配料系统运行模式	2020-01-24
称重配料系统随着半导体技术、计算机技术和通信技术的发展，工业控制领域已有翻天覆地的变化。随着我国经济的高速发展和人们节能环保意识的增强，自90年代以来，变频器在工业领域的应用越发普及，行业规模和应用领域迅速扩大。其中包装机械涉及的行业非常广泛，按应用行业分为食品包装机械、医药包装机械、其它包装机械等。PLC亦在不断的发展，正朝着新的技术发展，其中的配料系统PLC便是顺应市场需求而诞生的，且具有很大的发展空间。 配料系统PLC的发展也呈现多元化，国内外均有良好表现：德国赫优讯推出的将现场总线技术和配料系统PLC技术结合的netPLC很有特色；几年前，称重终端国内华中科技大学在EASYCORE1.00核心芯片组中加载了配料系统PLC系统软件，作为硬件平台，开发了多模人通道的配料系统PLC；还有一种发展路径是以开发配料系统PLC与人机界面相结合的硬件/软件一体化为目标的平台，充分利用了CASE工具，电动叉车结合各类嵌入式芯片的开发平台和各种输入/输出通道的硬件电路库，专为机电设备开发客制化、具有ODM性质的专用PLC。 而在我国配料控制系统PLC的发展空间，首先在于它十分有利于发挥自动化行业发展的两大特点：有相当雄厚的为机电设备配套的市场基础，并拥有足够的性价比，以及优的设计开发队伍。我们可以以的成本、较高的质量，并按客制化的要求设计、生产为机电设备配套的配料系统PLC，来代替通用配料系统PLC。 同时，配料系统PLC的硬件、软件、人机界面、通信等各方面的功能设计灵活，易于剪裁，更贴近各种档次的机电设备的要求。嵌入式PLC基于嵌入式配料系统的技术基础，称重仪表拿来就可用。SOC芯片、嵌入式操作系统与符合工EC61131-3编程语言标准的编程环境等优势，使得其在市场上很容易找到。基于PLC的称重给料配料系统是一种用于工农业（如水泥、钢铁、玻璃、煤矿、制药、饲料等行业）自动化称重配料系统的控制系统，通常是由带有自动配料算法软件的计算机（微机）组成，该系统的应用，既可以节省大量的劳动力，提高企业生产效率，而且可以为企业的生产带来巨大的效益。另外，在实际生产与应用中，还可以根据不同物料的配料，定制和设计相应的配料系统，为企业发展提供完善的解决方案，满足企业的发展需求。 而目前的枕式自动配料系统，电动油桶车采用国内的技术生产，汇集了包装机械领域多年经验的精华，该配料系统能够采用各种复合包装膜卷材对块状食品进行包装，十分适合中国广大用户的需要。 随着自动配料系统程度的提高，包装机的操作、维护和日常保养更加方便简单，降低了对操作人员的专业技能要求。产品包装质量的好坏，直接与温度系统、主机转速精度、追踪系统的稳定性能等息息相关。 追踪配料系统是包装机的控制核心，采用正反向双向追踪，进一步提高了追踪精度。配料系统运行后，薄膜标记称重模块不断的在检测薄膜标记（色标），同时机械部分的追踪微动开关检测机械的位置，上述两种信号送至PLC，经程序运算后，由配料系统PLC的输出Y6（正追）、Y12（反追）控制追踪电机的正反追踪，对包装材料在生产过程中出现的误差及时发现同时准确的给予补偿和纠正，避免了包装材料的浪费。检测若在追踪配料系统预定次数后仍不能达到技术要求，可自动停机待检，避免废品的产生。 由于采用了变频调速，大幅减少了链条传动，提高了配料系统运转的稳定性和可靠性，降低了配料系统运转的噪音。保证了该包装机高效、低损耗、自动检测等多功能、全自动的高技术水平。使其既有美丽时尚的外表，又有健康机敏的头脑食品包装机所用传动系统虽然应用功能比较简单，但对传动的动态性能有较高的要求，配料系统要求较快的动态跟随性能和高稳速精度。因此必须考虑变频器的动态技术指标，搬运车选用高性能变频器才能满足要求。 在生产领域中，产品的质量以及生产过程的稳定性与原料的配比精度有着直接的关系，而PLC的称重给料控制系统的设计，不仅可满足其精度要求，而且有利于生产效率的提高和产品质量的提高，从根本上实现企业的效益。因此，对PLC的称重配料系统的设计进行探讨有其重要的价值和意义。基于PLC的称重给料配料系统，其所用到的方法和原理相对简单，而且具有很强的适应性。在设计时，其主要通过模拟调节器来进行，结合相关的数字运算，确定其相关的给定值，具体的计算方法如下： 式中：PVnf为当前滤波输入值；Dn为微分运算值；EVn为当前偏差；EVn-1为前一次偏差；KP为比例常数；Dn-1为上一次微分运算值；SV为设定值；PVn为当前采样值；α为输入滤波常数。根据以上的程序设定，当系统发出指令时，若是输入值PVnf比设定值大时，那么就要通过正作用执行PID算法，反之，则通过反作用执行PID算法。 在工矿企业中经常遇到这样的原料入库配料系统，工艺流程图如图1所示，系统中所用原料分别是粉矿岩、铁粉、石灰石，它们均来自各自的原料堆场；混合料来自预配料系统，混合料实际上是石灰石和粉砂岩按一定比例混合得到的。在实际运行中，粉砂岩、石灰石、铁粉三种原料均由皮带输送机1从各自的堆场送到分叉溜子2，再由可逆皮带机3将物料分别送至4、7、10号料仓中。可逆皮带机正转（向右），且分叉溜子2在右边下料，则石灰石物料送入料仓10中，若可逆皮带机反转（向左），且分叉溜子在左边下料，则粉砂岩或铁粉进入料仓4或7中。混合料单独由皮带机21直接送入混合料仓22中。料仓下设备5、8、23为出料皮带机，该皮带机的转速可调，从而调节入库的喂料量，即调节物料的下料量。出料皮带机下设备6、9、12、24为称重喂料机，称重喂料机的称重信号经质量自动控制系统来调节出料皮带机的转速，从而自动调节入库喂料量及几种喂料量之间的比例。称重喂料机下为入库皮带机25，经过可逆皮带机31，再经回转阀32，物料喂入粉库内。可逆皮带机25正转（向右），使物料喂入粉库，可逆皮带机反转（向左），物料流入装料汽车。正常情况下，喂料输送系统运行时，混合喂料装置21、23、24及铁粉喂料设备1、3、8、9工作。下料皮带机23与称重皮带机24组成闭环系统，保持混合料下料恒定。下料皮带机8与称重皮带机9组成闭环配料系统，保持铁粉下料恒定。物料在分库内混合时，其成分为细度和化学成分合格的生料粉。对生料粉取样化验，若符合要求，则系统稳定运行。若化学成分不满足要求，系统必须调整，偏差较小时，可改变混合料或铁粉的下料量，偏差较大时，可增加一定数量的石灰石或粉砂岩，此时，石灰石或粉砂岩系统投入运行，使出库生粉达到规定值。 配料系统时需要结合以下控制要求来完成： 1物料流程要求：各个设备之间联锁，起动顺序逆着物料流向，各设备的起动有一定的时间间隔。停止顺序顺物料流向，相互之间也有一定的时间间隔，停车时，前后两个设备的时间间隔由一个设备的运行速度及设备长度决定。总之，在正常停车后，希望各设备上的物料全部输送完毕。 2正常运行时，入库物料为混合料及铁粉，此时设备21-25、1-3、8-9、31-32运行，分叉溜子打开左边，皮带机3反转。 3当需要调整物料配料时，若设备5、6运行，粉砂岩原料入料，设备11、12运行，高品位石灰石原料入库。 4粉砂岩、铁粉、石灰石是否需要，根据选择开关而定，可逆皮带机31的运行方向也需选择而定。 另外，在具体的设计时，，要根据控制要求，进行原料入库系统的PLC配料系统设计，I/O连线图以及PLC硬件配置电路；第二，要根据控制要求，编制原料入库系统PLC控制应用程序；第三，编写设计说明书，内容包括：设计过程和有关说明；基于PLC的原料入库系统的I/O连线图；PLC控制程序（梯形图和指令表），并调试直至符合要求；另外，其他需要说明的问题，例如操作说明书、程序的调试过程、遇到的问题以及解决 方法、对本次设计的认识和建议等。5、8、11、23——下料皮带机；6、9、12、24——称重喂料机；1、21、3——入料仓皮带机；25——入库皮带机；31——可逆皮带机；33、34——喂料皮带机；35——密封风机；2——分叉溜子；36——库分传动；32——回转阀。 初始状态： 初始状态各阀门关闭， 称重模块H.I.L为OFF启动操作：按下启动按钮SB1定时器开始计时，同时阀门X1打开，3s后液体到达液面L，低液面显示L1亮（称重模块L＝ON），3s后液体到达液面I，中液面显示L2亮（传感器L＝ON），控制阀门X1关闭，阀门X2打开注入液体B，在经过3s后，到达液面H，高液面显示L3亮（称重模块H＝ON），控制阀门X2关闭，搅拌机开始工作，显示灯L5闪烁3s后，搅拌结束，控制阀门X3打开，液面下降，7s后液体放空，控制阀门X3关闭，一周工作结束，控制阀门X1打开继续循环工作。停止操作：按下停止按钮SB2后，在当前的混合液操作处理完毕后才停止操作。 由于PLC的运行主要通过程序来实现，并且与各种传感器结合，全面完成整个系统的监控，一旦系统出现故障时，需要仔细确定输入点和正常时的区别与不同，或者使用编程软件进行监视，以此确定不能配料，PLC正常运行，上位机对数据可以读/写，PLC输出点有输出。 首先，系统重量检测称重模块的设计需要采用压力称重模块来检测，要求其主要的输出电压范围在0～21.6mV之间，采用A/D变换模式，将输出电阻控制在351，并且通过AD623芯片，将系统所需要的信号放大50倍。其次，数据转换功能称重模块的设计要通过变频器将PLC计算得到的数据进行转换，使其成为模拟信号，控制下料电机的转速。最后，参数检测模块在电机运行时经过485接口，将相关的功率、电流以及效率等数据进行转换，并且传送给上位机以及PLC。 定期对配料系统进行标定成为保证水泥生产定量给料的一种手段、水泥工业发展初期，液体灌装机工艺生产系统规模较小，一般采用外排或挂码方式标定，外排标定通过将物料排出，离线计量来检验自动配料系统是否准确，这种方式简单但在一定程度上影响生产的连续性;挂码标定是在设备初次安装或系统大修更换称重模块时进行标定，称重仪表以保证计量精度、随着水泥工业的发展和技术的进步，生产规模越来越大，这两种标定方法已不能满足生产的要求，越来越多的项目要求在保证系统在正常运行过程中标定、校准配料系统。 如何在过程控制系统(Process Control System，简称PCS)中应用称重仓的配合来实现在线标定功能，以期使用普通、低价的国内配料系统实现的功能 1、在线标定时的设备配置实现在线标定方案所需设备配置 设计设备布置图时，需要注意以卜几点: 1)仓必须为称重仓，且称重模块不少于三只(120度角均匀分布)，保证称重的准确性; 2)仓体上部的进料孔、收尘等应采用软连接，消除外来的十扰; 3)配料系统与下游输送设备的连接也应使用软连接; 4)配料系统应悬挂于仓体，建议不使用独立支撑，自动灌装机以达到在线标定的效果、采用独立支撑时的在线标定会稍有偏差，如采用独立支撑，应保证配料系统与仓体没有刚性连接; 5)工艺系统有循环系统，可以进行实物标定; 6)仓重信号及自动配料系统的累计量信号应接入系统，配料系统累计量信号也可以通过矫时流量积分计算获得; 7)中间计量仓的容量，可以满足计量过程时间的需要(根据计量称标定时间的需要来核算; 8)在标定状态卜，仓的荷重称重模块系统能输出当量脉冲信号，以减少采用模拟量信号时线路系统叠加的误差。 在线标定系统主要分为三个阶段:标定准备阶段、标定程序阶段、标定程序校验阶段。标定准备阶段要满足以卜几个条件: 自动配料系统运行且流量设定在50%以上，是在线标定程序运行的前提，才能保证标定的准确性和可参考性、在线标定程序启动前，必须有足够的仓容量，才能保证标定程序不中断的运行例如使用100吨的仓进行标定，如果在线标定程序设定需要消耗40吨料，则在标定程序开始前，应保证仓内料在50(即40+100x 100Ic)吨以上标定过程中输送的物料应全部输送完毕，卜级料仓或储库应有足够的空间如果配料系统卜游是磨，则需要核实磨后储库容量;如果是窑，则需要核实热料储库容量，灌装机标定程序运行前，必须的喂料个条件仓喂料停i的判断较难掌握，因为关断称重仓上方阀门时，需要判断昔道上的物料经过多长时间进入称重仓，同时判断无物料进入称重仓后延迟1分钟左右才进行标定程序，所以这段时间需要操作员根据平时生产时经验积累确定。 在线标定程序运行过程中，不允许修改系统的流量给定因此，标定前应确保系统已经进入稳定运行阶段，锁定配料系统流量设定至标定结束、锁存仓重矫时值及配料系统的累计量、触发计时器三个动作应在系统的同一扫描周期内完成，仓重与累积量应锁存到寄存器中，用于计算和校验系统运行至仓重达到设定值(仓重减少到设定值)，称重终端为保证标定尽可能的准确，标定仓重设定值应在仓重范围内尽可能的大一此，同时锁存仓重矫时值及配料系统的累计量结束计时，此要求与开始标定时相同，但必须使用不同的寄存器，防爆电子地磅同时需要寄存的还有标定时间。程序计算获得实际流量偏差: △F=F其中:△F:流量偏差;F仓:仓重核算流量;F称:配料系统核算流量;Wll:标定开始时锁存仓重;W12:标定结束时的仓重;W22:标定开始时的配料系统累积量;W21:标定结束时的配料系统累计量,t:标定时间偏差判断:偏差的判断应由操作员进行，一般建议在运行3次或以上在线标定程序后进行综合判断偏差修正:偏差的修正建议在不停机状态卜，在配料系统处手动完成修正，如果自动配料系统的累计量是在程序中通过流量矫时值积分获得，则也可以在程序中进行软修正。 配料系统是利用机械力和重力将两种或两种以上物料混合均匀的机械。配料系统械广泛用于化工、农业、制药、食品、建筑等各类工业生产和日常生活当中。配料系统广泛用于各类工业和日常生活中,可以增加物料接触表面积，以促进化学反应，加速物理变化。配料系统能够把多种物料的混合物均匀配合在一起，比如在制药行业，液体灌装机将不同成分的原料均匀的混合在一起就组成了一个复方；称重模块还能够增加物料接触的表面积，促进化学反应；还可以让物理变化加速，比如粒状溶质加入溶剂，通过配料系统械的作用可以加速溶解使之混合均匀。在日常生活中比较常用的配料系统械分为气体和低粘度液体配料系统、膏状物配料系统、热塑性物料配料系统以及粒状固体物料配料系统四大类。粉状、粒状固体物料配料系统答大多都是间歇操作，目前市场上有V型配料系统、三维配料系统和槽型配料系统这三种机型。混合时要求所有需要混合的物料都均匀分布。混合的程度分为理想混合、随机混合和不相混三种状态。灌装机不同种类的物料在配料系统械中的混合程度，称重仪表由待混物料的比例、物理状态和特性，以及所用配料系统械的类型和混合操作持续的时间等因素取决。在日常生活中我们看到的配料系统工作状态就是来回不停带动建筑物料的运转，将水泥、石子、沙子等物料搅拌均匀混合成混凝土湿料。其实这种状态是配料系统利用机械力和重力等，将两种或两种以上物料均匀混合。流动性好的颗粒状固体物主要是靠配料系统容器本身的回转，或靠装在容器内运动部件的作用，反复地翻动、掺和而得以混合，流动性很差的、互相发生粘附的颗粒或粉状固体，则常需用带有机械翻动和压、辗等动作的配料系统械。配料系统在物料半塑化、聚合物的成型加工过程中，通常要进行配料操作，即把各种物料组分相互混在一起，尽可能成为均匀体系，利用配料系统内桶身导流板的作用使物料混合更加均匀。下面小编介绍一下配料系统的基本原理。 1、机械搅拌器的运动部件在旋转时也会对液体产生剪切作用，液体在流经器壁和安装在容器内的各种固定构件时，也要受到剪切作用，这些剪切作用都会引起许多局部涡流扩散。 2、把称重终端物料螺旋上料机上料进入配料系统，混合是改变非随机的物料分布，并在所涉及的整个连续体中，任何小型的取样容积内，提高任何一种组成物粒子出现的几率。 3. 混合是将两种组分相互分布在各自所占的空间中，即使组分所占空间的最初分布情况发生变化；分散是指混合中一种或多种组分的物理特性发生了一些内部变化的过程，如颗粒尺寸减少或溶于其它组分中。 配料系统可以将多种物料配合成均匀的混合物，配料系统广泛用于各类工业和日常生活中，下面小编来具体介绍一下配料系统的用途。 1.加速物理变化，例如粒状溶质加入溶剂，通过配料系统械的作用可加速溶解混匀。此时配料系统械起到了催化剂的作用，通过它带动物料的混合运转，使物料之间达到充分混合状态。 2.增加物料接触表面积以促进化学反应。例如气液相催化反应时，既要使固体粉状催化剂或液体催化剂在液体中均匀悬浮，又要使气体形成小气泡在液体中均匀分散。 3.可以将水泥、砂、碎石和水等多种工程建筑物料配合成均匀的混合物混合成混凝土湿料。防爆电子秤这一点是配料系统械用途的本质体现。 称重模块输出电压信号通过接线盒累加后传送到称重仪表，称重仪表通过电子秤A/D转换实时显示当前秤斗（反应釜称重）内物料的重量，在这里仪表通过电子秤串行通讯的方式将显示重量数据传送到PLC，PLC将采集到的称重仪表重量与电子秤触摸屏（或计算机配料系统）设定的重量比较，进而控制整个反应釜称重的动作。如果配置了计算机管理称重系统，电子秤可动态显示油料秤的工作状态，实时打印称重数据，储存历史数据记录，方便用户监视反应釜称重的工作状态和查找历史数据。另外，MTCN电子秤工程师在本公司办公室通过电话网用电话拨号的方式，把公司计算机与现场电子秤的计算机连接起来，公司工程师可在公司办公室操作现场电子秤的计算机，对反应釜称重的状态进行实时监控，一旦电子秤设备出现问题，电子秤只需将电话线连到该系统上，公司专业电子秤工程师可在公司为远在千里之外的用户实行远端服务，真正做到快速响应。 设计反应釜配料系统来说，电子秤必须达到具有稳定而可靠的运行、简单而实用操作、以及*的性价与称重模块的性能比，都是十分至关重要的。在原系统的基础上，仍以研华P4电子秤工业控制微机为上位机，三菱Q系列电子秤PLC组件增加配置开关量和模拟量输入输出模块，以及手动——自动控制切换电子秤开关，电子秤在必要的手控按钮和指示灯等，将配料系统硬件的投入降低到最小。电子秤对控制软件进行升级换代，称重模块完善报警和处理，扩充反应过程的智能称重控制功能。 配料系统仍以日本三菱公司Q系列电子秤PLC可编程控制器为核心，上位机采用高性能的组态软件，开发操作可靠、简单易学、实用稳定的监控程序，具有全中文界面，实时数据显示、流量和温控曲线、报警和操作记录，以及完整的生产报表等管理功能，并嵌入配料系统智能化自动控制称重模块。 上位工业控制计算机作为电子秤人机界面，可以实现以下功能： 1．电子秤实时动态显示各设备运行状态，配料系统包括原料罐重量的实时变化，各种物料的给料流速，阀门动作情况和温度显示等。称重模拟流程图形逼真、直观。 2．电子秤显示各工艺参数的实时曲线和历史曲线，与设定工艺曲线进行比较，指导工艺操作。称重模块的历史曲线可保存一年或以上数据，用户可随时查阅。 3．配料系统预先贮存各种工艺曲线和配比，称重模块根据各产品的工艺要求，可随时给电子秤PLC发出控制要求，完成生产品种和生产工艺的快速变换。 4．配料系统完善的主要工艺参数的越界报警和处理，确保生产过程的安全性。 5．打印各种生产和统计报表。电子秤具有较强的管理功能，可打印各批次实配重量及温度、压力等数据，对贮存数据进行成本核算及工艺分析。 6．手动和自动无扰动切换。为称重模块加强配料系统的可靠性，又不失灵活性，配料系统设置计算机屏幕操作，手动、自动及操作台按钮开关，手动、自动两套工作方式，阀门的操作采用智能控制称重仪表手操器，确保进行无扰动的切换操作。 7．配料系统采用自适应补偿技术，电子秤的秤量误差可得到的补偿。 8．配料称重系统采用智能化控制技术，通过对配料系统夹套冷却水回水和物料加入速度的多参数自动优化调节、对配料系统温度的动态自适应PID调节，配料系统中整个化学配料过程可得到更稳定有效的控制。 其中第三个层次是本次改造的主要内容，为此，电子秤PLC模块配置中要增加具有DA输出的模拟量输出模块和开关量输出模块，包括扩展基板、电源和连接电缆。用于自动调节加料过程的电动调节阀，手操器，2个配料系统切换加料之用的电动截止阀等硬件。以及完成上述全部功能的称重模块智能控制软件的开发。