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      機(jī)械廠配料混合機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計

      發(fā)布時間:2021-04-15 16:19:55 |來源:網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載

      本文介紹了機(jī)械廠一個配料混合機(jī)自動控制系統(tǒng)的設(shè)計,上位機(jī)采用PC機(jī),下位機(jī)采用SIMATICs7—200的可編程控制器,描述了系統(tǒng)的硬件組成、軟件設(shè)計和上下位機(jī)實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)的通訊方法.在實(shí)際生產(chǎn)中,該自動控制系統(tǒng)可以提高配料精度、產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率,可以消除誤操作、實(shí)現(xiàn)混合機(jī)的升級換代.

      目前國內(nèi)的各類混合機(jī)的配料和上料,均是采用簡單配料稱重儀表控制加人工操作方式進(jìn)行的.由于配料混合的精度和速度與產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量直接相關(guān),人工操作的配料速度較慢,而且操作不當(dāng)容易造成產(chǎn)品的大量報廢.隨著計算機(jī)控制技術(shù)的日趨完善和普及,自動配料混合機(jī)上料配料過程實(shí)現(xiàn)計算機(jī)控制是必然的趨勢.我們目前所研制的自動控制裝置能實(shí)現(xiàn)配料的量比設(shè)定、流量的自動計量和自動控制,實(shí)現(xiàn)參數(shù)的在線修改和生產(chǎn)過程各參數(shù)的自動記錄與打印,達(dá)到自動、穩(wěn)定、高效配料的目的.消除了誤操作的可能性,實(shí)現(xiàn)了混合機(jī)的升級換代.

      1,湖和控制系統(tǒng)的組成
      本混合系統(tǒng)的控制對象DSH雙螺旋錐形混合機(jī)是機(jī)械廠生產(chǎn)的一種高效粉粒體混合設(shè)備,廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥、化工、醫(yī)藥、涂料、染料、顏料、食品、冶金、建材等行業(yè)的粉料混合.在混合機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)行過程中,配料、下料和混合為并發(fā)過程.它采用模擬式稱重傳感器和稱重顯示儀作為檢測變換設(shè)備,對筒體內(nèi)物料總量的變化進(jìn)行實(shí)時檢測,并送到下位機(jī)的可編程控制器PLC中,PLC采用SIMATICS7—200.由PLC將它與上位機(jī)PC傳送過來的設(shè)定值相比較,根據(jù)PLC中的控制算法所求得的控制輸出量,通過交流變頻裝置分別控制各原料包喂料器電機(jī)的啟停和轉(zhuǎn)速,達(dá)到自動、穩(wěn)定、精確配料的目的.

      自動混合系統(tǒng)的軟件部分由用VB語言編制的上位機(jī)監(jiān)控軟件和用PLC語言編制的下位機(jī)控制軟件組成,監(jiān)控軟件包括模擬運(yùn)行顯示、配方設(shè)置、參數(shù)調(diào)整、生產(chǎn)記錄統(tǒng)計打印、故障報表等七個操作界面.主要功能如下:

      (1)實(shí)時監(jiān)控混合機(jī)的工作狀態(tài)、動畫模擬現(xiàn)場工作情況;(2)向下位機(jī)發(fā)送命令參數(shù),啟?;旌蠙C(jī),設(shè)置自動或手動操作模式;(3)實(shí)時監(jiān)控混合機(jī)工作狀況,故障報警,保存故障信息、日期、時間等以供分析;(4)設(shè)置配料配比參數(shù),可保存多個配方,可在線修改、打印配比參數(shù);(5)設(shè)置和存儲系統(tǒng)的工作參數(shù);(6)實(shí)時記錄系統(tǒng)生產(chǎn)過程有關(guān)參數(shù),可供操作人員查找某一時間段的生產(chǎn)記錄;(7)可生成生產(chǎn)記錄報表,統(tǒng)計各班次的生產(chǎn)狀況.

      配料軟件包包括以下幾個模塊:(1)接收、顯示模塊,(2)故障監(jiān)測與處理模塊,(3)發(fā)送參數(shù)模塊,(4)設(shè)置配方及配料參數(shù)模塊,(5)生產(chǎn)過程的記錄與統(tǒng)計模塊.

      配料混合機(jī)控制軟件以PLC編程軟件為平臺,包括初始化、啟動、停止、數(shù)據(jù)處理等七個子程序及接收數(shù)據(jù)等三個中斷服務(wù)程序,其主要功能是:(1)接收從稱重儀及上位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理,(2)能進(jìn)行手動及自動的操作與切換,(3)根據(jù)現(xiàn)場稱重及系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)啟動和停止操作,(4)稱重數(shù)據(jù)應(yīng)滿足實(shí)時性.

      2,混合機(jī)上位機(jī)軟件的功能
      2.1,接受、顯示模塊

      該模塊使用VB通訊口的OnComm()事件,接受從下位機(jī)(PLC)發(fā)送過來的20個字節(jié)通訊數(shù)據(jù),這2O個字節(jié)數(shù)據(jù)的格式為:第1字節(jié)為起始字符02H,第2、3、4字節(jié)為秤重儀傳來的數(shù)值的小數(shù)點(diǎn)位置及單位,第5至10字節(jié)為系統(tǒng)毛重,第11至16字節(jié)為系統(tǒng)皮重,第17至19字節(jié)表示系統(tǒng)狀態(tài)(具體格式見表1),第20字節(jié)為終止符0DH.在OnComm()事件中取出下位機(jī)控制的稱重儀凈重與皮重,分析出系統(tǒng)各物料的實(shí)際稱重及當(dāng)前系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài),在相應(yīng)的文本框中顯示.同時,動畫模擬系統(tǒng)的工作現(xiàn)場.

      2.2,故障監(jiān)測與處理模塊

      通過監(jiān)測系統(tǒng)的凈重和運(yùn)行狀態(tài),可以分析出系統(tǒng)當(dāng)前可能的故障.可能發(fā)生的故障及系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)見表1.

      可能發(fā)生的故障及系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)
      表l,可能發(fā)生的故障及系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)

      若發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)可能出現(xiàn)故障,應(yīng)立即在操作界面中顯示相關(guān)的故障信息,并詢問是否立即停止系統(tǒng)的運(yùn)行.若應(yīng)答“是”,向下位機(jī)發(fā)送停止命令;否則,忽略此故障信息,系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行.同時保存此故障信息的內(nèi)容及發(fā)生時間等,生成故障表格以便查詢.

      2.3,發(fā)送參數(shù)模塊

      上位機(jī)(PC)向下位機(jī)(PIC)發(fā)送的參數(shù)包括系統(tǒng)的命令參數(shù)(如運(yùn)行、停止、自動、手動等)及系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)(如三種物料的給定稱量、三種物料的慢加值、三種物料的提前量、批次、混合機(jī)的攪拌時間、允許偏差值、三根螺桿的延時時間、包裝給定值、包裝出料的延時時間及包裝提前量供18個).為使通訊準(zhǔn)確及時,發(fā)送數(shù)據(jù)設(shè)置為20個字節(jié),其中第1字節(jié)為起始位,第2字節(jié)為二進(jìn)制數(shù),末位為1表示啟動系統(tǒng)運(yùn)行,倒數(shù)第二位為1表示停止系統(tǒng)運(yùn)行.第3字節(jié)表示系統(tǒng)運(yùn)行為自動方式還是手動方式,若為0表示系統(tǒng)自動,否則表示手動.第4字節(jié)至第19字節(jié)格式見表2所示.第20字節(jié)為終止符0DH.

      第4至第l9字節(jié)的格式
      表2,第4至第l9字節(jié)的格式

      為使通訊端口不至于過分繁忙,保證通訊的準(zhǔn)確性,將發(fā)送數(shù)據(jù)分成發(fā)送命令數(shù)據(jù)及發(fā)送參數(shù)數(shù)據(jù)兩類.在按命令按鈕時發(fā)送命令參數(shù)數(shù)據(jù),在進(jìn)入系統(tǒng)程序時先發(fā)送當(dāng)前的系統(tǒng)參數(shù)值,若系統(tǒng)的相應(yīng)參數(shù)更改,再發(fā)送新的系統(tǒng)參數(shù).這樣,在傳輸通道中,將大部分時間留作PLC傳輸給PC數(shù)據(jù)的時間,只有在程序啟動、更改參數(shù)及按命令按扭時,才有數(shù)據(jù)從PC傳送給PIC,這樣就可減少由于數(shù)據(jù)傳輸沖突而造成的誤操作.

      2.4,設(shè)置配方及配料參數(shù)模塊

      此模塊主要是對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作,通過編程實(shí)現(xiàn)對配方數(shù)據(jù)庫及配料參數(shù)數(shù)據(jù)庫的增加、刪除、編輯、保存、打印并檢查是否有錯誤輸入等.在錯誤數(shù)值輸入及出現(xiàn)相同配方號時出示錯誤信息框.配方數(shù)據(jù)表格包括配方號,1、2、3物料的給定稱量,三種物料的給定稱量和,給定稱量單位、操作員、操作日期進(jìn)行定量稱重配料.

      2.5,生產(chǎn)過程的記錄與統(tǒng)計模塊

      記錄生產(chǎn)過程在工業(yè)生產(chǎn)中十分必要,它對規(guī)劃生產(chǎn)規(guī)模,提高生產(chǎn)效率提供了基本數(shù)據(jù).在一次作業(yè)中,要記錄操作員、操作配方號、操作的起止時間、配料日期等.生產(chǎn)記錄不得隨意添加、更改和刪除.還可按年份、月份、季度、半年、日期、班次、操作員等進(jìn)行查詢,并打印出相應(yīng)結(jié)果.生產(chǎn)記錄的統(tǒng)計可統(tǒng)計出各班次的生產(chǎn)狀況,可按年份、月份、季度、半年、日期、班次、操作員等進(jìn)行查詢,并打印某一班次生產(chǎn)的某一物料或某一配方總的配料數(shù).

      3,通訊功能的實(shí)現(xiàn)
      通訊是SIMATICS7—200的一個重要功能,它為用戶提供了靈活的通訊功能.集成在S7200中的點(diǎn)對點(diǎn)接口(PPI)中,可用普通的雙絞線作波特率為9600bps的數(shù)據(jù)通訊,或利用公司的PC/PPI電纜,將S7—200CPU與計算機(jī)或稱重顯示儀通過RS232口連接起來組成PC/PPI網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對點(diǎn)通訊.如果在一個網(wǎng)絡(luò)有多于1個以上的主機(jī),則可在編程計算機(jī)或由公司提供的編程設(shè)備中插入一塊多點(diǎn)接口卡(MPI).由于該卡本身具有RS232/RS485信號電平轉(zhuǎn)換器,因此可使用一般的電纜連接.
      4,結(jié)束語
      本項(xiàng)目是與機(jī)械廠共同合作研制DSH雙螺旋錐形混合機(jī)的自動配料控制系統(tǒng),現(xiàn)已與DSH雙螺旋錐形混合機(jī)配套成產(chǎn)品銷售.此控制系統(tǒng)略加修改后,同樣可應(yīng)用于其他種類的配料混合機(jī).從用戶的運(yùn)行結(jié)果來看,本系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、配料精度較高、操作簡單方便、功能完善等優(yōu)點(diǎn).使用本系統(tǒng)不僅可以提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短工藝流程、降低生產(chǎn)成本,而且可以改善勞動條件,提高勞動生產(chǎn)率.

       

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