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0 　引言

在橡膠輸送帶生產(chǎn)中 , 它所使用的面糊或芯糊都是利用混合機(jī)將不同配方比例的主料( 糊樹脂) 、輔料( 氧化銻、 鈦青藍(lán)或碳黑、硼酸鋅、 氫氧化鋁) 、液態(tài)料( 氯蠟 、環(huán)氧大豆油、抗靜電劑 、穩(wěn)定劑、TCP ,FCEP ,二鋅脂) 混合[ 1]后得到。在這些原料混料前的稱重中 ,主料只有一種 ,稱重速度和準(zhǔn)確度比較好控制 ; 而輔料由于稱重范圍在 180 克 ～ 30 公斤之間,稱重速度和準(zhǔn)確度較難控制,尤其是在七種液態(tài)原料的稱重中其稱重速度和準(zhǔn)確度受液料本身物理特性和環(huán)境及安裝條件影響較大 ,給快速準(zhǔn)確稱重帶來很大困難。本文針對液態(tài)原料在稱重過程中存在的問題 ,設(shè)計了具有自適應(yīng)功能的自動稱重檢測處理程序 。

1　稱重系統(tǒng)組成及液料稱重分析

1. 1　稱重系統(tǒng)組成及功能

本稱重系統(tǒng)由三套稱重傳感器和稱重終端、稱重加料系統(tǒng)、變頻器及其控制模塊( 主料、輔料和液料各一塊) 和一臺下位機(jī)及上位機(jī)組成。由于三套系統(tǒng)除量程參數(shù)有區(qū)別外基本相似 。

在該系統(tǒng)中 ,三套稱重傳感器和稱重終端均由常州某公司生產(chǎn)的 ,稱重傳感器可實現(xiàn)稱重加料倉中的重量檢測和稱重數(shù)據(jù)傳輸 。稱重加料系統(tǒng)由加料變頻電機(jī) 、 液料用齒輪泵、 粉料用的螺旋加料器、 電控閥門和輸送管路等組成,主要完成在相應(yīng)變頻器控制下的粉料和液料的輸送。變頻設(shè)定模塊可輸出多種變頻控制電壓信號, 在工控機(jī)控制下選擇輸出所需的不同的變頻控制電壓信號給變頻器, 實現(xiàn)變頻輸出控制 。上位機(jī)選用臺灣產(chǎn)研華AWS - 8259TP 一體化工作站 , 完成預(yù)設(shè)稱重目標(biāo)值預(yù)置 、 稱重過程顯示與管理等工作 ,并配以激光打印機(jī),可定期打印輸出有關(guān)生產(chǎn)方面的各種數(shù)據(jù)信息^{[ 6]}。下位機(jī)選用西門子STEP-300 系列可編程控制器 。CPU 采用 315 -2DP , 自身帶 2 個串行口, 用于與上位機(jī)通信等,同時又?jǐn)U展三個串行口 CP340-RS323C^{[ 2]}與三臺稱重終端的打印機(jī)端口^{[ 3]}相連 ,分別用于主料秤、輔料秤和液料秤稱重數(shù)據(jù)的采集 。變頻器選用某公司生產(chǎn)的 MICROMASTER 440通用型系列變頻器, 完成對變頻電機(jī)的調(diào)速控制^{[ 5]}。

1. 2 　液料稱重分析

液態(tài)原料自身的物理特性如粘稠度將直接影響稱重速度和準(zhǔn)確度 ,粘稠度大的液料 , 流動性差 、 輸送速度慢、稱重速度也慢 ,但稱重準(zhǔn)確度好控制 ; 而粘稠度小的液體 ,流動性好、輸送速度快、稱重速度也快 ,但準(zhǔn)確度不好控制 ,同時環(huán)境溫度和管徑粗細(xì)及布置走向也將影響輸送速度。如液料中的氯蠟 ,粘稠度比較大大, 常溫輸送較慢, 冬季需加熱到近40℃才能正常稱重。此外, 在齒輪泵出口閥門到稱重倉這段管路, 當(dāng)閥門關(guān)閉后 ,還有存在管路末端的液料余留量,因輸送速度 、 管徑粗細(xì)不同等原因使得液料余留量各不相同 ,都將直接影響稱重準(zhǔn)確度。

2　檢測處理程序設(shè)計

2. 1　程序設(shè)計思想

通過上述介紹與分析可知: 影響液料稱重的因素很多。本著既提高稱重速度又確保稱重準(zhǔn)確度的原則 ,將每種液料的稱重過程在充分考慮液料輸送慣性的前提下 ,粗略分成高速 、 中速 、 低速和點動控制四個稱重段 ,同時再將前三段中的每一稱重段根據(jù)實際情況分成若干小段, 不同稱重段設(shè)定不同的稱重速度 。在不因慣性過大影響稱重準(zhǔn)確度的情況下,最大限度的提高稱重準(zhǔn)確度 ,縮短稱重時間, 同時對管路末端余留量進(jìn)行較準(zhǔn)確的測量, 并在下一次稱重計量時進(jìn)行修正 。由于實際稱重系統(tǒng)中的設(shè)備、 管路和閥門都是設(shè)計單位根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況進(jìn)行設(shè)計的 ,均不是標(biāo)準(zhǔn)意義的液料稱重系統(tǒng) ,動態(tài)變化大 ,影響因素多, 所以采用動態(tài)檢測自適應(yīng)稱重控制程序設(shè)計, 以滿足實際系統(tǒng)的需要。

2. 2　程序設(shè)計步驟

根據(jù)設(shè)計思想確定程序設(shè)計步驟如下 :

( 1) 初始化, 預(yù)設(shè)稱重目標(biāo)值 ; 設(shè)定稱重段比例系數(shù)Km; 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定稱重比例系數(shù) Kn ; 設(shè)定頻率范圍; 給出標(biāo)準(zhǔn)稱重比例系數(shù) Kn 與當(dāng)前頻率值 fn 的對應(yīng)關(guān)系表。

( 2) 當(dāng)前液料稱重目標(biāo)值Mmb = ( 預(yù)設(shè)稱重目標(biāo)值) Mymb- ( 修正值) Mxz。

( 3) 接收稱重終端送來的當(dāng)前稱重值Md 并存儲。

( 4) 判斷當(dāng)前液料是否稱完? 稱完就結(jié)束稱重,否則繼續(xù)稱。

( 5) 計算當(dāng)前液料稱重目標(biāo)值 Mmb 與當(dāng)前稱重值Md 之差與當(dāng)前液料稱重目標(biāo)值Mmb 相比的比例Ki ,并根據(jù)事先設(shè)定的稱重段比例系數(shù) Km 來判斷稱重過程所處的控制狀態(tài) 。若進(jìn)入點動狀態(tài), 則轉(zhuǎn)入點動控制子程序 ; 若不是點動狀態(tài), 則按誤差最小原則轉(zhuǎn)換為高 、 中 、 低稱重段中的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定稱重比例系數(shù) Kn。

( 6) 根據(jù)設(shè)定的頻率范圍 fs - 1 =fs-f1 和設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)稱重比例系數(shù) Kn 與設(shè)定頻率 f 的關(guān)系確定當(dāng)前頻率值 fn。

( 7) 計算稱重停止指令發(fā)出時的稱仲值 M0 與管路中殘留液體余留量全部流入稱重倉后液料重量M1之差 Δ M , 即管路余留量 , 將其作為液料稱重系統(tǒng)下一次稱重修正值Mxz。

2. 3　程序框圖

根據(jù)程序設(shè)計步驟得到自適應(yīng)稱重控制程序框圖^{[ 4]}。

3　結(jié)束語

本程序是針對阜橡集團(tuán)橡膠原料配混系統(tǒng)中液料稱重控制而設(shè)計的。目前已應(yīng)用于實際中, 從理論和實際應(yīng)用得出如下結(jié)論 :

該程序充分考慮了液態(tài)原料自身的物理特性如粘稠度,稱重傳輸系統(tǒng)和管路末端余留量對稱重速度和準(zhǔn)確度的影響 ,并根據(jù)現(xiàn)場實際經(jīng)驗進(jìn)行了稱重段劃分及稱重頻率點的確定, 對稱重過程進(jìn)行全程數(shù)據(jù)分析和各項參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整 ,使稱重系統(tǒng)處于高速準(zhǔn)確工作狀態(tài),確保了產(chǎn)品質(zhì)量和工作效率。實踐證明具有良好的推廣應(yīng)用價值。

參 考 文 獻(xiàn):

[ 1 ] 　 王凱, 馮連芳. 混合設(shè)備設(shè)計[ M] . 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2000 .

[ 2] 　 謝克明, 夏路易. 可編程控制器原理與程序設(shè)計[ M] . 北京: 電子工業(yè)出版社, 2003.

[ 3 ] 　 某公司. Panther 技術(shù) 操作手冊[ M]. 2001 .

[ 4 ] 　 某公司. Simatic Step7 V5. 2 編程手冊[ M] . 2004.

[ 5 ] 　 某公司. MicroMaster 440 0. 12kW～ 250kW標(biāo)準(zhǔn)變頻器[ M] .2003 .

[ 6 ] 　 某公司. Simatic WinCC 手冊[ M] . 2004.

 

 

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