完成基于plc在自动配料控制系统Word格式文档下载.docx

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自动配料;

PLC;

控制;

变频调速

引言

自动配料系统是精细化工厂生产工艺过程中一道非常重要的工序，配料工序质量对整个产品的质量举足轻重。

自动配料控制过程是一个多输入、多输出系统，各条配料输送生产线严格地协调控制，对料位、流量及时准确地进行监测和调节。

系统由可编程控制器与电子皮带秤组成一个两级计算机控制网络,通过现场总线连接现场仪器仪表、控制计算机、PLC、变频器等智能程度较高、处理速度快的设备。

在自动配料生产工艺过程中，将主料与辅料按一定比例配合，由电子皮带秤完成对皮带输送机输送的物料进行计量。

PLC主要承担对输送设备、秤量过程进行实时控制，并完成对系统故障检测、显示及报警，同时向变频器输出信号调节皮带机转速的作用。

1配料系统概述

我公司研发的PCS自动配料系统可用于：

冶金生产线自动配料水泥生产线自动配料橡胶生产线自动配料搅拌站自动配料复合肥生产线自动配料合金材料生产线自动配料硅铁生产线自动配料石灰窑配料自动控制焦化产生产自动配料PVC塑胶压延生产线计量配混本系统是专为冶炼行业而设计的智能化、多功能配料控制器系统可自动控制冶炼行业的整个生产过程实现冶炼行业生产数据管理，并可通过电话实现系统远程维护。

1.1系统特点

1：

采用日本欧姆龙可编程序控制器（PLC）为核芯，体积小，精度高，稳定性能好.2：

可同时控制多台秤,多种不同物料或控制输出（根据工艺而定）3：

智能化控制配料时间，配料各秤之间无任何等待，使得配料周期缩短，提高配料速度和产量。

4：

最新的WINXP系统平台，运行更快速，更稳定，实时动态生产画面，展现生产进程，操作直观、清楚、自动恢复功能。

5：

强大报表功能，能大量记录储存各类数据和制表打印，自动于每次生产完成后编印配料报表，并提供日期，时间，报表编号及每种物料的实际消耗量等资料；

报表提取采用PC手动查询方式，生产结束报表寄存在电脑内部，可无限次读取，保证生产报表的正确性和完整性。

6：

操作简单，本系统具有手动，半自动，全自动三种生产模式。

1.2RH真空处理装置自动控制系统

由于国际市场对纯净钢和超纯净钢的需求不断扩大，特别是20世纪80年代以来，由于汽车厂家对钢板的抗锈性能提出了更高的要求，使得纯净钢开发技术成为一个全球性的热点，也成为衡量一个国家钢铁生产水平的标准。

RH真空循环脱气方法是1959年德国鲁尔钢公司（Ruhrstahl）和海罗尔斯公司（Heraeus）共同开发的工艺，运用真空循环脱气原理，主要靠钢水中的氧在真空槽中进行脱碳，利用钢水的循环流动来达到去除钢水中氢、氮、氧等有害气体及固体夹杂物和深脱碳的目的，以进一步提高钢水纯净度。

RH的工艺流程如图2.1：

钢包车接受吊车吊来从LF或转炉（初炼炉）过来的装有钢水的钢包，钢包车运送钢包到处理位。

当钢包车到达真空处理位后，真空系统开始预抽真空。

同时，启动测温定氧取样枪在钢包中对钢水进行测温定氧和取样及测量钢渣的厚度。

然后启动钢包液压顶升系统提升钢包，使真空槽的浸渍管完全插入到钢水中，根据钢渣的厚度和钢水的高度，调整浸渍管到适当的插入的深度，停止钢包上升，锁定液压系统。

打开真空阀，钢液被吸入真空槽，由于浸渍管的上升管的驱动气体的注入钢液开始循环。

然后根据不同的工艺要求进行吹氧、添加合金进行成分调整等。

真空处理结束时，关闭真空阀，停抽真空，用空气破真空，当真空槽的压力回到大气压力时，启动钢包液压顶升系统下降钢包，让浸渍管离开钢水，并由氩气切换到氮气。

然后启动测温取样枪对钢水进行测温定氧和取样及定氢。

处理完后，将钢包车移动到保温剂添加位，根据工艺情况可由操作人员或过程计算机根据钢种和来钢情况设定喂丝长度，人工进行喂丝处理。

喂丝后，由操作人员加入适当的保温剂，最后钢包车开出，由起重机吊出钢包。

图2.1工艺流程图

RH控制系统采用两级控制系统组成：

一级基础自动化系统和二级计算机控制系统。

在一级基础自动化系统中完成其逻辑控制和控制回路的调节控制，二级过程控制级是从基础自动化系统采集过程生产数据，根据生产计划进行模型运算，优化出生产参数下送到基础自动化系统执行操作。

系统的控制结构如图.所示。

图2.2系统控制结构

在操作室设置三套工业控制计算机操作站，配备相应的打印机及网络交换机，另外配置一台工程师编程笔记本，组成HMI操作系统。

操作站配置监控开发系统，工程师站配备编程工具。

主控制室内设置PLC柜，配置主体部分采用远程I/O。

在顶枪、预热枪阀站设置远程I/O站，将分散的信号统一通过现场总线传送到中央控制室的CPU，进行集中监控。

信号较多的操作箱I/O信号，通过就近对应的远程I/O站将信号传送到中央控制室的CPU。

L2服务器通过以太网连接到L1的操作站系统，进行数据交换。

L2的操作员终端安装在基础自动化中央控制室，操作员通过HMI与L2进行对话。

RH真空处理装置自动控制系统采用2套西门子公司CPU416-3型号的PLC用于生产过程控制，并完成整个生产过程的电气、仪表控制功能。

通过工业以太网和PROFIBUS总线进行网络通信，通信系统包括PLC之间、PLC与上位计算机之间以及PLC与其他智能设备间的通信。

上位机采用西门子工控机，通过工业以太网连接，与下位PLC和二级自动化系统进行实时通讯，实现对设备系统的控制监视、数据采集、故障报警、报表打印等多种功能；

主传动控制通过PROFIBUS-DP网与变频控制器通讯，仪表自动化系统采用PROFIBUS总线链接，采集过程信号进行监控。

PLC软件采用Step7V5.3进行编程，利用顺序控制和回路控制结合的方法实现自动控制。

对枪的升降、钢包车走行、槽台车运动基本上均采用顺序控制方法，实现手动和自动控制。

对于流量、压力、温度等仪表控制，采用PID的控制策略，因为在当今工业过程中，常规的PID控制器因为其良好的鲁棒性、控制简单以及较高的可靠性仍然是运用最广泛的控制器。

在闭环系统中，PID控制器的三个参数必须通过整定来达到满意的控制效果。

PID控制器表示为：

则输出可以表示为：

其中Kp为比例增益；

Ki=Kp/Ti为积分增益；

Kd=KpTd为微分增益。

对于PID控制来说，只有在参数Kp，Ki，Kd的适当配合下才能使系统的过渡过程达到快速、平稳、准确的要求，获得满意的控制效果。

PID参数的整定就是根据被控对象特性和所希望的控制性能要求决定三个参数Kp，Ki，Kd。

图2.3温度串级控制系统

在预热枪的温度控制系统中，由于系统是一个大滞后的系统，所以采用串级控制的方式，温度调节为主回路，流量调节为辅回路，内环的流量调节回路可以快速响应温度变化，外环的温度回路根据槽温情况进行调节，如图3。

这样可以及时消除流量波动对槽温度的影响和温度回路的扰动影响，保证真空槽温度的稳定。

根据热RH的工艺对计算机监控系统的要求，用组态软件WinCC6.0开发了系统的监视与控制画面，系统可以对现场过程数据的动态监视功能、历史数据的归档功能、异常信号的报警功能、现场操作的指导功能和对生产过程的控制功能等。

上位监控画面主要包括各子系统监视画面、趋势画面、报警画面和辅助画面等。

图4是顶枪系统的运行画面，图中所示顶枪处于补充加热模式，操作场所选择中央控制，控制方式为中央自动控制。

图5是预热枪系统的运行画面，图中所示预热枪处于中央操作燃烧状态。

图41#顶枪系统补充加热运行画面

图51#预热枪自动燃烧系统运行画面

1.3系统独特优势

PLC处理数据能力强,采样速率快速稳定，配料工艺完全可满足工艺要求配料2：

工艺可根据用户来设定3：

可靠性好,系统有两种控制方案（触摸屏和工控机方案）当其中的外种有故障时另外一台马上切入运行不影响生产,能够杜绝生产故障时出现生产失控现象4：

实时图形显示生产流程和文本显示生产过程,方便操作员操作5：

文本文件显示生产报表,配方报表等（有多项打印内容由用户自行选用）强大的报警提示功能,可以将废品率降到最低程度6：

配料均匀性，各骨料放料时采用变频器控制放料速度使的各骨料在相等的时间内放完，保证了配料的均匀性

1.4监控软件

线上自动监控软件:

人与生产线之间的关系由被动转为主动,一旦生产出现异常情况,计算机系统立即主动发警报给相关人员,主动做提醒功能,通过实时的在线监视器,随时监控生产的重要信息.

1.5硬件特点

本系统硬件均采用国际名厂出品的元件，性能极为可靠：

按钮开关选用日本产品开关继电器采用高质量进口产品PLC采用日本欧姆龙公司产品电源采用隔离防雷保护系统电源系统采用浪涌吸收保护。

2配料系统自动控制

2.1自动控制配料系统

自动配料系统是一种用于工业（如混凝土配料），农业（如饲料配料）生产上自动化的配料设备，通常是由带有自动配料算法软件的电脑（微机）作为其自动配料的控制系统。

2.1.1自动配料系统的种类

1，主从式分布控制微机配料控制系统

这种全自动配料控制系统的设计是采用主从式结构，将多台单片微机连接成功能强大的系统，可应用于大型混凝土配料站，同时配料的物料可以多达９～１２种。

2，失重秤自动配料系统

在化工、建材、冶金等行业经常要进行多种物料的连续配料,因此经常使用失重秤.由于失重秤秤体是基于斗式秤的结构,能直接进行砝码标定,通过对秤斗各瞬间重量的测试计算出实际排料量,再进行闭环调整,从而可以达到较高的控制精度,一般而言累计精度为0.5%.由于是斗式结构，标定,这种系统维护也比皮带秤容易得多.

3，率值自动配料系统

率值配料不是一个新概念。

早在1987年河南硅酸盐学会的刘笃新工程师在《河南建材》上发表的《关于水泥生料配料公式研究》中就提出了率值配料的概念，1991年还出版专著《水泥生料配料的率值公式法》，详细探讨了生料反馈回调的各种方法，证明在原材料成分波动时单控制生料CaO、Fe2O3不能稳定生料三率值，进一步明确了率值配料的概念。

他没有止步于揭示钙铁控制的缺陷，而是进一步研究了6种回调方法，提出了钙铁控制下保证率值合格的最佳回调方法，最大限度地避免了钙铁控制的缺陷。

水泥厂目前普遍采用的回调方法实际上就是刘笃新工程师倡导的方法。

此后，率值配料的理论并没有新的突破。

目前率值配料的基本假定是：

要实现率值配料必须要测定出生料硅、铁、铝、钙4种化学成分。

烟台昌晖仪表自动化技术有限公司专业生产、销售灌装机，主要灌装机产品有定量灌装机、称重灌装机、液体灌装机、食用油灌装机、单头灌装机、双头灌装机、多头灌装机、小包装灌装机、中包装灌装机、自动灌装机、定量灌装机、半自动灌装机、油脂灌装机、自动液体定量灌装机、自动液体灌装机、车间计量灌装机、液体灌装机械、计量灌装设备、流量计量设备、自动配料控制系统、自动配料、定量配料秤、食品灌装机等灌装设备，plc自动配料系统、自动配料控制系统、封闭式自动配料系统、配料系统、配料控制系统、称重配料系统、电子配料系统、自动配料、自动配料机等配料系统。

2.2自动控制原理

可控制１至４种物料的加料过程，具有自适应和自学习功能，配料时自动除皮，自动零位跟踪，自动补偿与修正过冲量，使配料计量更准确；

可以分别对４个物料控制开关的快速加料、粗计量加料和精计量加料等参数进行设置，以适应不同物料的性质；

调校方便，迅速。

可选择全自动、半自动、半手动或全手动控制配料机配料作业生产过程；

输出控制全部采用无触点开关，大大延长控制系统使用寿命；

带有手