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1、连续累计计量装置微机控制系统设计朱莉:连续累计计|装l缀机控剖系统设计连续累计计量装置微机控制系统设计DesignoftheAdduptoinSuccessionMicrocomputer-ControlledGeneralDispensingMaterialSystem朱莉(衢州学院(筹)信电系,浙江衢州324006)摘要:目前所使用的配料系统计量精度低,瞬时物料流量波动大,系统复杂等缺点.本文介绍的计量装置的计量过程是对料斗内物料的减少量进行计量的,以减重称为主的.配料精度达到O.5%级.关键词:配料装置;减重计量;微机控制系统在冶金轻纺煤炭食品饲料等生产领域中,各种原料之间的配比精度对生
2、产过程的稳定和产品的质量产量有重要的影响.高精度的配料依靠有效的控制系统.目前所使用的配料系统计量称主要有重力式电子皮带称,核子皮带称,螺旋电子称.重力式电子皮带称和螺旋电子称测出的给料上的速度有较大的滞后,瞬时流量很难达到要求.核子皮带称是最近几年才发展起来的计量和配料称,累计准确度只能达到l%,而且核子称是通过射线检测料量,射线对人和环境有害,因此核子称在一些生产领域不能使用.而我们采用的连续累计计量装置的计量过程是对料斗内物料的减少量进行计量的,以减重称为主.配料精度达到0.5%级.l单螺旋减重式连续累计式稳流量系统1.1单螺旋减重式连续累计稳流量系统工作原理重力式电子皮带称,核子皮带称
3、,螺旋电子称不仅测量精度很难达到设计要求,而且硬件也较复杂,为此设计了单螺旋减重式连续累计稳流量系统,这也是国外粉料连续计量系统目前常采用的计量方式,其基本结构原理如图l所示.当系统运行时,锥形料斗5内的粉料连续进入给料主螺旋l1,旋转的螺旋推动粉料向出料口前进,连续在出料口排出,这样料斗内的粉料将连续的减少,称重传感器检测出物料的变化并输出与重量信号一致的电量信号给信号转换发送器23,经转换的信号远传给信号接收器l5并转换成主控制器PLC可接收的信号,经主控制器与给定的物料设定流量进行比较处理后发出所需的控制信号给D/A模块l8,通过此模块将所需的转速控制信号给变频器10,从而达到及时通过改
4、变供电的频率调节电机转速,使系统加料的瞬时流量跟踪预先设定的流量值;当料斗内的物料少于某一设定量时,通过主控制器PLC发出加料指令,使加料蝶阀1打开,此时称重系统进入体积给料阶段,在此阶段螺旋的转速保持不变.称重计量和体积给料阶段循环交替进行.如果螺旋的转速过高,可以打开粉料压实机构,通过提高物料的密度来降低螺旋运转的速度.该系统可以用于输送粉末状的松散物料,整个运转系统可以做成密闭式.图1减重法配料型螺旋计量秤原理图1,加料螵阀2,加料管3,软连接4,锥形料斗盏5,锥形料斗6,传感器支撑座7,传感器8,料斗连接法兰9,螺旋简体连接法兰10,粉料压实机构II输送螺旋主轴12,螺旋简体13,轴承
5、座14,出料连接法兰15,信号接收器16主控锚器PLCl7,A/D模块18,D/A模块19,变频器20,轴承座21,主拖运电机及减速箱22,压料拖运电机及减速箱23,信号转换发送器1.2系统测控时序系统测控时序图如图2所示.系统在料位最低点时,控制输出装料生成指令,装料阀接受打开指令后打开,系统进入体积给料期.经过一个时间延迟后,装料阀全部打开,并发出装料阀全开反馈信号给控制系统,经过一个设定的时间延迟后,硫化空气打开,系统进入快速加料阶段.当物料加到时,称重系统检测到料斗满料信号而输出装料阀关闭指令,装料阀接受指令开始关闭,系统运行到点时,装料阀全关闭,并输出蝶阀关闭信号,到此系统装料过程结
6、束,进入出料阶段.经过一段稳定时间后系统运行到点,此时体积给料结束,系统进入到t计i与澳l试技术)mTs年第32誊第9期重量给料阶段,测量和控制周期开始,持续到给定的下一个料位最低时,系统又发出装料控制的指令.以此循环交替进行给料作业.系统加料周期,同时装料和出料出料周期,系统只有出料体积测量方式,此时出料量只是速度控制重量测量方式,测量和控制的阶段体积给幸斗重量给料加料阀抒加料阎关篓藿/QL/.-蝶阀反馈给控制系统的执行指令:横座标代表时问i_一J图2控制系统时序图1,料位最低点2,装料阀全开3,硫化空气阀打开4,料位最高点5,装料阀全关6,重量给料开始7,加料阀打开8,加科阀关闭9,阀全开
7、反馈l0,阀全关反馈2控制系统组成由于该系统控制对象多,参数多,工作条件恶劣,且要求具有一定的管理功能,为提高系统的可靠性,便于维护,拟采用以可编程控制器为核心,以触摸屏计算机作为图3控制系统组成框图交互界面,配以各种输入输出专用模块和专用信号调理电路组成一个完整的控制系统.图3为电控系统框图.2.1变频调速系统本系统选用v/F控制的变频器,在这个系统中,主电机采用了变频器驱动.考虑到系统的负载情况和控制的需要,我们选用了三菱公司的FR一5405.5KCH的变频器.其输出额定功率为9.1KVA,适应的电机为5.5KW.控制方式为柔性PWM(V/F控制).运行频率的输出控制由模拟量进行(05)V
8、,此模拟量值由PLC的2D/A模块给定.2.2可编程控制器PID控制是比例积分微分控制的简称,是一种负反馈控制.本系统利用PLC的控制计算能力取代模拟调节器,直接通过数字运算,使被调量保持在给定值.2.3其他功能检测模块(1)EDA9033模块:EDA9033模块是一智能型电参数数据采集模块;可测量三相三线制或三相四线制电路中的三相电流,电压的真有效值,功率,功率因数和电度数.其输人为三相电压(O一500)V,三相电流(O20)A,输出为RS一485或RS一232数字信号.(2)FX2N一485一BD特殊功能模块:EDA9033模块是一智能型电参数数据采集模块,其输出的485信号不能直接被PL
9、C接收,而PLC的FX2N一485一BD特殊功能模块就可以完成此项工作.由于485BD没有缓冲内存,所以数据的接收和发送通过由PLC的RS指令所确定的数据寄存器实现.(3)FX2N一2D/A功能模块:PLC按编制的程序经过运算后将当前的给料流量传给PID控制器,通过PID控制器的比例,积分,微分处理后得到一个系统认为合适的数字控制量,在本系统中该数字量不能直接去控制变频器,所以系统选用了PLC的扩展功能模块FX2N一2D/A,将数字信号转换成对应的模拟量电压(O5)v输出,以此模拟量控制变频器的输出频率,从而达到控制电机运行的目的.(4)FX2N一4A/D功能模块:由变频器将电机转速信号以电压
10、的形式(010)V输出模拟量,再经A/D转换后,方可输入PLC处理.本系统采用FX2N一4A/D转换模块,该模块是可编程控制器的扩展模块.3触摸屏触摸屏的基本原理是用手指或其它物体触摸安装在显示器前端的触摸屏时,所触摸的位置(以坐标形式)由触摸屏控制器检测,并通过接口(如RS一232串行口)送到CPU.从而确定输入的信息.根据电子配料称系统的功能,触摸屏5个主画面,它们之间的关系如图4所示,箭头表示控制流向.另外还有一个输入键盘画面,相关的报警画面和操作窗口作为系统运行中的共用资源.朱莉:连续累计诗i装i微机控截系统设计固图4系统界面图中BASEl是系统进人的窗口,由这一操作的界面可知整个控制
11、操作分为三大部分.顾名思义下一步就是系统按正常的步骤进行相关的操作;设备相关参数作为系统设计中设备状况所决定的有关参数,通常由设备或工艺人员进行调整;而控制相关参数是为控制工程技术人员对系统进行参数调整方便而提供的功能,该类参数调整好后通常不需要再次进行调整.4结束语本文介绍的连续累计计量装置以液晶触摸屏为人机界面,以PLC及相关的功能模块为控制中枢,以螺旋输送等为物料的推进器,配以相关的执行驱动器件,使系统可自动运行,配料精度达到0.5%级的配料系统.目前该装置已在化工领域应用,运行状况良好.参考文献1胡建平,郑昌华,贾勾兆,五志泉编.螺旋输送机,斗式提升机和振动输送机.机械工业出版社.19
12、91.12.2】杨天怡.方卫宁等编着.机械控制计算机,重庆flJ版社,1997.12.3张立勋.盂庆鑫,张今瑜.机电一体化系统设计.哈尔滨工程大学出版社,1997.9.4王祥德.工厂自动化的关键技术一可编程控制器.微计算机信息,1995.6.5刘国繁.Pc微机与Hc通信的一种实现方法.电气自动化.202.5.6郑志民.配料控制器在饲料工业中的应用.自动化仪表.2002.2.7代洁,郝国生,王程远等.触摸屏和眦在造纸机械控制系统中的应用.机电工程.2002.3.作者简介:朱莉,女,助理实验师.工作单位:衢州学院(筹)信电系.通讯地址:324006浙江省衢州市烂柯山.收稿时间:20050717(上
13、接第32页)后,用手把测量室锁杆拨到关闭位置上.(5)在主菜单READY里,按”MEASURE”(测量)键,样品含硫量测定开始.(6)第1次测量完成后,继续进行第2次测量第5次(此前已设定为5次).(7)测量完成后,发出”B,t,”B”声.测量值被打印出来.程序回到主菜单”READY”中.即可打印输出测量结果(保留4位有效数字),表明此原油样品含硫量为0.7038%.6与”国标”石英管式加热炉法测定原油含硫率的实验数据比较(m/m%)序石英管式炉(%)x荧光定硫仪(%)序石英错式炉(%)x荧光定硫仪(%)7结论和建议(1)从上表实验结果数据看,表明管式加热炉法与x射线荧光光谱法结果一致或相近,
14、也说明此SLFA一20型x射线定硫仪的测量原理和过程符合科学法则.(2)X荧光射线定硫仪初次设定测量条件和相应的校正曲线后,以后硫含量测定过程操作非常方便和快捷,1测量时间仅是管式加热炉法用时的左右.(3)标准样品的正确保存与配置,对SLFA一20型x荧光射线定硫仪的校正有明显的影响.(4)实际表明,在大型商品原油交接站库配备此型成分分析仪表,对监测高,低含硫原油,实现分输分储,优质优价,具有重要意义.(5)操作和维护过程中,严格按照有关安全注意事项,避免放射性污染,长期影响,危害健康.作者简介:刘建国,男,工程师.工作单位:中国石油化工股份公司管道储运分公司科技处.通讯地址:221008江苏省徐州市翟山管道储运公司科技处.张华,中国石油化工股份公司管道储运分公司概预算管理r心(徐州221008).收稿时间.20050314
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