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

1、連續(xù)累計計量裝置微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計朱莉:連續(xù)累計計|裝l綴機(jī)控剖系統(tǒng)設(shè)計連續(xù)累計計量裝置微機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計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)計量精度低,瞬時物料流量波動大,系統(tǒng)復(fù)雜等缺點.本文介紹的計量裝置的計量過程是對料斗內(nèi)物料的減少量進(jìn)行計量的,以減重稱為主的.配料精度達(dá)到o.5%級.關(guān)鍵詞:配料裝置;減重計量;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出的給料上的速度有較大的滯后,瞬時流量很難達(dá)到要求.核子皮帶稱是最近幾年才發(fā)展起來的計量和配料稱,累計準(zhǔn)確度只能達(dá)到l%,而且核子稱是通過射線檢測料量,射線對人和環(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)累計計量裝置的計量過程是對料斗內(nèi)物料的減少量進(jìn)行計量的,以減重稱為主.配料精度達(dá)到0.5%級.l單螺旋減重式連續(xù)累計式穩(wěn)流量系統(tǒng)1.1單螺旋減重式連續(xù)累計穩(wěn)流量系統(tǒng)工作原理重力式電子皮帶稱,核子皮帶稱

3、,螺旋電子稱不僅測量精度很難達(dá)到設(shè)計要求,而且硬件也較復(fù)雜,為此設(shè)計了單螺旋減重式連續(xù)累計穩(wěn)流量系統(tǒng),這也是國外粉料連續(xù)計量系統(tǒng)目前常采用的計量方式,其基本結(jié)構(gòu)原理如圖l所示.當(dāng)系統(tǒng)運行時,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,稱重傳感器檢測出物料的變化并輸出與重量信號一致的電量信號給信號轉(zhuǎn)換發(fā)送器23,經(jīng)轉(zhuǎn)換的信號遠(yuǎn)傳給信號接收器l5并轉(zhuǎn)換成主控制器plc可接收的信號,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)出所需的控制信號給d/a模塊l8,通過此模塊將所需的轉(zhuǎn)速控制信號給變頻器10,從而達(dá)到及時通過改

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,通過主控制器plc發(fā)出加料指令,使加料蝶閥1打開,此時稱重系統(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,可以打開粉料壓實機(jī)構(gòu),通過提高物料的密度來降低螺旋運轉(zhuǎn)的速度.該系統(tǒng)可以用于輸送粉末狀的松散物料,整個運轉(zhuǎn)系統(tǒng)可以做成密閉式.圖1減重法配料型螺旋計量秤原理圖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,螺旋簡體連接法蘭10,粉料壓實機(jī)構(gòu)ii輸送螺旋主軸12,螺旋簡體13,軸承

5、座14,出料連接法蘭15,信號接收器16主控錨器plcl7,a/d模塊18,d/a模塊19,變頻器20,軸承座21,主拖運電機(jī)及減速箱22,壓料拖運電機(jī)及減速箱23,信號轉(zhuǎn)換發(fā)送器1.2系統(tǒng)測控時序系統(tǒng)測控時序圖如圖2所示.系統(tǒng)在料位最低點時,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)過一個時間延遲后,裝料閥全部打開,并發(fā)出裝料閥全開反饋信號給控制系統(tǒng),經(jīng)過一個設(shè)定的時間延遲后,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,稱重系統(tǒng)檢測到料斗滿料信號而輸出裝料閥關(guān)閉指令,裝料閥接受指令開始關(guān)閉,系統(tǒng)運行到點時,裝料閥全關(guān)閉,并輸出蝶閥關(guān)閉信號,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)定時間后系統(tǒng)運行到點,此時體積給料結(jié)束,系統(tǒng)進(jìn)入到t計i與澳l試技術(shù))mts年第32謄第9期重量給料階段,測量和控制周期開始,持續(xù)到給定的下一個料位最低時,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,同時裝料和出料出料周期,系統(tǒng)只有出料體積測量方式,此時出料量只是速度控制重量測量方式,測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)代表時問i_一j圖2控制系統(tǒng)時序圖1,料位最低點2,裝料閥全開3,硫化空氣閥打開4,料位最高點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調(diào)理電路組成一個完整的控制系統(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,在這個系統(tǒng)中,主電機(jī)采用了變頻器驅(qū)動.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稱,是一種負(fù)反饋控制.本系統(tǒng)利用plc的控制計算能力取代模擬調(diào)節(jié)器,直接通過數(shù)字運算,使被調(diào)量保持在給定值.2.3其他功能檢測模塊(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.(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)寄存器實現(xiàn).(3)fx2n一2d/a功能模塊:plc按編制的程序經(jīng)過運算后將當(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)字信號轉(zhuǎn)換成對應(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,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.另外還有一個輸入鍵盤畫面,相關(guān)的報警畫面和操作窗口作為系統(tǒng)運行中的共用資源.朱莉:連續(xù)累計詩i裝i微機(jī)控截系統(tǒng)設(shè)計固圖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)累計計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)動器件,使系統(tǒng)可自動運行,配料精度達(dá)到0.5%級的配料系統(tǒng).目前該裝置已在化工領(lǐng)域應(yīng)用,運行狀況良好.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.哈爾濱工程大學(xué)出版社,1997.9.4王祥德.工廠自動化的關(guān)鍵技術(shù)一可編程控制器.微計算機(jī)信息,1995.6.5劉國繁.pc微機(jī)與hc通信的一種實現(xiàn)方法.電氣自動化.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.作者簡介:朱莉,女,助理實驗師.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.收稿時間:20050717(上

13、接第32頁)后,用手把測量室鎖桿撥到關(guān)閉位置上.(5)在主菜單ready里,按”measure”(測量)鍵,樣品含硫量測定開始.(6)第1次測量完成后,繼續(xù)進(jìn)行第2次測量第5次(此前已設(shè)定為5次).(7)測量完成后,發(fā)出”b,t,”b”聲.測量值被打印出來.程序回到主菜單”ready”中.即可打印輸出測量結(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定原油含硫率的實驗數(shù)據(jù)比較(m/m%)序石英管式爐(%)x熒光定硫儀(%)序石英錯式爐(%)x熒光定硫儀(%)7結(jié)論和建議(1)從上表實驗結(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)定測量條件和相應(yīng)的校正曲線后,以后硫含量測定過程操作非常方便和快捷,1測量時間僅是管式加熱爐法用時的左右.(3)標(biāo)準(zhǔn)樣品的正確保存與配置,對slfa一20型x熒光射線定硫儀的校正有明顯的影響.(4)實際表明,在大型