【doc】 連續(xù)累計計量裝置微機控制系統(tǒng)設計

1、連續(xù)累計計量裝置微機控制系統(tǒng)設計朱莉:連續(xù)累計計|裝l綴機控剖系統(tǒng)設計連續(xù)累計計量裝置微機控制系統(tǒng)設計designoftheadduptoinsuccessionmicrocomputer-controlledgeneraldispensingmaterialsystem朱莉(衢州學院(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)物料的減少量進行計量的,以減重稱為主的.配料精度達到o.5%級.關鍵詞:配料裝置;減重計量;微機控制系統(tǒng)在冶金輕紡煤炭食品飼料等生產(chǎn)領域中,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,累計準確度只能達到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)物料的減少量進行計量的,以減重稱為主.配料精度達到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到設計要求,而且硬件也較復雜,為此設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,其基本結構原理如圖l所示.當系統(tǒng)運行時,錐形料斗5內(nèi)的粉料連續(xù)進入給料主螺旋l1,旋轉的螺旋推動粉料向出料口前進,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換發(fā)送器23,經(jīng)轉換的信號遠傳給信號接收器l5并轉換成主控制器plc可接收的信號,經(jīng)主控制器與給定的物料設定流量進行比較處理后發(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速控制信號給變頻器10,從而達到及時通過改

4、變供電的頻率調(diào)節(jié)電機轉速,使系統(tǒng)加料的瞬時流量跟蹤預先設定的流量值;當料斗內(nèi)的物料少于某一設定量時,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)進入體積給料階段,在此階段螺旋的轉速保持不變.稱重計量和體積給料階段循環(huán)交替進行.如果螺旋的轉速過高,可以打開粉料壓實機構,通過提高物料的密度來降低螺旋運轉的速度.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,粉料壓實機構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,主拖運電機及減速箱22,壓料拖運電機及減速箱23,信號轉換發(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)過一個設定的時間延遲后,硫化空氣打開,系統(tǒng)進入快速加料階段.當物料加到時,稱重系統(tǒng)檢測到料斗滿料信號而輸出裝料閥關閉指令,裝料閥接受指令開始關閉,系統(tǒng)運行到點時,裝料閥全關閉,并輸出蝶閥關閉信號,到此系統(tǒng)裝料過程結

6、束,進入出料階段.經(jīng)過一段穩(wěn)定時間后系統(tǒng)運行到點,此時體積給料結束,系統(tǒng)進入到t計i與澳l試技術)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簍藿/ql/.-蝶閥反饋給控制系統(tǒng)的執(zhí)行指令:橫座標代表時問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6,重量給料開始7,加料閥打開8,加科閥關閉9,閥全開

7、反饋l0,閥全關反饋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,擬采用以可編程控制器為核心,以觸摸屏計算機作為圖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,主電機采用了變頻器驅動.考慮到系統(tǒng)的負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,適應的電機為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的擴展功能模塊fx2n一2d/a,將數(shù)字信號轉換成對應的模擬量電壓(o5)v輸出,以此模擬量控制變頻器的輸出頻率,從而達到控制電機運行的目的.(4)fx2n一4a/d功能模塊:由變頻器將電機轉速信號以電壓

10、的形式(010)v輸出模擬量,再經(jīng)a/d轉換后,方可輸入plc處理.本系統(tǒng)采用fx2n一4a/d轉換模塊,該模塊是可編程控制器的擴展模塊.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時,所觸摸的位置(以坐標形式)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微機控截系統(tǒng)設計固圖4系統(tǒng)界面圖中basel是系統(tǒng)進人的窗口,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)按正常的步驟進行相關的操作;設備相關參數(shù)作為系統(tǒng)設計中設備狀況所決定的有關參數(shù),通常由設備或工藝人員進行調(diào)整;而控制相關參數(shù)是為控制工程技術人員對系統(tǒng)進行參數(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行調(diào)整.4結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界面,以plc及相關的功能模塊為控制中樞,以螺旋輸送等為物料的推進器,配以相關的執(zhí)行驅動器件,使系統(tǒng)可自動運行,配料精度達到0.5%級的配料系統(tǒng).目前該裝置已在化工領域應用,運行狀況良好.參考文獻1胡建平,鄭昌華,賈勾兆,五志泉編.螺旋輸送機,斗式提升機和振動輸送機.機械工業(yè)出版社.19

12、91.12.2】楊天怡.方衛(wèi)寧等編著.機械控制計算機,重慶flj版社,1997.12.3張立勛.盂慶鑫,張今瑜.機電一體化系統(tǒng)設計.哈爾濱工程大學出版社,1997.9.4王祥德.工廠自動化的關鍵技術一可編程控制器.微計算機信息,1995.6.5劉國繁.pc微機與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)中的應用.自動化儀表.2002.2.7代潔,郝國生,王程遠等.觸摸屏和眥在造紙機械控制系統(tǒng)中的應用.機電工程.2002.3.作者簡介:朱莉,女,助理實驗師.工作單位:衢州學院(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)進行第2次測量第5次(此前已設定為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”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結論和建議(1)從上表實驗結果數(shù)據(jù)看,表明管式加熱爐法與x射線熒光光譜法結果一致或相近,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法則.(2)x熒光射線定硫儀初次設定測量條件和相應的校正曲線后,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)標準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