設(shè)定和配比協(xié)調(diào)。當(dāng)上位機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的操作面屏來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
自動(dòng)倒倉(cāng)控制。同一種物料分別裝于幾個(gè)料倉(cāng)中,在生產(chǎn)中只用到其中的部分料倉(cāng)給料,要求在某一正在給料的料倉(cāng)發(fā)生故障(無(wú)料、堵料、機(jī)械故障等)時(shí),控制系統(tǒng)根據(jù)程序設(shè)定,自動(dòng)啟動(dòng)一滿足條件且沒(méi)有參與配料的料倉(cāng)給料系統(tǒng)。
燃料流量值的自動(dòng)調(diào)整。設(shè)備順停時(shí),由于一種物料的總量隨著下料的而逐步減少,這時(shí),程序自動(dòng)逐漸減少燃料的下料量,以保證原配比不變。
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