復(fù)合肥成品添加防結(jié)劑自動(dòng)控制方案
大家知道，復(fù)合肥成品的水份是有一定含量的，堆放時(shí)間長(zhǎng)了就可能會(huì)結(jié)塊，會(huì)給用戶使用造成不便，市場(chǎng)行情就會(huì)，會(huì)對(duì)企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此解決這一問題迫在眉捷！解決的方法就是在控制好水份含量的基礎(chǔ)上，向其中均勻添加適量的防結(jié)劑，隨著復(fù)合肥成品的實(shí)時(shí)流量大小而成正比地實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)防結(jié)劑的加入量。我公司實(shí)際加入的防結(jié)劑有油狀和粉狀兩種，加入的質(zhì)量百分比分別是(0.15-0.25)%和0.25%。根據(jù)這個(gè)要求，我負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)控制方案、相關(guān)設(shè)備計(jì)劃提報(bào)。核心技術(shù)在于相關(guān)編程及調(diào)試。整個(gè)系統(tǒng)的控制方案是這樣的：
一、系統(tǒng)主要硬件構(gòu)成
硬件主要包括：皮帶秤、稱重顯示儀表、西門子 S7-200PLC、西門子觸摸屏、兩臺(tái)變頻器、自動(dòng)/手動(dòng)切換裝置及控制柜(隨帶相關(guān)輔助電路、元器件等)。
二、控制關(guān)系及方案
首先，現(xiàn)場(chǎng)復(fù)合肥成品實(shí)時(shí)流量是由皮帶秤檢測(cè)出實(shí)時(shí)重力信號(hào)和實(shí)時(shí)皮帶轉(zhuǎn)速信號(hào)在顯示儀表內(nèi)計(jì)算合成的。該流量信號(hào)再由稱重顯示儀表傳到 PLC。傳到PLC有兩種方式：一是采用RS485通訊，即PLC與顯示儀表通訊讀取流量數(shù)據(jù)；另一種是采用稱重顯示儀表輸出(4-20)mA流量信號(hào)輸入到PLC的模擬量輸入模塊。由于廠家技術(shù)保密原因，不提供稱重顯示儀表的通訊協(xié)議，故本設(shè)計(jì)方案直接采用(4-20)mA模擬流量信號(hào)輸入到PLC的模擬量輸入模塊。PLC讀取這個(gè)流量信號(hào)后，在其內(nèi)部經(jīng)程序運(yùn)算和用戶設(shè)定參數(shù)后，由模擬量輸出模塊輸出兩個(gè)正比于復(fù)合肥成品實(shí)時(shí)流量的(0-5)VDC的直流電壓信號(hào)去分別控制粉狀防結(jié)劑和油狀防結(jié)劑的變頻器運(yùn)行頻率，進(jìn)而控制防結(jié)劑加入量。在這個(gè)過程中用戶輸入的數(shù)據(jù)有：控制變頻輸出達(dá)到至大輸出時(shí)防結(jié)劑的至大流量、防結(jié)劑加入的質(zhì)量百分比、防結(jié)劑加入的延遲時(shí)間。這些參數(shù)連同復(fù)合肥成品和防結(jié)劑的瞬時(shí)流量同時(shí)在觸摸屏上顯示。若自動(dòng)控制出現(xiàn)異常，可用手/自動(dòng)切換開關(guān)由自動(dòng)切換到手動(dòng)狀態(tài)，這時(shí)，變頻器輸入控制信號(hào)由外置電位器給出，正常后再切換到自動(dòng)狀態(tài)。
三、具體措施及注意事項(xiàng)
1、皮帶秤采用山東宏業(yè)達(dá)自動(dòng)化科技有限公司生產(chǎn)的DEL系列皮帶秤，用其測(cè)量復(fù)合肥成品的實(shí)時(shí)流量，其精確度應(yīng)得到保證。其輸出的(4-20)mA流量信號(hào)也應(yīng)準(zhǔn)確，可以通過修改相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。
2、關(guān)于加入防結(jié)劑的延遲時(shí)間問題
這是本控制程序的一個(gè)難點(diǎn)。由于防結(jié)劑的加入點(diǎn)和皮帶秤的測(cè)量點(diǎn)不在同一點(diǎn)，我公司是相距一段距離的(測(cè)量點(diǎn)在前)，這就需要在測(cè)量到某一瞬時(shí)流量后，延遲一定時(shí)間再改變防結(jié)劑的加入量。根據(jù)這個(gè)要求，對(duì)于系統(tǒng)采樣到的每一個(gè)復(fù)合肥成品的瞬時(shí)流量都應(yīng)要經(jīng)過適當(dāng)延時(shí)再去實(shí)際控制變頻。在本控制方案中采用S7-200PLC，使用填表指令(ATT)和先出指令(FIFO)，兩者配合使用即可實(shí)現(xiàn)該功能，這種方法可實(shí)現(xiàn)至大延時(shí)100個(gè)時(shí)間單位，我公司的延時(shí)不超過一分鐘，一般 20秒左右，視實(shí)際情況確定。
3、PLC選擇
PLC選擇西門子S7-200系列PLC，本控制方案選擇S7-200224CN。編程下載使用PC/PPI電纜，PLC端口是RS485通訊，PC端的COM口是RS232通訊，該電纜能實(shí)現(xiàn)從PC串口RS232到PLC端口RS485的通訊匹配。在下裝程序過程中，在編程軟件要選擇對(duì)應(yīng)的PC串口。接地端子接地。
4、模擬量輸入處理
模擬量輸入采用西門子SM231AI4x12Bit模塊，型號(hào)為231-0HC22-0XA0，DC24V供電。通過撥碼設(shè)置，它能將(0-20)mA的模擬量輸入信號(hào)轉(zhuǎn)換成0-32000之間的整數(shù)，我實(shí)際使用的是(4-20)mA的輸入信號(hào)，因此對(duì)應(yīng)的數(shù)字量是6400-32000。對(duì)于電流輸入要注意其輸入端子RA、A+、A-、公共端M的接法，接地端子接地。
5、模擬量輸出處理
模擬量輸出采用西門子SM232，AQ4x12Bit模塊，型號(hào)為231-0HD22-0XA0，DC24V供電。它能輸出電壓和電流信號(hào)，本控制方案采用輸出電壓信號(hào)，即將-32000～+32000的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成(-10～+10)V的直流電壓信號(hào)，本控制方案使用將0-16000的數(shù)字量轉(zhuǎn)換成(0-5)V的直流電壓信號(hào)。使用其Mx和Vx輸出端子(x是端子編號(hào))。接地端子要接地。
6、用戶界面
用戶界面采樣上海步科生產(chǎn)的MT系列觸摸屏，其程序采用組態(tài)軟件編程組態(tài)并下載，物理端口使用其USB口。觸摸屏與PLC正常應(yīng)用通訊使用的是觸摸屏的COM0口和PLC的通訊端口，通訊線纜使用自制的RS485-2式線纜。DC24V供電。接地端子要接地。
7、變頻器參數(shù)設(shè)置
設(shè)置好變頻器的控制模式和控制信號(hào)類型，本控制方案采用(0-5)VDC、外控，其它根據(jù)需要設(shè)置。
三、下載程序及調(diào)試
所有程序編寫完成以后，分別下載到觸摸屏和PLC中。程序編寫好后，一般難免會(huì)存在一些或大或小的問題，如數(shù)據(jù)格式錯(cuò)誤、寄存器地址使用錯(cuò)誤、程序邏輯性錯(cuò)誤等。逐句分析、修改，直至調(diào)試成功。
四、總結(jié)
一個(gè)控制系統(tǒng)的形成，需要考慮到多方面的因素，從使用單位提出使用要求、專業(yè)人員了解使用要求、著手設(shè)計(jì)，再到硬件構(gòu)成、軟件編程、調(diào)試、安裝、投入使用等，這一系列步驟中每一步都非常重要，需要認(rèn)真、細(xì)心地做好每一項(xiàng)具體工作，尤其是專業(yè)方面的工作，從控制方案的形成到著手編程，每一個(gè)細(xì)節(jié)都要充分考慮，要善于發(fā)現(xiàn)問題、解決問題直至達(dá)到使用要求。該控制系統(tǒng)的核心是PLC和觸摸屏及其程序，自己自行購買備件，自己編程，不僅費(fèi)用大幅降低，而且改變控制功能也方便，處理故障也更順利，對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的作用和對(duì)整個(gè)公司的經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見的。
（研發(fā)單位：山東宏業(yè)達(dá)自動(dòng)化科技有限公司，電話：）
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QQ:2568841715
