碳粉糊生产线自动称重系统的实现

1、2008年12月第36卷第12期机床与液压MACHINE TOOL&HYDRAULICSDec.2008李南,陈奇(兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州730050摘要:介绍了碳粉糊生产线自动称重配料系统的结构和软件实现方法。系统采用上、下位2台台达PLC,以RS485串行通讯构成通信网络,采用分布式控制,实现原料的配比称重,每一炉油量的称重,以及碳素炉的进料、加油控制。该系统结构简单,易扩展,相对投入资金不大,运行费用低,生产效率高,可以应用到其它生产加工自动称重控制系统中。关键词:RS485总线;自动控制;电子秤;PLC中图分类号:TQ051+.23;TP278文献标识码:B文章编号

2、:10013881(2008121532The Implement of Automatic Weighting System of Carton Paste Production LineLI Nan.CHEN Qi(School of Mechanical&Hectronical Engineering,Langholl University of Technology,Lal让ou Gansu730050,China Abstract:The slmcture and software implement mean8of the automatic hatching and we

3、ighing system of carbon paste production line were introduced.The system adopts RS485bus to constitute the communication network.adopts PLC control to implement the hatching and weighing of input material,the control of feed and refueling for carbon stove.This system has simple structure,high produc

4、ing efficiency and low running expenses.It could be applied in other automatic weighing control system.Keywords:RS485bus;Automatic control;Electronic scale;PLC0引言炭素行业通常以焦炭为原料,以煤沥青为粘结剂,经原料制备、配料、混捏、压型、焙烧等工艺加工成各种炭素制品。在这些原料的运输、储存、破碎及筛分、半成品装出炉、产品加工过程中都会产生数量不等的粉尘,尤其在沥青熔化、混捏、压型、焙烧过程中会产生大量的沥青烟尘(气、烟尘、SO:、氟化物

5、等污染物,严重污染了作业场所的空气质量和周围大气环境,对车间工人和周围居民健康造成危害,是目前企业和政府部门大气污染防治的重点行业。尤其是中小型炭素厂的电极糊生产线多为手工生产,其中备料、送料和加油的生产环节粉尘污染特别严重,车间生产环境恶劣,经过环保自动化改造以后,提高了生产效率,生产线实现全部密封,大幅度的改善了生产过程的粉尘污染,主要工序及作业场所的生产性粉尘达到国家允许标准值。其中自动称重及配料系统是自动化改造的关键部分。利用串行通信RS.485总线,实现了11个电子秤、两台PLC和一个HMI(触摸屏之间的数据通信,构建分布式控制网络,实现了对碳粉糊生产线自动送料、进料、加油的整体控制

6、。以下介绍了如何通过PLC实现生产线称重配料的自动化的过程。1系统通讯部分的结构根据生产线布置以及控制的要求,控制系统通讯部分结构如图1所示。图1控制系统通讯部分结构图该控制系统数字量I/O点数共有93个,该系统根据现场需要采用DVP80EHOOR/T与DVP64EH00R/ T台达的可编程控制器。触摸屏采用的是台达DOPA10TCTD。上位机PLC(1安装在主控室,通过I/O口控制6个碳素炉,闸板阀,送料搅龙,提升机,加油炉。上位PLC采用的是RS485采集加油量电子秤的秤重,其中电子秤串行通讯口RS232在输出后直接转换成RS485与上位机通讯,上位机在主控室,与HMI比较近,就直接用其R

7、S232口与HMI通讯。下位机PLC(2安装在工作现场,通过I/O口控制10个备料炉的备料与进料,RS485口采集10个备料电子秤的数据,电子秤串行通讯口RS232在输出后直接转换成RS485与下位机通讯,下位机在工作现场离HMI较远,故下位机的RS232转换成RS485后再和HMI通讯,上、下位机的并联数据通过HMI内收稿日期:20080516作者简介:李南(1952一,男,教授,现从事机、电、液一体化控制和数控技术等方面的研究工作。电话:139*, 0931-*。Email:dyeql26126.corn。154机床与液压第36巷部交换。使用232转485可以有效地延长232口的通信距离,

8、大大降低了系统的干扰,提高了系统控制的可靠性。2自动称重系统的实现本系统PLC控制的关键是实现10个电子秤的顺序读取,并作出及时响应,从而对10个备料罐进行备料称重的控制。设备间数据通过RS485总线传送,对lO个备料罐配备的电子秤的读数,采用握手信号。PLC给电子秤发送请求数据传输信号,然后电子秤给PLC回复信号,用户可以在返回的数据帧中查询到秤的读数。在该系统中,我们在电子秤的设定参数中设定为读净重。数据帧包括:传输起始位,电子秤的地址,高位奇偶校验,低位奇偶校验,秤重的净重数据,数据结束位。在读数时对净重数据的读取采用了变址寻址方式,这样既可以及时读出秤重数据,而且可以解决不同电子秤在读

9、数时相互冲突的问题,从而使系统正常运行。10个备料罐的程序相同,所以现以1号备料罐的读秤程序为例进行说明。按规定设定好通讯协议,将H81存放到D1120中。H81是台达PLC中的RS一485通信协议,表示数M1002据传送速率为9600bps,停止位为0,无奇偶性,数据长度为8位。设定M1120通讯协议保持,并设定100s的通讯逾时时间存放到D1129中,实现通讯逾时报警。在D110一D115存放1号罐读秤命令字,其余秤以此类推,D120-D133存放1号罐读秤返回值,其余秤以此类推。读取秤重数据时,RS485的通讯速率设定为9600bps,速率不是很高,如果按照通讯协议的示例来进行数据的传送

10、,通讯扫描时间比程序执行的时间长,必然会导致10个秤数据读取的混乱,为了实现10个秤的及时、顺序读取,保证PLC传输指令RS在任意时刻只有一对通信设备通信,我们采用了变址寻址方式,其程序如图2所示。该段程序是在PLC依次发出电子秤称重读数请求指令。间接指定暂存器E、F中分别存放的是寄存器的偏移地址的增量值和秤的编数,因为每个秤分配了30个寄存器存放发送和接受的数据,读完一个秤的数据后给E中数值加30的偏移量,F中数值加1。比较指令CMP E K270 M600就是为判断10个秤的读数是否已经读完,以确定是继续读下一个秤的数据,还是将E、F清零。寄存器E清零寄存器瞒零要发送的资料预写入送信要求传

11、输指令ASCII码转换为16进制数BCD码转换为2进制教比较E内数据与270的大小比较结果小于270时,将E内数据加30比较结果小于270时,F内数据加1比较结果不小于270时,寄存器E清零比较结果不小于270时,寄存嚣晰零接受完毕旗标复位图2变址寻址方式读取lO个秤的读数3结论应用前景,本系统对其它炭素厂具有一定的借鉴作采用RS485总线和PLC控制的电极糊加工自动用。化生产线,实现了配料、称重、送料、分料、加油的参考文献封闭式自动控制,极大地减少了上述过程的粉尘污【1】阳宪惠.现场总线技术及其应用M.北京:清华染,保护了环境,同时由于PLC在恶劣环境中使用大学出版社,1999.也具有很高的

12、_口f靠性,极大地降低了故障发生的可能【2】台达公司.WPLSoft V209.Beta-20061201系列可编程性。该方案在原有系统的基础上对碳粉糊生产线进行手册M.2006. 碳粉糊生产线自动称重系统的实现作者:李南, 陈奇, LI Nan, CHEN Qi作者单位:兰州理工大学机电工程学院,甘肃兰州,730050刊名: 机床与液压英文刊名:MACHINE TOOL & HYDRAULICS年,卷(期:2008,36(12被引用次数:0次参考文献(3条1.阳宪惠现场总线技术及其应用 19992.台达公司WPLSoft V209-Beta-20061201系列可编程手册 2006相

13、似文献(10条油仪器2005,19(1长期以来,习惯于利用步进电机来控制电动调节阀,以实现压力、温度和液位等参数的自动控制.文章提出了一种利用变频器控制压力调节阀的方法,它具有实现简单、控制精确、价格低廉的特点.其具体实现是利用PC微机与变频器之间的RS485通信,编写应用程序控制变频器的输出频率、输出相序和输出时间,以此来控制压力调节阀的开关,并结合压力传感器将系统压力传入PC微机,形成一个闭环控制系统.2.学位论文张舞杰出灰机集中润滑及状态监测系统研究20043.学位论文管国强计算机集散控制系统在生物反应器上的应用2002采用计算机集散控制系统,通过RS485现场总线,根据各种参数,如温度

14、、压力、通气量、pH值、溶解氧、补料、泡沫等的特性,分别选用PID算法、时间比例算法、模糊PID算法等控制算法对小型生物反应器中各种参数进行自动控制.整个系统包括传感器、现场仪表、下位单片机、上位计算机、通讯接口、执行机构等.下位机以AT89C52为核心,采用大屏幕中文液晶显示,由A/D、D/A、固态继器输出、键盘等组成.上位机采用通用PC机,以DELPHI5.0作为开发平台,采用面向对象程序设计,人机交互界面友好,操作方便直观、安全可靠.通过对2台GY10C发酵系统的现场测试,各项性能指标均达到系统的设计技术指标.并且根据现场测试情况,对整个系统进行了进一步优化,使系统更可靠.2007,25

15、(5针对传统的离心泵性能测试系统存在着测试手段落后,操作费时,测量速度慢,精度低等问题,自行研制了一套基于RS485的离心泵性能自动测试系统.基于该系统的离心泵性能实验台实现了全自动化的性能试验与汽蚀性能试验,包括阀门与真空泵的自动控制、实时数据采集、数据处理和保存、曲线绘制以及自动生成试验报告等.试验结果表明:该系统很好地弥补了传统测试系统存在的不足,具有自动化程度高,测量精度高,测量速度快的特点.5.学位论文钱洁生物反应器的智能控制系统研究2007生物发酵在现代工业中得到了广泛的应用,是本世纪最具影响力的高新技术之一。本文针对生物反应器各参数的控制问题,在江苏省高新技术产业化项目基金的资助

16、下,对传统的补料控制,应用神经网络逆系统方法对由集散控制系统控制的生物反应器进行了研究。首先,在对神经网络逆系统进行理论分析的基础上,给出了构造神经网络逆系统的具体方法、步骤、设计原则和注意事项。使用神经网络逆系统方法构造出了生物发酵过程的逆系统,并与原控制系统复合,将对象补偿成为具有线性传递关系的一种规范化系统,再对其伪线性系统设计线性闭环控制器,从而实现对生物发酵产量的高性能控制。为满足现代工业的需要,我们采用计算机集散控制系统,通过RS485现场总线对生物反应器中各种参数进行自动控制。整个系统包括传感器、现场仪表、下位单片机、上位计算机、通讯接口、执行机构等。解决了现场总线通讯、数据采集

17、、Matlab训练及神经网络逆系统控制方法在集散控制系统中的实现等诸多问题,并进行了大量的实验。结果表明:所设计使用的神经网络逆系统控制方法成功实现了产率与进料基质浓度间的稳定控制,系统的动静态特性明显改善,可有效跟踪任意给定轨迹。本文提出的在集散控制系统中使用神经网络逆系统控制方法推进了该方法由理论研究向工程应用的转化,具有良好的发展前景。报2005,26(47.学位论文张伟民热面温度场多点测控系统的研究与实现2007随着自动控制、计算机、通信、网络等技术的交叉发展,给自动控制系统结构带来重大变革,使研究组建工业生产网络具有较高的理论意义和实用价值。本课题应用虚拟仪器的概念构建了基于RS48

18、5总线的温度场多点测控系统。具体分析了他们的硬件系统以及网络协议的实现方法。本文从软硬件设计上具体论述了输入模块和输出模块的研制。输入模块和输出模块基于嵌入式微处理器LPC2132。输入模块采用-A/D转换器。热电偶冷端补偿采用了美国 DALLAS 公司生产的单总线数字温度传感器DS18820,可直接输出数字信号,节省了放大及模数转换模块。开发基于C/OS-的嵌入式系统软件平台。C/OS-嵌入式实时操作系统结构简单,占用空间少,执行效率高,实时性能优良。本文研究完成C/OS-实时操作系统在ARM7微处理器应用系统中的移植。在程序设计中,采用分段线性插值的方法来代替复杂的数据运算,以程序代码空间

19、来换取运算的速度以及精度。详细分析了采用 VC+软件设计的监控软件的结构和具体实现。上位机软件具有友好的人机界面,丰富的统计、计算、数据存储、报表打印等功能,并且具有广泛的扩展升级空间。上位机软件还实现了PID控制算法,可以满足系统控制精度的要求。介绍了利用RS485总线组成的主从式总线型网络体系结构的微型燃气发电机组工况参数的测量与控制系统的设计.阐述了系统组成、系统网络结构、通信协议及部分的软、硬件设计.9.学位论文苏红海工业现场网络构建及控制算法的研究与实现2003随着自动控制、计算机、通信、网络等技术的交叉发展,它们给自动控制系统结构带来了的重大变革,使研究组建工业生产网络体系结构具有较高的理论价值和实际价值.另外,近三十年来,模糊数学的飞速发展及其在控制领域的初步成功应用,正吸引着更多学者参与模糊控制的理论和应用研究,模糊控制的潜在价值正在被人们所挖掘,它给工业过程控制算法注入