【doc】 連續(xù)累計(jì)計(jì)量裝置微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、連續(xù)累計(jì)計(jì)量裝置微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)朱莉:連續(xù)累計(jì)計(jì)|裝l綴機(jī)控剖系統(tǒng)設(shè)計(jì)連續(xù)累計(jì)計(jì)量裝置微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)designoftheadduptoinsuccessionmicrocomputer-controlledgeneraldispensingmaterialsystem朱莉(衢州學(xué)院(籌)信電系,浙江衢州324006)摘要:目前所使用的配料系統(tǒng)計(jì)量精度低,瞬時(shí)物料流量波動(dòng)大,系統(tǒng)復(fù)雜等缺點(diǎn).本文介紹的計(jì)量裝置的計(jì)量過程是對(duì)料斗內(nèi)物料的減少量進(jìn)行計(jì)量的,以減重稱為主的.配料精度達(dá)到o.5%級(jí).關(guān)鍵詞:配料裝置;減重計(jì)量;微機(jī)控制系統(tǒng)在冶金輕紡煤炭食品飼料等生產(chǎn)領(lǐng)域中,各種原料之間的配比精度對(duì)生

2、產(chǎn)過程的穩(wěn)定和產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)量有重要的影響.高精度的配料依靠有效的控制系統(tǒng).目前所使用的配料系統(tǒng)計(jì)量稱主要有重力式電子皮帶稱,核子皮帶稱,螺旋電子稱.重力式電子皮帶稱和螺旋電子稱測(cè)出的給料上的速度有較大的滯后,瞬時(shí)流量很難達(dá)到要求.核子皮帶稱是最近幾年才發(fā)展起來的計(jì)量和配料稱,累計(jì)準(zhǔn)確度只能達(dá)到l%,而且核子稱是通過射線檢測(cè)料量,射線對(duì)人和環(huán)境有害,因此核子稱在一些生產(chǎn)領(lǐng)域不能使用.而我們采用的連續(xù)累計(jì)計(jì)量裝置的計(jì)量過程是對(duì)料斗內(nèi)物料的減少量進(jìn)行計(jì)量的,以減重稱為主.配料精度達(dá)到0.5%級(jí).l單螺旋減重式連續(xù)累計(jì)式穩(wěn)流量系統(tǒng)1.1單螺旋減重式連續(xù)累計(jì)穩(wěn)流量系統(tǒng)工作原理重力式電子皮帶稱,核子皮帶稱

3、,螺旋電子稱不僅測(cè)量精度很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求,而且硬件也較復(fù)雜,為此設(shè)計(jì)了單螺旋減重式連續(xù)累計(jì)穩(wěn)流量系統(tǒng),這也是國外粉料連續(xù)計(jì)量系統(tǒng)目前常采用的計(jì)量方式,其基本結(jié)構(gòu)原理如圖l所示.當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),錐形料斗5內(nèi)的粉料連續(xù)進(jìn)入給料主螺旋l1,旋轉(zhuǎn)的螺旋推動(dòng)粉料向出料口前進(jìn),連續(xù)在出料口排出,這樣料斗內(nèi)的粉料將連續(xù)的減少,稱重傳感器檢測(cè)出物料的變化并輸出與重量信號(hào)一致的電量信號(hào)給信號(hào)轉(zhuǎn)換發(fā)送器23,經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號(hào)遠(yuǎn)傳給信號(hào)接收器l5并轉(zhuǎn)換成主控制器plc可接收的信號(hào),經(jīng)主控制器與給定的物料設(shè)定流量進(jìn)行比較處理后發(fā)出所需的控制信號(hào)給d/a模塊l8,通過此模塊將所需的轉(zhuǎn)速控制信號(hào)給變頻器10,從而達(dá)到及時(shí)通過改

4、變供電的頻率調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速,使系統(tǒng)加料的瞬時(shí)流量跟蹤預(yù)先設(shè)定的流量值;當(dāng)料斗內(nèi)的物料少于某一設(shè)定量時(shí),通過主控制器plc發(fā)出加料指令,使加料蝶閥1打開,此時(shí)稱重系統(tǒng)進(jìn)入體積給料階段,在此階段螺旋的轉(zhuǎn)速保持不變.稱重計(jì)量和體積給料階段循環(huán)交替進(jìn)行.如果螺旋的轉(zhuǎn)速過高,可以打開粉料壓實(shí)機(jī)構(gòu),通過提高物料的密度來降低螺旋運(yùn)轉(zhuǎn)的速度.該系統(tǒng)可以用于輸送粉末狀的松散物料,整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以做成密閉式.圖1減重法配料型螺旋計(jì)量秤原理圖1,加料螵閥2,加料管3,軟連接4,錐形料斗盞5,錐形料斗6,傳感器支撐座7,傳感器8,料斗連接法蘭9,螺旋簡(jiǎn)體連接法蘭10,粉料壓實(shí)機(jī)構(gòu)ii輸送螺旋主軸12,螺旋簡(jiǎn)體13,軸承

5、座14,出料連接法蘭15,信號(hào)接收器16主控錨器plcl7,a/d模塊18,d/a模塊19,變頻器20,軸承座21,主拖運(yùn)電機(jī)及減速箱22,壓料拖運(yùn)電機(jī)及減速箱23,信號(hào)轉(zhuǎn)換發(fā)送器1.2系統(tǒng)測(cè)控時(shí)序系統(tǒng)測(cè)控時(shí)序圖如圖2所示.系統(tǒng)在料位最低點(diǎn)時(shí),控制輸出裝料生成指令,裝料閥接受打開指令后打開,系統(tǒng)進(jìn)入體積給料期.經(jīng)過一個(gè)時(shí)間延遲后,裝料閥全部打開,并發(fā)出裝料閥全開反饋信號(hào)給控制系統(tǒng),經(jīng)過一個(gè)設(shè)定的時(shí)間延遲后,硫化空氣打開,系統(tǒng)進(jìn)入快速加料階段.當(dāng)物料加到時(shí),稱重系統(tǒng)檢測(cè)到料斗滿料信號(hào)而輸出裝料閥關(guān)閉指令,裝料閥接受指令開始關(guān)閉,系統(tǒng)運(yùn)行到點(diǎn)時(shí),裝料閥全關(guān)閉,并輸出蝶閥關(guān)閉信號(hào),到此系統(tǒng)裝料過程結(jié)

6、束,進(jìn)入出料階段.經(jīng)過一段穩(wěn)定時(shí)間后系統(tǒng)運(yùn)行到點(diǎn),此時(shí)體積給料結(jié)束,系統(tǒng)進(jìn)入到t計(jì)i與澳l試技術(shù))mts年第32謄第9期重量給料階段,測(cè)量和控制周期開始,持續(xù)到給定的下一個(gè)料位最低時(shí),系統(tǒng)又發(fā)出裝料控制的指令.以此循環(huán)交替進(jìn)行給料作業(yè).系統(tǒng)加料周期,同時(shí)裝料和出料出料周期,系統(tǒng)只有出料體積測(cè)量方式,此時(shí)出料量只是速度控制重量測(cè)量方式,測(cè)量和控制的階段體積給幸斗重量給料加料閥抒加料閻關(guān)簍藿/ql/.-蝶閥反饋給控制系統(tǒng)的執(zhí)行指令:橫座標(biāo)代表時(shí)問i_一j圖2控制系統(tǒng)時(shí)序圖1,料位最低點(diǎn)2,裝料閥全開3,硫化空氣閥打開4,料位最高點(diǎn)5,裝料閥全關(guān)6,重量給料開始7,加料閥打開8,加科閥關(guān)閉9,閥全開

7、反饋l0,閥全關(guān)反饋2控制系統(tǒng)組成由于該系統(tǒng)控制對(duì)象多,參數(shù)多,工作條件惡劣,且要求具有一定的管理功能,為提高系統(tǒng)的可靠性,便于維護(hù),擬采用以可編程控制器為核心,以觸摸屏計(jì)算機(jī)作為圖3控制系統(tǒng)組成框圖交互界面,配以各種輸入輸出專用模塊和專用信號(hào)調(diào)理電路組成一個(gè)完整的控制系統(tǒng).圖3為電控系統(tǒng)框圖.2.1變頻調(diào)速系統(tǒng)本系統(tǒng)選用v/f控制的變頻器,在這個(gè)系統(tǒng)中,主電機(jī)采用了變頻器驅(qū)動(dòng).考慮到系統(tǒng)的負(fù)載情況和控制的需要,我們選用了三菱公司的fr一5405.5kch的變頻器.其輸出額定功率為9.1kva,適應(yīng)的電機(jī)為5.5kw.控制方式為柔性pwm(v/f控制).運(yùn)行頻率的輸出控制由模擬量進(jìn)行(05)v

8、,此模擬量值由plc的2d/a模塊給定.2.2可編程控制器pid控制是比例積分微分控制的簡(jiǎn)稱,是一種負(fù)反饋控制.本系統(tǒng)利用plc的控制計(jì)算能力取代模擬調(diào)節(jié)器,直接通過數(shù)字運(yùn)算,使被調(diào)量保持在給定值.2.3其他功能檢測(cè)模塊(1)eda9033模塊:eda9033模塊是一智能型電參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊;可測(cè)量三相三線制或三相四線制電路中的三相電流,電壓的真有效值,功率,功率因數(shù)和電度數(shù).其輸人為三相電壓(o一500)v,三相電流(o20)a,輸出為rs一485或rs一232數(shù)字信號(hào).(2)fx2n一485一bd特殊功能模塊:eda9033模塊是一智能型電參數(shù)數(shù)據(jù)采集模塊,其輸出的485信號(hào)不能直接被pl

9、c接收,而plc的fx2n一485一bd特殊功能模塊就可以完成此項(xiàng)工作.由于485bd沒有緩沖內(nèi)存,所以數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送通過由plc的rs指令所確定的數(shù)據(jù)寄存器實(shí)現(xiàn).(3)fx2n一2d/a功能模塊:plc按編制的程序經(jīng)過運(yùn)算后將當(dāng)前的給料流量傳給pid控制器,通過pid控制器的比例,積分,微分處理后得到一個(gè)系統(tǒng)認(rèn)為合適的數(shù)字控制量,在本系統(tǒng)中該數(shù)字量不能直接去控制變頻器,所以系統(tǒng)選用了plc的擴(kuò)展功能模塊fx2n一2d/a,將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的模擬量電壓(o5)v輸出,以此模擬量控制變頻器的輸出頻率,從而達(dá)到控制電機(jī)運(yùn)行的目的.(4)fx2n一4a/d功能模塊:由變頻器將電機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)以電壓

10、的形式(010)v輸出模擬量,再經(jīng)a/d轉(zhuǎn)換后,方可輸入plc處理.本系統(tǒng)采用fx2n一4a/d轉(zhuǎn)換模塊,該模塊是可編程控制器的擴(kuò)展模塊.3觸摸屏觸摸屏的基本原理是用手指或其它物體觸摸安裝在顯示器前端的觸摸屏?xí)r,所觸摸的位置(以坐標(biāo)形式)由觸摸屏控制器檢測(cè),并通過接口(如rs一232串行口)送到cpu.從而確定輸入的信息.根據(jù)電子配料稱系統(tǒng)的功能,觸摸屏5個(gè)主畫面,它們之間的關(guān)系如圖4所示,箭頭表示控制流向.另外還有一個(gè)輸入鍵盤畫面,相關(guān)的報(bào)警畫面和操作窗口作為系統(tǒng)運(yùn)行中的共用資源.朱莉:連續(xù)累計(jì)詩i裝i微機(jī)控截系統(tǒng)設(shè)計(jì)固圖4系統(tǒng)界面圖中basel是系統(tǒng)進(jìn)人的窗口,由這一操作的界面可知整個(gè)控制

11、操作分為三大部分.顧名思義下一步就是系統(tǒng)按正常的步驟進(jìn)行相關(guān)的操作;設(shè)備相關(guān)參數(shù)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)備狀況所決定的有關(guān)參數(shù),通常由設(shè)備或工藝人員進(jìn)行調(diào)整;而控制相關(guān)參數(shù)是為控制工程技術(shù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整方便而提供的功能,該類參數(shù)調(diào)整好后通常不需要再次進(jìn)行調(diào)整.4結(jié)束語本文介紹的連續(xù)累計(jì)計(jì)量裝置以液晶觸摸屏為人機(jī)界面,以plc及相關(guān)的功能模塊為控制中樞,以螺旋輸送等為物料的推進(jìn)器,配以相關(guān)的執(zhí)行驅(qū)動(dòng)器件,使系統(tǒng)可自動(dòng)運(yùn)行,配料精度達(dá)到0.5%級(jí)的配料系統(tǒng).目前該裝置已在化工領(lǐng)域應(yīng)用,運(yùn)行狀況良好.參考文獻(xiàn)1胡建平,鄭昌華,賈勾兆,五志泉編.螺旋輸送機(jī),斗式提升機(jī)和振動(dòng)輸送機(jī).機(jī)械工業(yè)出版社.19

12、91.12.2】楊天怡.方衛(wèi)寧等編著.機(jī)械控制計(jì)算機(jī),重慶flj版社,1997.12.3張立勛.盂慶鑫,張今瑜.機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì).哈爾濱工程大學(xué)出版社,1997.9.4王祥德.工廠自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)一可編程控制器.微計(jì)算機(jī)信息,1995.6.5劉國繁.pc微機(jī)與hc通信的一種實(shí)現(xiàn)方法.電氣自動(dòng)化.202.5.6鄭志民.配料控制器在飼料工業(yè)中的應(yīng)用.自動(dòng)化儀表.2002.2.7代潔,郝國生,王程遠(yuǎn)等.觸摸屏和眥在造紙機(jī)械控制系統(tǒng)中的應(yīng)用.機(jī)電工程.2002.3.作者簡(jiǎn)介:朱莉,女,助理實(shí)驗(yàn)師.工作單位:衢州學(xué)院(籌)信電系.通訊地址:324006浙江省衢州市爛柯山.收稿時(shí)間:20050717(上

13、接第32頁)后,用手把測(cè)量室鎖桿撥到關(guān)閉位置上.(5)在主菜單ready里,按”measure”(測(cè)量)鍵,樣品含硫量測(cè)定開始.(6)第1次測(cè)量完成后,繼續(xù)進(jìn)行第2次測(cè)量第5次(此前已設(shè)定為5次).(7)測(cè)量完成后,發(fā)出”b,t,”b”聲.測(cè)量值被打印出來.程序回到主菜單”ready”中.即可打印輸出測(cè)量結(jié)果(保留4位有效數(shù)字),表明此原油樣品含硫量為0.7038%.6與”國標(biāo)”石英管式加熱爐法測(cè)定原油含硫率的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較(m/m%)序石英管式爐(%)x熒光定硫儀(%)序石英錯(cuò)式爐(%)x熒光定硫儀(%)7結(jié)論和建議(1)從上表實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)看,表明管式加熱爐法與x射線熒光光譜法結(jié)果一致或相近,也說明此slfa一20型x射線定硫儀的測(cè)量原理和過程符合科學(xué)法則.(2)x熒光射線定硫儀初次設(shè)定測(cè)量條件和相應(yīng)的校正曲線后,以后硫含量測(cè)定過程操作非常方便和快捷,1測(cè)量時(shí)間僅是管式加熱爐法用時(shí)的左右.(3)標(biāo)準(zhǔn)樣品的正確保存與配置,對(duì)slfa一20型x熒光射線定硫儀的校正有明顯的影響.(4)實(shí)際表明,在大型