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本文主要介紹了應(yīng)用于藥芯焊絲自動(dòng)配粉生產(chǎn)線的粉體配料系統(tǒng)的硬件組成、控制原理、程序設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了滿足藥芯焊絲生產(chǎn)要求的高精度快速自動(dòng)化粉料配制。

藥芯粉料配制是藥芯焊絲生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對藥芯焊絲產(chǎn)品質(zhì)量和性能有重要影響。實(shí)現(xiàn)藥芯焊絲配粉系統(tǒng)的自動(dòng)化，不僅可以提高配粉速度和精度，而且可以大大降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低生產(chǎn)成本，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)也有利于企業(yè)技術(shù)信息的保密工作。為此，天津三英焊業(yè)有限公司結(jié)合藥芯焊絲生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，與天津大學(xué)合作研制了 藥芯焊絲自動(dòng)配粉生產(chǎn)線。

1藥芯焊絲自動(dòng)配粉生產(chǎn)線的組成

藥芯焊絲藥粉的配制工藝流程如下：(1)預(yù)混粉配制一預(yù)混粉混合一烘干一預(yù)混粉入倉；(2)金屬粉篩分一金屬粉入倉；(3)成品粉配制一成品粉混合一烘干一交付下一工序。根據(jù)配粉工藝流程，藥芯焊絲自動(dòng)配粉生產(chǎn)線由藥粉料倉、螺旋給料機(jī)、稱量料斗、復(fù)核料斗和粉體配料系統(tǒng)組成，料倉下方對應(yīng)稱量料斗，為了防止漏稱錯(cuò)稱，并確保稱量精度，在稱量料斗下設(shè)置復(fù)核料斗，對每次稱量的粉料進(jìn)行重量復(fù)核。每個(gè)稱量料斗及復(fù)核料斗上都配有3個(gè)稱重傳感器。傳感器沿料斗徑向安裝并經(jīng)接線盒將重量信號送至稱重儀表。復(fù)核料斗由自行小車帶動(dòng)，復(fù)核料斗同時(shí)起到了集料斗的作用。

為了減少投資，降低成本，充分利用現(xiàn)有車間和設(shè)備，將預(yù)混粉配制和成品粉配制安排在同一生產(chǎn)線上，前面12個(gè)料倉供預(yù)混粉配制使用，后面12個(gè)料倉供成品粉配制使用?？梢苑謩e配制預(yù)混粉和成品粉。

2藥芯焊絲自動(dòng)粉體配料系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

藥芯焊絲自動(dòng)粉體配料系統(tǒng)由上位機(jī)、可編程控制器(PLC)、稱重配料儀表、行程開關(guān)、變頻器、溫度傳感器等組成。配粉開始時(shí)，小車到達(dá)指定稱量料斗下方，變頻器控制螺旋給料機(jī)雙速給料，稱量儀表將傳感器采集的質(zhì)量信號輸出至PLC，到達(dá)設(shè)定質(zhì)量值后，稱量料斗的卸料閘門打開，將所配粉料卸到復(fù)核料斗。若卸下的藥粉質(zhì)量值在規(guī)定范圍內(nèi)，則進(jìn)行下一粉料的配制，否則停機(jī)報(bào)警。當(dāng)所選配方中全部粉料均已配制完畢，復(fù)核料斗閘門打開，將配好的粉料卸出，送至混粉機(jī)，開始下一周期的配粉流程。稱量過程中，小車的位置由行程開關(guān)控制。由于部分粉料需加熱除濕，因此這些料倉上有加熱保溫電路，溫度傳感器按一定時(shí)間間隔采集溫度信號并送至PLC，由PLC控制使料倉溫度保持在預(yù)定范圍。

在藥芯焊絲生產(chǎn)過程中，需經(jīng)常根據(jù)用戶的特定要求調(diào)整粉料配方，并且在這些配方最終確定前需要進(jìn)行大量的配粉樣品試驗(yàn)，也就是說，在藥芯焊絲自動(dòng)配粉生產(chǎn)線上還需要有完善的手動(dòng)配粉功能，才能方便的對各種粉料進(jìn)行配制試驗(yàn)，為此，設(shè)計(jì)了手動(dòng)控制面板。

在正常情況下，上位機(jī)作為主機(jī)，發(fā)送各種命令，存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)。通過PLC控制配粉流程，在需要進(jìn)行配粉樣品試驗(yàn)時(shí)由手動(dòng)控制面板完成配粉流程的控制。上位機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)也可以由控制面板上的各手動(dòng)按鈕作應(yīng)急控制，控制面板上的按鈕與上位機(jī)能實(shí)現(xiàn)相同的控制功能。

3，藥芯焊絲自動(dòng)粉體配料系統(tǒng)工作原理

上位機(jī)作為主機(jī)控制時(shí)，首先選擇是預(yù)混粉配制還是成品粉配制，然后進(jìn)行配方選擇，按下啟動(dòng)按鈕后配粉生產(chǎn)線自動(dòng)完成配粉工作，并將配粉數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在上位機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)表打印。在手動(dòng)控制面板控制時(shí)，除選擇預(yù)混粉配制還是成品粉配制外還應(yīng)選擇工作方式：手動(dòng)、單步運(yùn)行、單周期運(yùn)行、自動(dòng)及回原點(diǎn)。如果系統(tǒng)已經(jīng)在初始位置，則可以按啟動(dòng)按鈕開始配粉；若系統(tǒng)開始不在初始位置，則應(yīng)首先選擇回原點(diǎn)工作方式，按回原點(diǎn)啟動(dòng)按鈕，小車將返回原點(diǎn)位置。因?yàn)橄到y(tǒng)既可以配制預(yù)混粉，又可以配制成品粉，因而系統(tǒng)的原點(diǎn)也有兩個(gè)，預(yù)混粉配制時(shí)原點(diǎn)是位置0，成品粉配制時(shí)原點(diǎn)是位 置6。

在預(yù)混粉制備過程中，小車從位置0開始前進(jìn)，分別在位置1，2，3，4，5，6(不同配方在某些位置不需配料)處配料，然后進(jìn)至位置14卸料，所配粉料卸清后，根據(jù)命令選擇返回0位置或6位置，以便開始下一輪的預(yù)混粉配制或成品粉配制。

在成品粉配制過程中，小車從位置6開始前進(jìn)，分別在位置6，7，8，9，10，11，12，13等處配料(不同配方在某些位置不需配料)，然后進(jìn)至位置14卸料，所配粉料卸清后，根據(jù)命令選擇返回0位置或6位置，以便開始下一輪的預(yù)混粉配制或成品粉配制。

小車預(yù)混粉配制與成品分配制定位控制信號和配粉完成后卸料位置控制信號由固定在小車上的行程開關(guān)發(fā)出，并用調(diào)節(jié)擋鐵位置的方法來保證小車上的復(fù)核料斗與稱量料斗相對位置的準(zhǔn)確性。

4藥芯焊絲自動(dòng)粉體配料系統(tǒng)的軟件編制

4．1上位機(jī)程序

上位機(jī)主要實(shí)現(xiàn)配粉系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，由人機(jī)界面、數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)接口等3個(gè)程序模塊組成。

藥芯焊絲自動(dòng)粉體配料系統(tǒng)的人機(jī)界面包括以下窗口：(1)主界面：顯示系統(tǒng)版本號、密碼，并包括配方管理、預(yù)混粉配制、成品粉配制幾個(gè)選項(xiàng)，分別進(jìn)不同窗口。

(2)配方管理界面：當(dāng)選擇主界面的“配方管理”后進(jìn)入，該窗口實(shí)現(xiàn)以下功能：添加新配方、修改原配方、配方打印。

(3)預(yù)混粉配制界面：動(dòng)態(tài)顯示預(yù)混粉配制流程。

(4)成品粉配制界面：動(dòng)態(tài)顯示成品粉配制流程。預(yù)混粉配制界面和成品粉配制界面有以下按鈕供流程操作與界面切換：報(bào)表顯示、報(bào)警顯示、實(shí)時(shí)趨勢、連續(xù)生 產(chǎn)、單周期生產(chǎn)、啟動(dòng)、停止。

(5)報(bào)表顯示界面：與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫相連，顯示每次配粉數(shù)據(jù)，并能統(tǒng)計(jì)班、日、月配粉報(bào)表數(shù)據(jù)。

(6)報(bào)警窗口：顯示當(dāng)前尚未處理的以及已經(jīng)處理的各種故障報(bào)警。

(7)趨勢窗口：實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前配粉過程中粉料質(zhì)量變化趨勢，通過質(zhì)量曲線的變化可以直觀地看到系統(tǒng)工作情況。

數(shù)據(jù)管理模塊由實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫組成，負(fù)責(zé)接收由稱重儀表、溫度傳感器、行程開關(guān)等傳來的各種數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)數(shù)據(jù)庫還負(fù)責(zé)有關(guān)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)，報(bào)表的形成，質(zhì)量趨勢的變化以及過程報(bào)警的控制，數(shù)據(jù)庫通過人機(jī)界面把這些過程信息提供給操作人員，是整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的核心。

系統(tǒng)接口模塊是上位機(jī)與PLC的接口，主要完成對PLC的監(jiān)控，從PLC讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，將來自人機(jī)界面和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的各種控制命令寫入PLC。

4．2PLC控制程序

PLC接收由上位機(jī)傳來的配方數(shù)據(jù)和控制指令，根據(jù)各輸入信號的狀態(tài)及儀表數(shù)據(jù)來控制配粉設(shè)備的進(jìn)程，并對各種異常狀態(tài)做出相應(yīng)報(bào)警和處理。

PLC的控制程序主要有以下兩部分：

(1)主控程序模塊：在上位機(jī)控制時(shí)，該模塊程序控制PLC從上位機(jī)取得配方數(shù)據(jù)，完成配方中所需要的各種粉料的配制，并將配粉數(shù)據(jù)返回上位機(jī)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，以便上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和報(bào)表打印。在手動(dòng)控制面板控制時(shí)，PLC按接收到的按鈕信號控制配粉流程。

(2)單種粉料自動(dòng)稱量程序模塊：該稱重模塊由雙速給料控制算法實(shí)現(xiàn)對單種粉料稱量過程的控制，保證各粉料質(zhì)量配比的精確性。設(shè)粉料給定質(zhì)量值為，當(dāng)落下粉料實(shí)測質(zhì)量小于90％時(shí)，由螺旋給料機(jī)快速給料，以保證配粉速度，當(dāng)落下粉料實(shí)測質(zhì)量大于90％時(shí)，由快速給料改為慢速給料，以保證精度并避免產(chǎn)生超調(diào)，因?yàn)橛新洳畹挠绊?，?dāng)實(shí)測質(zhì)量值等于一s時(shí)停止給料，s為終止給料提前量。

5結(jié)論

該自動(dòng)粉體配料系統(tǒng)將應(yīng)用于藥芯焊絲自動(dòng)配粉生產(chǎn)線，對提高配粉精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，改善生產(chǎn)環(huán)境，保障藥芯焊絲產(chǎn)品的質(zhì)量有重要作用。該控制系統(tǒng)還可應(yīng)用于其他類似稱重配料生產(chǎn)線，有較強(qiáng)的推廣價(jià)值。

 

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