PLC在石墨生产自动化配料系统中的应用_图文

1、冶金自动化）年增刊在石墨生产自动化配料系统中的应用熊科。石中锁北科技大学信息】枉学院，北京（摘要】本女介绍的是基可编程控制器（）口料控制器位机（微机）的自动化配料系统。嚣辅相成，构成一套较为完整的控制、监视系统。奉若革陶注日编程控制器杠该系统中的控制作用【关键】日编程控制器料控制器；位机；自动化引言本文主要结合在山西某炭素厂的自动化配料系统巾的且体应用做如介绍。设厂生产的是右罨电扳，石墨电饭的生产是一个多种艺相结合的复杂过程。其主要艺包括：煅烧，破碎，筛分盟配料；混捏；成型；焙烧；浸溃；：墨化；机械加卜成品榆骑，包装其配料是石墨电极啦产过程巾的关键序酣方的编制及配料操作的正确性稳定眭对最终产品

2、的物理囝化学性能和各。序的成品率都有明显影响：在我们为该厂设计这一自动化配料系统之前，该厂在这配料环节上所采用的是人丁的方式，这种方式生产效率很低，太大影响了厂的效益，同时丁人的劳动强度很大，加上现场作环境比较恶劣，对人的身心健康很不利。培于多方面因素考虑，浚厂决定要实现自动化配料，所以就有我们所设计的这一动化自料系统。系统概述该系统的上位机实现的监控界面如同所示。自动配料系统（北线）誓一一掣一、奠目横现场界面居于编程角度的考虑，我们将现场的个料槽接顺序依次定义为号料梢到号料槽？每个料槽装了种不同规格的原料，另外两个混¨绷镕¨”；：镕捍锅依次定义为号锚和号锅。每次配料小车从

3、个料槽接完料后从终点返叫，将料卸到号锅或号锅，留待一个产环，使用，日】：镕日镕，）月自，±日“自自自十月冶金自动化年增刊系统原理整体系统原理框图如图所示。图自动配料系统原理框图上位机实现的主要功能现场的情况是配料车间在二楼，而配料控制室却在一楼。由于条件限制，配料车间没有安装监视装置。也就是说如果操作工在一楼操作生产的话，将无法知晓配料车间里小车的具体位置。根据这一情况，我们在小车到达原点、终点、各个料槽和各个混捏锅（卸料的位置）时通过返回来不同的信号，送到上位机的板。上位机程序通过检测，判断出每个信号，实时地显示出现场小车的位置（如图所示，。料槽的红灯亮表示现场小车已经到达了该位置

4、）。此外，上位机还实现一个重要的功能就是，通过一串口通信，读取每个料槽的实际配料重量。实现的主要功能一是判断料槽或混捏锅是否选错，我们要求在配料开始前每次必须要选择一个或多个料槽，而混捏锅必须并且只能选择一个。如果有错，就会报警。二是控制小车前进接料，并准确定位每个料槽的位置；控制小车后退卸料，并准确定位混捏锅的位置。三是在配料过程中配合配料控制器工作，对所配到的原料重量进行测量。总而言之就是实现整个配料过程的自动化控制。即可以让小车完全自动的动作，完成每一个周期的配料工作。配料控制器控制原理配料之前要把配方通过上位机下载到配料控制器。配方分两部分，一是每个料槽实际要配料的重量，二是事先测好的

5、每个料槽的飞料的重量。开始配料时，当小车在某个料槽所接的料与该料槽要求配料的重量减去该料槽的飞料重量后的差值相等，配料控制器马上给发出一个停止配料的信号，接到信号后马上响应，并控制小车走出该料槽，同时料槽会自动关闭。实现的主要功能介绍该配料系统所选用的是日本公司生产的型。其的型号为。日本公司是专业生产控制设备的厂家，其系列产品以其较好的性能价格比而广泛应用于材料处理、食品加工、过程控制等领域，在我国市场上也占有较大的份额。系列可分为微型、小型、中型和大型四种。输出模块有触点输出模块、晶体管输出模块和输出模块三种类型可选。型有一个接口，因此不需要链接模块，即可直接链接具有接口的外部设备，如显示终

6、端，打印机等。另外还有一个外部设备接口，主要用来连接编程器。型最大点数为，程序容量为字，数据存储容量为字。计时器及计数器总数为个，指令条数为条，执行一条指令时间：炉。通常，内部数据区地址分为：内部寄存器；特殊寄存器；保持寄存器；暂存寄存器；辅助寄存器；时间计数寄存器；数据存储器等等。在自动配料系统中实现的主要功能在这一自动化配料系统中主要实现的是一个顺序控制的过程。其中的程序是根据三种操作方式即单步、单周期和连续来进行设计的。所谓“单步”就是，每按一次“启动”按钮，将完成规定的各步动作，如小车前进、延时和小车后退等。“单周期”是指按一次“启动”按钮后，将完成一个周期的动作，即小车从原点出发，到

7、各个料槽接完料后到达终点，然后返回到其中一个混捏锅卸料，再回到原点停止。在这整个过程中，各个动作都是自动进行的。而“连续”是指，按一次启动按钮后，将执行连续的工作，理论上可以完成无数单周期的动作，直至按下“复位”按钮，在完成当时所在周期的动作后，使小车返回原点停止。我们主要采用了步进指令来实现该部分的程序。步进指令可以让配料小车按照事先假定的各步顺序进行动作。下面着重谈一下在该系统控制过程中的一些技术难点的处理方式。首先，配料小车的定位问题。在这个配料系冶金自动匕年增刊统中，一个关键性的问题就是要求准确定位小车的位置。我们在每个料槽下方的地面上固定有一个高约铁桩子，铁桩子的顶部焊有一块面积约正

8、方形铁片。在混捏锅附近的地面上也做了同样的设置。此外，我们在小车的底座上装有一个接近开关，这种开关是电磁感应式的，其最大有效距离是。在这个距离范围内，当它的感应到正对着上述铁片时就会闭合。我们在的输入模块中设置了一个常开的继电器触点跟接近开关对应，当配料小车到达每价料槽的时候都会返回来一个输入信号给，通过程序中的计数器进行计数，从而确定每个料槽的位置，然后再结合先前设定的是否需要在所到达的料槽接料的开关信号，进行判断是否需要发出停车接料的输出信号。对混捏锅的定位也采用了相类似的方法。其次，连续功能实现。在自动程序中，我们使用了一个保持继电器，其地址编号为，在执行步进指令之前使其置位。保持继电器

9、的功能在于，一旦置位，其常开触电将闭合，常闭触点将断开，并一直保持这种状态，直到保持继电器的复位端有高电平脉冲输入。在小车回到原点后，进行一次判断，如果的常开触点处于状态，则小车在回到原点停止并延时后自动又进入了第一步，即又开始了一个新周期的配料工作。从而达到了连续的效果。在设置让配料小车连续工作的程序中，有一个必须要解决的问题就是，如何在需要的时候让小车停止连续工作的状态。我们主要利用前面提到了一个“复位”按钮来终止连续的工作状态。按下该按钮后，就产生了一个输入脉冲到的输入点上，这个输入点地址对应的常开触点在程序中是与前面提到的保持继电器的复位端相连的。也就是说只要按下“复位”按钮，保持继电

10、器的将复位，其所有继电器的状态也随之改变。等到小车回到原点作出判断时，发现常开触点已经断开，则不再让小车动作。最后，谈一下在整个配料系统中是如何配合其他设备工作的。我们知道，小车在接料的时候是处于静止状态的。什么时候该前进了，是由配料控制器“说”了算的。配料控制器根据配料前设好的配方，并实时计算正在配的原料重量，在适当时候会给发出一个“停止接料”的信号。眦在接收到该信号后马上执行小车前进的指令。但是小车在每个料槽接完料后是不能直接走到下一个料槽接料的，因为我们要对在每个料槽所接料的实际重量进行测量。测量丁作是由装在小车底部的称重传感器和一个变送模块加上控制室中的配料控制器来完成的。考虑到小车在

11、运动过程中称重传感器受到的干扰较大，所测出来的重量误差就会很大。所以我们在程序中设定，在小车从一个料槽接完料后，到达下一个料槽之前（最后一个料槽对应的是到达终点之前），让小车停止运动，并延时。等待配料控制器把重量测好以后再继续前进。实现的具体的顺序控制原理如图所示。圈控制原理图冶金自动年增刊结束语编程是灵活多变的，只有密切结合现场设备的运作情况，才能将该的控制作用发挥得恰到好处，保证配料系统的安全性，可靠性和稳定性，从而才能做到在保证配料精度的前提下，有效地提高生产效率。我们所设计的这一自动化配料系统于年月日投产，据用户反馈的信息表明，在使用了该系统后，工厂的生产效率提高了左右，工厂的效益得到

12、很大程度的改观。参考文献杨长能，张兴毅可编程控制器基础及应用重庆：重庆大学出版社，编辑：魏方 PLC在石墨生产自动化配料系统中的应用作者：熊科， 石中锁作者单位：北京科技大学信息工程学院,北京 100083相似文献(4条1.会议论文 张健辉 一个用PLC代替配合料控制系统 1999该文介绍了一种用PLC代替配料控制器的配料控制系统，介绍了软件程序的设计思想。2.学位论文 赵佰亭 全自动小料配料称量系统智能控制和控制方法的研究 2005本课题所研究的配料称量系统主要针对于橡胶行业的配料环节，采用了自适应模糊PID控制技术，实现了对橡胶配料过程的自动化控制。主要内容包括系统总体结构设计、数学模型的

13、建立及控制算法的研究、智能配料控制器的开发、软件设计、网络通讯。 首先，阐述了系统的总体设计方案。根据分散控制、集中操作、分级管理、分而自治和综合调节的设计原则，设计了三级计算机控制的方案，把系统从上到下分为管理级、系统控制级、设备控制级，形成分级分布式控制。 然后，系统阐述了系统三级计算机控制的具体实现方案。设备控制级是整个系统研制的核心，在TOLEDO仪表的硬件基础上研制了智能配料控制器，并解决了设备级和管理级、系统控制级的网络通讯问题。系统控制级使用性能可靠的工业可编程控制器，实现对系统整体运行的控制。管理级采用工控计算机，解决了不同PLC的接口通讯问题，实现了管理级与控制级多种PLC的

14、对接，并实现了连续配方下传运行，强大的报表功能对工业生产数据进行记录和管理。 最后，基于大量实验数据分析，建立了系统的数学模型。在该模型的基础上给出了自适应模糊PID控制算法，并设计了智能采样环节、给出了落差预估算法。由于控制过程中各种信号量以及评价指标不易定量表示，模糊理论是解决这一问题的有效途径，运用模糊推理，即可实现对PID参数的最佳调整，解决了现有配料系统控制参数多、复杂的问题，并有效解决了称量速度和称量精度的矛盾。和以往配料控制系统中采用的双段速控制比较，提高了称量精度和效率。3.期刊论文 李翠英. 袁贵栋. 任有志. 周芬萍 微机控制自动物料配比系统的开发 -组合机床与自动化加工技

15、术2003(3介绍了利用配料控制器CB920及可编程控制器PLC开发的微机控制自动物料配比系统,可以根据生产工艺的要求设定各种物料的混合比例,并实现自动定量送料与混合,有效地保证了配料质量,提高了劳动生产率.4.学位论文 王尧 可编程称重控制器的设计与实现 2007称重控制器是包装、建筑等行业的重要控制设备。随着我国经济飞速发展，食品包装行业方兴未艾，开发高精度、智能型的称重控制器已成为必然。本文面向定量包装称量控制领域，借鉴国内外可编程称重控制器的设计，给出了可编程称重控制器的主要设计方案和技术指标，开发了一款基于C8051F020增强型单片机的可编程称重控制器。本文详细给出了称重控制器的设计方法，根据配料生产的工艺要求，采用单片微机设计，集测量控制一体化的新型称重控制器，可实现自动称重、配料控制和联机测控，具有较高的性能价格比。 称重控制器是一种软硬件紧密结合的产品。在硬件设计中，我们采用Cygnal公司的具有增强型51内核、基于SOC设计的C8051F020单片机及Cirrus公司针对电子秤设计的具有24位分辨率的高精度A/D芯片CS5550，精心设计测控电路，充分发挥各器件的功能。本称重控制器具有8路开关量输入和8路继电器输出控