El principio de funcionamiento del sistema de dosificación automático del sistema de dosificación.
El control de flujo constante del sistema de dosificación automática adopta ajuste PID, y el control de medición de flujo es una combinación de desviación de medición y regulación de velocidad de conversión de frecuencia. Con base en el flujo del proceso del sistema, se introducen el método de control de flujo y el proceso de control del sistema del sistema de procesamiento por lotes, y se describe la selección del PLC y la configuración del hardware, la configuración de parámetros y el proceso de diseño del software en el control de conversión de frecuencia del sistema de procesamiento por lotes del PLC. en detalle.
El sistema de dosificación automático es un proceso muy importante en el proceso de producción de plantas de química fina. La calidad del proceso de dosificación juega un papel decisivo en la calidad de todo el producto. El proceso de control automático de lotes es un sistema de múltiples entradas y múltiples salidas. Cada línea de producción de transporte por lotes está estrictamente coordinada y controlada, y el nivel de material y el caudal se monitorean y ajustan de manera oportuna y precisa. El sistema consta de un controlador programable y una báscula de cinta electrónica para formar una red de control por computadora de dos niveles, que conecta instrumentos de campo, computadoras de control, PLC, convertidores de frecuencia y otros equipos de procesamiento rápido y altamente inteligentes a través de un bus de campo. En el proceso de producción por lotes automático, los materiales principales y los materiales auxiliares se mezclan en una cierta proporción, y la báscula de cinta electrónica completa la medición de los materiales transportados por la cinta transportadora. El PLC es el principal responsable del control en tiempo real del equipo de transporte y los procesos de pesaje, y completa la detección, visualización y alarma de fallas del sistema y, al mismo tiempo, envía señales al convertidor de frecuencia para ajustar la velocidad de la cinta transportadora.
El componente de software del sistema de dosificación: la parte de software del sistema de dosificación convencional es un sistema operativo informático visual diseñado y desarrollado para monitorear y automatizar la dosificación en la sección de dosificación. Tiene las características de operación simple y conveniente, gran confiabilidad, interfaz amigable hombre-máquina y funciones completas. Puede ser ampliamente utilizado en industrias de alimentos, granos, farmacéutica, metalúrgica, química y otras que requieren procesamiento por lotes automático por computadora. nivel de informatización inteligente: la computadora host tiene la función de administración de la biblioteca de fórmulas; el software de informes inteligentes proporciona una gran cantidad de información para la administración de la producción, como la lista de resultados de ingredientes, la lista de consumo de materias primas, la lista de volúmenes de producción, el registro de resultados de uso de fórmulas, etc. Puede producir informes de clase, informes diarios, informes mensuales y otros informes basados en tiempo, fórmulas, etc. Informe anual y otras funciones estadísticas y de impresión. Al mismo tiempo, se proporcionan dos componentes de informes definidos por el usuario: uno es para utilizar Crystal Reports para el diseño secundario y el otro es para integrar datos sin problemas en informes EXCEL. Además, el sistema puede interactuar con otros sistemas de gestión para cumplir con los requisitos de análisis de datos en profundidad. El host almacena parámetros como la cantidad acumulada, la proporción y la hora de inicio y finalización de cada ejecución para facilitar la consulta. La parte del software del sistema de procesamiento por lotes puede completar automáticamente el proceso de procesamiento por lotes del sistema y la pantalla de la computadora muestra el sistema de procesamiento por lotes (flujo de trabajo) en tiempo real. El software es fácil de operar y la pantalla es realista. También tiene las siguientes características: el software de la computadora superior establece la contraseña de operación y la protección de modificación de contraseña de parámetros importantes, y el usuario logra una administración jerárquica, la autoridad del personal se puede definir arbitrariamente.
El hardware central del sistema de procesamiento por lotes está hecho de material importado o. Productos nacionales de alta calidad. El instrumento de control utiliza un instrumento de control de pesaje de alta calidad, que tiene alta precisión y alta confiabilidad, una fuerte capacidad antiinterferencias y otras características. El sensor utiliza un módulo de pesaje de alta precisión. de instalar y fácil de mantener, lo que proporciona una garantía confiable para la estabilidad a largo plazo del sistema. Por lo tanto, nuestro sistema de procesamiento por lotes tiene alta precisión, velocidad rápida y buena estabilidad, y un alto grado de automatización. 1. La composición del sistema de procesamiento por lotes automático
El sistema de procesamiento por lotes automático consta de 5 líneas de procesamiento por lotes con báscula de cinta electrónica, numeradas 1#, 2# y 3#, 4#, 5#, entre las cuales 1. #~4# son un grupo, 1# es la báscula de material principal y las otras tres son básculas de material auxiliar. Cuando no es necesario agregar materiales auxiliares, la báscula electrónica 5# funciona sola para transportar el material principal. dos funciones: flujo constante y control de proporción. Para un control de flujo constante, la báscula de cinta electrónica ajusta automáticamente la velocidad de la cinta de acuerdo con la cantidad de material en la cinta para cumplir con los requisitos de flujo establecidos según el proceso del sistema de báscula principal (1#). Análisis, el flujo del proceso se muestra en la Figura 1.
Después de encender el sistema de dosificación automática, el motor de transmisión por correa comienza a girar y el microprocesador controla la velocidad del motor de acuerdo con la operación actual. en la tolva cae en el área de cierre Después de ser transportado por la cinta al área de pesaje, el material en la cinta es pesado por la báscula de cinta electrónica que emite una señal de voltaje de acuerdo con la fuerza ejercida sobre él, que es. amplificado por el transmisor y genera un voltaje de medición proporcional al peso del material. La señal de nivel se envía a la interfaz de la computadora host y se convierte en una señal de flujo después del muestreo. computadora host Al mismo tiempo, la señal de flujo se envía a la interfaz PLC para comunicarse con varios ingredientes establecidos por la computadora host. Se comparan los valores fijos y luego se realiza la operación de ajuste y se envía el valor de control. al inversor para cambiar el valor de salida del inversor, cambiando así la velocidad del motor de accionamiento.
Ajuste la cantidad dada para que sea igual al valor establecido para completar el proceso de procesamiento por lotes automático.
El caudal es la cantidad de material que pasa a través de la cinta en un período de tiempo determinado. La báscula de cinta electrónica mide el caudal instantáneo, mientras que la computadora central mide el caudal establecido. Hay una desviación entre los dos en la medición en tiempo real. En el control de flujo real, se utiliza la regulación PID, que es la más utilizada en el control industrial. Según la desviación del flujo, la cantidad de control se calcula utilizando la proporción, la integral y el diferencial para el control. (error) de la cantidad de control está disponible en el dominio del tiempo. La fórmula se expresa de la siguiente manera:
En la fórmula, e(t) representa el error y la entrada del controlador, u(t) es el controlador. salida, kp es el coeficiente proporcional, Ti es la constante de tiempo integral y Td es la constante de tiempo diferencial. La Figura 2 es el diagrama de estructura de ajuste de circuito cerrado PID de flujo del sistema. Cuando el proceso de producción se ajusta automáticamente, el caudal total y los parámetros de proporción del material principal y auxiliar se configuran a través de la computadora host de acuerdo con los requisitos del proceso de producción según la medición del flujo de los componentes del material principal, y los materiales auxiliares restantes se dopan de acuerdo. a la proporción de la fórmula. El control de medición de flujo es una combinación de desviación de medición y regulación de velocidad de conversión de frecuencia. Tiene las ventajas de una estructura simple, buena estabilidad, operación confiable y ajuste conveniente.
Cuando el sistema de dosificación automática comience a funcionar, inicie la línea de producción de dosificación. Primero, se inicializa el programa del sistema, se establece la proporción de ingredientes a través de la computadora central o la pantalla táctil y se verifica la presencia de materiales en la tolva. Si no hay material, alimente el material a la tolva, inicie la línea de producción por lotes, pese y mida en tiempo real con la báscula de cinta electrónica, y la CPU calcula el caudal en tiempo real y el caudal acumulado. Si hay una desviación entre el caudal establecido y el caudal real, el regulador compara la desviación entre el valor establecido y el caudal real de acuerdo con los requisitos de control del sistema y cambia la señal de salida mediante el ajuste PID para controlar el convertidor de frecuencia. para ajustar la velocidad del motor de transporte, logrando así un control de flujo constante. Todos los materiales auxiliares se mezclan y miden al mismo tiempo según la proporción y se añaden según la fórmula y los requisitos del proceso. El flujo de control del programa principal del sistema es como se muestra en la figura:
En el sistema de procesamiento por lotes automático), las básculas de material principal y auxiliar son controladas en dos niveles por el controlador programable (PLC) y el host. computadora. Ahora tomemos como ejemplo el análisis de control PLC de cuatro básculas de correa electrónicas 1# a 4#. Cada báscula de correa electrónica tiene un motor de transmisión por correa, dos sensores de nivel de material, un sensor de velocidad, un sensor de pesaje y un convertidor de frecuencia. los objetos controlados. El arranque y la parada del motor están controlados por el valor de conmutación. La señal de salida digital del PLC se utiliza como señal de entrada del terminal de control del convertidor de frecuencia. El convertidor de frecuencia modula y emite pulsos de alta frecuencia al motor de transmisión por correa. El sensor de nivel de material detecta si hay material en la tolva y el sensor de velocidad mide la velocidad de rotación del motor. El sistema requiere 8 señales de entrada digitales, 25 señales de entrada de conmutación y 24 señales de salida de conmutación. El número total de puntos de E/S es 57. El número y tipo de puntos de E/S se muestran en la Tabla 1.
El SIMATICS7-/300 de la empresa es un pequeño sistema PLC modular, y varios módulos individuales se pueden combinar ampliamente para formar sistemas con diferentes requisitos.
Según el número de puntos de E/S de los objetos controlados del sistema y los requisitos del proceso, la velocidad de escaneo, la función de autodiagnóstico y otras consideraciones, la CPU315-2DP del PLC de la serie S7-300 de la empresa SIEMENS fue seleccionada. CPU315-2DP es la única plantilla de CPU con interfaz SINECL2-DP de bus de campo (PROFIBUS). Tiene 48 KB de RAM y 80 KB de memoria de carga. La capacidad de almacenamiento de carga se puede ampliar mediante una tarjeta de memoria hasta un máximo de 512 KB. hasta un máximo de 1024 puntos digitales o 128 puntos analógicos. Seleccione un módulo de entrada digital SM321 de CC de 32 puntos y de 16 puntos y un módulo de salida de relé SM322 de 32 puntos según los puntos de E/S contados.
3.2 Selección del inversor y configuración de funciones
Mitsubishi proporciona parámetros técnicos para combinar el inversor de la serie FR-A540 con los motores estándar de la empresa. Usando el motor estándar de Mitsubishi, la potencia nominal de la cinta transportadora 1# es 2.2KW, la potencia nominal de la cinta transportadora 2~4# es 0.4KW, el voltaje nominal es 380V, la corriente nominal es 5A, la velocidad de rotación es 1420r/min , y el rango de ajuste de velocidad es 120~1200r/min. El inversor Mitsubishi FR-A540 tiene su propia función de ajuste PID. Realiza el control PID de acuerdo con los requisitos del proceso de producción del sistema de procesamiento por lotes automático. Algunos parámetros que deben detectarse y configurarse son los siguientes:
① Pr. .1=50 Hz, Pr.2= 5 Hz, Pr.18=120 Hz de este sistema permanece sin cambios.
② Pr.19=9999, igual que el voltaje de la fuente de alimentación
③ Pr.7=2s, tiempo de aceleración (valor de configuración de fábrica inferior a 7,5K: 5s, 0~3600s /0~ 360s)
Pr.8=2s, tiempo de desaceleración (valor de configuración de fábrica inferior a 7,5K: 5s, 0~3600s/0~360s)
④ Pr.9 es determinado por la decisión de clasificación del motor
⑤ Pr.14=0, adecuado para carga de par constante
⑥ Pr.79=3, modo de operación combinado externo/PU
⑦ Pr.183=8, realice el interruptor RT = interruptor REX
⑧ Pr.128, Pr.129, Pr.130, Pr.131, Pr.132, Pr.133, Pr.134 se ajustan de acuerdo con los requisitos de PID en el sitio a configurar.
STEP7 es el lenguaje de programación utilizado por el PLC de la serie S7-300 de Siemens. Es un lenguaje que puede ejecutarse en un microordenador de uso general y programarse en el entorno WINDOWS. A través del software de programación STEP7, no solo puede ser muy conveniente usar diagramas de escalera y listas de declaraciones para la programación fuera de línea, y pueden enviarse directamente a la memoria del PLC para su ejecución a través de un cable adaptador, sino también durante la depuración y ejecución, cada elemento en El programa también se puede monitorear en línea. El estado de encendido y apagado de los puntos de entrada y salida o de estado, e incluso la modificación en línea de los valores de las variables en el programa, también brindan una gran comodidad al trabajo de depuración.
STEP7 divide el programa de usuario en bloques de diferentes tipos. Los bloques de programa se dividen en dos categorías: bloques de sistema y bloques de usuario. Los bloques de usuario incluyen: OB=bloque de organización, FB=bloque de función, FC=función, DB=bloque de datos. El programa principal se puede colocar en un "bloque de organización" (OB) y el subprograma en un "bloque de función" (FB o FC).
En este sistema, la tarea principal del PLC es aceptar la entrada de señales de interruptores externos (botones, contactos de relé) y señales digitales generadas por sensores, determinar el estado actual del sistema y señales de salida para controlar contactores. , Relés, válvulas solenoides y otros dispositivos para completar las tareas de control correspondientes. Además, otra tarea importante es aceptar los comandos de control de la computadora industrial (computadora principal) para el control automático de lotes.
El programa de procesamiento por lotes automático tiene siete "bloques", incluidos OB1 y FC1 a FC6. OB1 es el programa principal A través de 6 declaraciones de llamada "CALL", se llaman secuencialmente módulos funcionales como FC1 a FC6 para lograr el propósito de organizar todo el programa. La distribución de tareas de los seis bloques de funciones en el programa es la siguiente:
FCl es responsable de iniciar el sistema y configurar el modo de funcionamiento; FC2 es responsable de detener el sistema
FC3 es responsable de la bomba dosificadora y del control de dosificación de la bomba dosificadora; FC4 es responsable del control de manejo de fallas y accidentes; FC5 es responsable de controlar el convertidor de frecuencia; FC6 es responsable del control de visualización de la luz indicadora; .
5. Conclusión
El PLC ha reemplazado la transmisión mecánica tradicional y los enormes aparatos de control, logrando un control eléctrico automatizado. A través de la regulación de la velocidad de conversión de frecuencia del motor de la correa, se puede ahorrar energía y mejorar la precisión del procesamiento por lotes.
El punto de innovación de este artículo es: el sistema de procesamiento por lotes automático adopta un esquema de control PLC, que tiene las ventajas de funciones potentes, conveniencia y flexibilidad, alta confiabilidad, bajo costo y fácil mantenimiento. la precisión del procesamiento por lotes y facilita la medición de microcomputadoras. Realiza la gestión de producción basada en red a través de un control centralizado y ha logrado buenos beneficios económicos a través de la producción y el uso. El beneficio económico de este proyecto es de 200.000 yuanes.