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本文介紹了重慶某水泥廠的水泥磨配料系統(tǒng)基于可編程控制器進(jìn)行改造設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的稱重配料精度。
在水泥生產(chǎn)工藝中，水泥磨的配料是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。我廠9臺(tái)(Φ2.2m×11m)水泥磨全部實(shí)現(xiàn)微機(jī)配料后，經(jīng)過一段時(shí)間的使用，取得了較好效果，但也發(fā)現(xiàn)這種用8085微處理器控制的配料系統(tǒng)設(shè)計(jì)還存在以下不足之處。
　　(1)由于采用8085、8155民用級(jí)芯片，可靠性不高，在這種粉塵環(huán)境之中很容易損壞，常常出現(xiàn)不配料或顯示出錯(cuò)等故障。
　　(2)由采用撥盤設(shè)定比例，撥盤使用一段時(shí)間后易壞，常常出現(xiàn)SO3不合格。
　　(3)微機(jī)配料系統(tǒng)本身抗干擾性較差，由于受廠內(nèi)的設(shè)備起停、電網(wǎng)電壓波動(dòng)等干擾，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)計(jì)數(shù)出錯(cuò)，配料順序出錯(cuò)等故障。
　　(4)由于軟件設(shè)計(jì)本身存在的缺陷，時(shí)而會(huì)出現(xiàn)關(guān)門后長時(shí)間不配料或配料中途出現(xiàn)死機(jī)。由于軟件采用匯編語言程序設(shè)計(jì)，一般維護(hù)人員無法現(xiàn)場(chǎng)修改程序。
　　針對(duì)以上問題，我們采用可編程控制器PLC替換8085微處理器，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行了改造。
1　系統(tǒng)工藝簡介
　　此配料系統(tǒng)采用的是靜態(tài)斗式配料秤。所采用的工作方式為間斷配料，連續(xù)入磨。一斗料為800kg，由三種物料組成：熟料(>70%)、混合材(<20%)、石膏(<10%)。由于熟料占的比例最大，分2次配料。 　
2　配料系統(tǒng)改造方案
　　(1)用FX2系統(tǒng)PLC主機(jī)替換原8085微處理器；
　　(2)采用FX系列專用A/D模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；
　　(3)用FX-30DU數(shù)據(jù)傳輸單元取代原LED顯示；
　　(4)改撥盤設(shè)定修改比例為FX-30DU按鍵修改；
　　(5)采用FX-ADP通訊模塊實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，使每班產(chǎn)量、細(xì)度、SO3合格率等指標(biāo)定時(shí)、自動(dòng)地打印出來，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理的自動(dòng)化。
3　PLC的配置
　　采用日本某公司的一臺(tái)FX2-32MR主機(jī)和一個(gè)FX-4AD模塊，一臺(tái)FX-30DU數(shù)據(jù)傳輸稱重顯示器，一個(gè)手持編程器，以及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)毫伏放大器和一個(gè)RS232ADP通訊接口模塊。該主機(jī)基本輸入點(diǎn)編號(hào)為X000-X007，X010-X 017，共16個(gè)點(diǎn)，輸出繼電器編號(hào)為Y000-Y007，Y010-Y017共16個(gè)點(diǎn)。把配料系統(tǒng)所有的開關(guān)信號(hào)與PLC機(jī)輸入端按照一定規(guī)律連接起來，便構(gòu)成PLC機(jī)的通道分配圖。此圖也是PLC機(jī)的外部圖，它的輸出通道可直接驅(qū)動(dòng)電鈴、指示燈、繼電器等負(fù)載?！?br /> 4　軟件設(shè)計(jì)
　　明確了配料工藝流程對(duì)控制系統(tǒng)的要求后可進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。
　　(1)A/D轉(zhuǎn)換模塊的初始化設(shè)置
　　主要考慮的是數(shù)字分辨率的問題，即提高分辨率，實(shí)現(xiàn)較高的測(cè)量精度。要求對(duì)測(cè)量儀表的電性能進(jìn)行調(diào)整，然后配之以合適的A/D模數(shù)初始化參數(shù)。
　　(2)重量標(biāo)定處理
將物理上空斗重量視為零點(diǎn)，標(biāo)定重量為b，標(biāo)定取得測(cè)量比特率(斜率)ε：
則測(cè)量值W=Δb×ε
(3)零點(diǎn)自動(dòng)調(diào)整
　　由于秤體的塵埃堆積和其它因素，原來作為測(cè)量的電氣零點(diǎn)有時(shí)要產(chǎn)生一些小范圍的波動(dòng)，零點(diǎn)的漂移，一方面使顯示不直觀(顯示的不是凈重)，另一方面若采用電氣調(diào)零，將使測(cè)量斜率發(fā)生變化，導(dǎo)致誤差增加，通過軟件的自動(dòng)調(diào)零，可以較理想地解決這個(gè)問題。
　　(4)配料比例的修改和自動(dòng)傳遞
　　比例的修改是通過FX-30DU顯示單元上的按鍵進(jìn)行的，通常只送入石膏和混合材的比例，熟料比例通過百分比自動(dòng)算出，這種修改可隨時(shí)進(jìn)行，但不影響當(dāng)前配料過程的比例，只有等下一配料周期來到，計(jì)量斗門關(guān)上后由到位信號(hào)的控制，使新的配料比例自動(dòng)送入程序進(jìn)行運(yùn)算。
　　(5)配料精度控制
　　為了簡化控制手段，配料下料的電磁振動(dòng)給料機(jī)僅采用開停控制，這樣配料值就有一個(gè)慣性沖量，考慮到每一臺(tái)振動(dòng)機(jī)慣性沖量在電氣調(diào)定后可基本保持不變，因此本系統(tǒng)采用上一次配料值和理論目標(biāo)值的差值得到本次配料目標(biāo)值的方法，實(shí)現(xiàn)了配料精度的控制。
　　實(shí)際運(yùn)行表明，這種控制非常有效，配料精度誤差可控制在1%以內(nèi)。
　　(6)配料過程的控制
　　配料過程采用狀態(tài)控制，使用S520～S526，這7個(gè)狀態(tài)依次為：S520(開門)，S521(停止)，S522(關(guān)門)，S523(第一次配料)，S524(配混合材)，S525(第二次配熟料)，S526(配石膏)。　
(7)報(bào)警處理和暫停功能
　　為了滿足生產(chǎn)操作的要求和檢修的方便，本系統(tǒng)設(shè)置了6種報(bào)警信號(hào)：零點(diǎn)偏低、比例出錯(cuò)、入磨喂料慢、熟料配料慢、混合材配料慢及石膏配料慢。一旦有這6種異常情況出現(xiàn)，系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)，這時(shí)把開關(guān)撥至?xí)和?，通過程序中的“主控”指令使系統(tǒng)工作停止在某一狀態(tài)，當(dāng)故障排除后，再撥回暫停開關(guān)，系統(tǒng)恢復(fù)正常。
　　(8)人機(jī)界面的設(shè)置和操作
　　人機(jī)界面是通過顯示單元FX-30DU實(shí)現(xiàn)的，通過“0”，“1”，“2”三個(gè)按鍵就可實(shí)現(xiàn)三個(gè)畫面的切換，三個(gè)畫面的內(nèi)容包括：時(shí)鐘、日期顯示，瞬時(shí)值及瞬時(shí)值動(dòng)態(tài)棒圖顯示，配料比例顯示，各配料量累計(jì)顯示，運(yùn)時(shí)、SO3檢測(cè)指標(biāo)及細(xì)度檢測(cè)指標(biāo)等顯示，除了比例、運(yùn)時(shí)、SO3和細(xì)度檢測(cè)值可修改外，其它都進(jìn)行了鎖定。
　　(9)網(wǎng)絡(luò)通訊
　　本系統(tǒng)采用FX-ADP通訊模塊實(shí)現(xiàn)PLC與上位機(jī)聯(lián)網(wǎng)，通過與上位機(jī)的聯(lián)網(wǎng)可進(jìn)入各種管理網(wǎng)絡(luò)，在每個(gè)網(wǎng)絡(luò)終端都可實(shí)時(shí)監(jiān)視或查詢磨機(jī)的臺(tái)產(chǎn)、配料比例等工藝狀況，并可隨時(shí)打印出所需的各種報(bào)表，實(shí)現(xiàn)磨機(jī)配料系統(tǒng)的現(xiàn)代化管理。　　
5　結(jié)束語
　　水泥磨配料系統(tǒng)采用PLC控制，實(shí)際證明該配料控制系統(tǒng)充分發(fā)揮了PLC軟件的優(yōu)勢(shì)，完全滿足工藝要求，控制功能強(qiáng)，控制線路標(biāo)準(zhǔn)化，維修容易，編程簡單，現(xiàn)場(chǎng)修改程序方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，大大優(yōu)于原8085微處理器控制系統(tǒng)的使用效果。

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