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1 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制程度也越來越高、手段也越來越先進(jìn)，原有的生產(chǎn)配料裝置遠(yuǎn)不能滿足當(dāng)前高度自動化的需要。減輕勞動強(qiáng)度，保障生產(chǎn)的可靠性、安全性，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，提高產(chǎn)品的質(zhì)量及經(jīng)濟(jì)效益是企業(yè)生產(chǎn)所必須面臨的重大問題。

電子皮帶配料系統(tǒng)是一種集散控制系統(tǒng)。它集計(jì)算機(jī)管理技術(shù)、過程控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)自動控制技術(shù) 計(jì)量技術(shù) 新傳感器技術(shù)于一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品；充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程進(jìn)行集中監(jiān)視、控制管理和分散控制；充分吸收了分散式控制系統(tǒng)和集中控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、系統(tǒng)化設(shè)計(jì)，配置靈活組態(tài)方便。

2 自動配料系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成(以某鋼廠 7 臺自動配料秤為例)

電子皮帶秤 （自動將皮帶輸送機(jī)上流過的散裝物料進(jìn)行連續(xù)累計(jì)的一種裝置） 自動配料系統(tǒng)主要由以下幾部分組成：7 臺儲料倉、7 臺圓盤給料機(jī)、7臺自動皮帶輸送機(jī)（內(nèi)嵌電子皮帶秤、7臺現(xiàn)場操作、1 臺儀表控制柜 （內(nèi)嵌 XK3210P型電腦積算儀和 AI 型智能調(diào)節(jié)器等）、1 臺動力控制柜 （內(nèi)含 PLC等）、1 臺低壓開關(guān)柜、2 臺變頻器柜 （內(nèi)含 7 臺變頻器）、1 臺工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)及組態(tài)軟件。

主要參數(shù)：

（1 ） 圓盤給料機(jī)

電機(jī)型號為 YSP160Mz- 4，功率 11Kw，轉(zhuǎn)速1140rpm，AC380V，50Hz。

（2 ） 電子配料皮帶秤

皮帶寬度：1000mm；速度：0.5m/s；生產(chǎn)能力：110t/h （ 5 臺），75t/h （2臺）。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如圖 1 所示。

2.2 系統(tǒng)工作原理

2.2.1 比例調(diào)節(jié) （下料閉環(huán)控制） 原理閉環(huán)控制過程主要是通過電子皮帶秤對圓盤給料機(jī)輸送的物料進(jìn)行計(jì)量，由電腦積算儀接收稱重信號和速度信號，經(jīng)處理后轉(zhuǎn)化為累計(jì)值和瞬時流量，并將累計(jì)、瞬時流量信號由 RS- 485口傳送給工業(yè)控制機(jī) （上位機(jī)）、并以 4~20mA模擬電流信號傳送給 AI 調(diào)節(jié)器，AI 調(diào)節(jié)器將該信號與內(nèi)部設(shè)定值進(jìn)行比較運(yùn)算后，輸出 4 20mA的模擬信號送給變頻器，再由變頻器去調(diào)節(jié)圓盤給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，當(dāng)流量增大時，降低圓盤給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，反之提高圓盤給料機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而使得物料的流量和階段累計(jì)量均保持在設(shè)定的范圍內(nèi)，進(jìn)而得到可靠的產(chǎn)品質(zhì)量。

閉環(huán)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖 2 所示

2.2.2 系統(tǒng)工作原理

（1 ） 集中監(jiān)視、控制管理

工控機(jī)作為上位機(jī)，通過 RS485 總線接口與電腦積算儀和人工智能調(diào)節(jié)器進(jìn)行雙向通訊，并通過 RS232 接口與動力控制柜中的 PLC進(jìn)行雙向通訊，并對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)視，構(gòu)成完整的配料系統(tǒng)。根據(jù)生產(chǎn)工藝過程的需要，用戶可在工控機(jī)端設(shè)定參數(shù)、啟停設(shè)備，并對整個配料系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制，打印報(bào)表。同時工控機(jī)還留有一個 RS485 雙向通訊接口，以備與其他工控機(jī)通訊。

（2 ） 分散控制

脫離工控機(jī)，根據(jù)生產(chǎn)工藝過程的要求，直接向電腦積算儀和人工智能調(diào)節(jié)器輸入?yún)?shù)，啟動動力控制柜面板上的按鈕即可進(jìn)行系統(tǒng)自動工作；也可直接采取手動方式（就地或遠(yuǎn)程操作）使系統(tǒng)進(jìn)行工作。

2.3 系統(tǒng)性能特點(diǎn)

2.3.1 系統(tǒng)的可靠性高

采用集散控制可使系統(tǒng)進(jìn)行如下工作：手動工作；就地工作；脫離工控機(jī)后在智能控制儀表的支持下自動工作；上位機(jī)控制自動工作及由上位機(jī)通過串口向下位機(jī)送入設(shè)定配方參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動工作，從而大大提高系統(tǒng)的可靠性。

2.3.2 產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效益好

生產(chǎn)過程中，根據(jù)生產(chǎn)過程的特點(diǎn)及工藝要求，通過自動控制系統(tǒng)和自動計(jì)量設(shè)備，可保證每種物料均在較高精度下進(jìn)行運(yùn)行（單機(jī)精度可達(dá) 0.5% ），進(jìn)而保證混合物料的精度 （系統(tǒng)精度可達(dá) 1.0% ），從而保證產(chǎn)品的質(zhì)量，增加生產(chǎn)效益。

2.3.3 生產(chǎn)過程的處理能力強(qiáng)

根據(jù)生產(chǎn)過程的需要，在工控機(jī)內(nèi)修改相應(yīng)參數(shù)，即可滿足不同工礦的需要，使系統(tǒng)適應(yīng)生產(chǎn)過程的能力大大提高。

2.3.4 節(jié)約能源

系統(tǒng)動力部分的電機(jī)功率有 11Kw×7=77Kw（以 7 臺 11Kw電機(jī)計(jì)算），采用變頻器進(jìn)行控制，功率大約為 40Kw左右，大大節(jié)約能源。

2.3.5 工作效率和生產(chǎn)管理水平高

由于采用自動化生產(chǎn)過程控制，不僅改變以前半工半機(jī)的工作方式，而且能對生產(chǎn)過程中的每一環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)控和控制，可減少現(xiàn)場操作人員的數(shù)量。同時由于全面實(shí)現(xiàn)自動化，有助于生產(chǎn)管理人員進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析和趨勢預(yù)測，從而大大提高工作效率和生產(chǎn)管理水平。

2.3.6 優(yōu)化環(huán)境

系統(tǒng)采用變頻控制，大大降低環(huán)境的噪聲污染、減少動力啟動對電網(wǎng)的沖擊，整個設(shè)備采用全密封結(jié)構(gòu)，大大減少粉塵對生產(chǎn)環(huán)境的污染。

2.4 軟件

2.4.1 上位機(jī)單元

上位機(jī)采用研華工控機(jī)，21" 顯示器，CPU接口卡 PCA- 6179L和多端口通訊板 PCL- 746+。

2.4.2 控制軟件

采用北京亞控組態(tài)軟件，它能與電腦積算儀和 AI 智能調(diào)節(jié)器進(jìn)行通訊：讀取數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)；并與 PLC進(jìn)行通訊：讀取 I/O狀態(tài)，發(fā)送 I/O指令；具有報(bào)警、故障查詢及打印功能；動態(tài)畫面真實(shí)反映實(shí)時狀態(tài)；工程設(shè)定及配方輸入多樣化，適應(yīng)工況能力較強(qiáng)；軟件設(shè)有不同的訪問權(quán)限，可讓不同權(quán)限的人員操作不同的內(nèi)容。運(yùn)行系統(tǒng)主畫面如圖 3 所示。

2.4.3 控制軟件的功能及特點(diǎn)

（1） 決策調(diào)度全廠生產(chǎn)過程；

（2） 集成全部過程控制系統(tǒng)；

（3） 綜合支持管理信息系統(tǒng)；

（4） 整個生產(chǎn)過程的自動監(jiān)控，如設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、故障狀態(tài)、歷史趨勢；

（5） 整個生產(chǎn)設(shè)備的啟停順序和連鎖控制；

（6） 各種物料的自動計(jì)量；

（7） 生產(chǎn)工礦中各種物料配比自動調(diào)節(jié)；

（8） 報(bào)表編制及打印功能。

3 結(jié)束語

通過用戶多年現(xiàn)場的使用情況來看，系統(tǒng)的可靠性好、操作簡單、維護(hù)方便、精度高，不但保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，同時又克服了環(huán)境污染問題，為企業(yè)創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)可推廣應(yīng)用于對多種散裝物料按預(yù)定的配比進(jìn)行自動連續(xù)的流量控制的場合，例如冶金、建材、化工、制藥等行業(yè)的散狀物料配料的工藝控制。

 

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