基于PLC的自动配料监控系统.docx

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1、基于PLC的自动配料监控系统shixi导语：设计了采用OMRONPLC为主控机的自动配料控制系统，其可通过变频器实现自动给料控制，该系统具有精度高、可行性好、抗干扰才能强等优点。摘要：设计了采用OMRONPLC为主控机的自动配料控制系统，其可通过变频器实现自动给料控制，该系统具有精度高、可行性好、抗干扰才能强等优点。上位机采用组态软件组态王实时在线监控，可及时理解现场信息、发送控制命令、实时下载料方、查看历史、实时数据及曲线；并可通过组态界面的WEB发布功能，将消费数据传送到决策治理层，决策治理层将消费配方下置到消费治理层，实现了企业各层信息的有效连接，完成了一定程度的管控一体化功能。利用VC

2、编写串口通讯及组态软件IO驱动程序，通过IO驱动程序实现PLC与现场实时数据的交换。关键词:自动配料监控系统组态界面管控一体化1.引言在当代工业消费中，经常需要将多种原料按一定的比例混合，以制造某种产品，这种将一种原料与其它几种原料按事先设定的比例进展混合配料的配料称重系统在工业消费经过中有着广泛的应用，它能根据事先设定的配料单，将各种不同的原料在不同的称重设备中进展称量配料。炼钢保护渣是当代炼钢冶金中常用的材料之一，它在钢坯的浇铸和凝固经过中，直接影响钢坯质量的好坏。保护渣由石灰石、玻璃粉、石墨、水泥、工业氯化钠、苏打等八种物料按一定比例进展配制的。配料的精度对钢坯质量有着很大的影响。因此，

3、准确、高效的称量设备不仅能进步消费率，而且是消费优质保护渣的保证。结合冶金行业中炼钢保护渣配料工艺，开发设计出本自动配料系统并可以通过网络实现远程监控。2.方案论证2.1系统工艺流程炼钢保护渣是由石灰石、玻璃粉、石墨、水泥、工业氯化钠、苏打等8种物料按照一定的比例进展配制的,其配料系统的工艺经过如图1所示。贮料仓料门控制8种物料分别放入8个贮料中,8个贮仓料在圆锥形中间漏斗上方围成一圈(图中只画出2个贮料仓),物料依次经中间漏斗放入电子秤中进展称量。贮料仓分为上料仓和下料仓,在8个上料仓中放入8种物料,下料仓的下口接螺旋给料机。为防止螺旋给料机被物料“压死,在下料仓中设置了上、下阻移式物位计。

4、当物料在下料位时开启上下料仓间的阀门,将物料放入下料仓中;当物料到达下料仓的上料位时,闭此阀门。自动配料经过控制系统首先启动1#螺旋给料机,全速向称重电子秤连续加料,电子秤进展连续称量。当到达称量值的一定值时,螺旋给料机转速开场下降(变频调速),随着物料的增加,螺旋给料机的速度越来越慢;当称重值接近或者到达要求的数值时螺旋给料机停车,此时每一种物料称量完毕。翻开电子秤放料阀门,将物料放入中间贮料仓中暂存。然后启动2#给料机称量第2种物料,每称完一种即放入中间贮料仓中暂存,待8种物料均称量完毕后一起放入球磨机中,注水混合后送到下道工序。2.2方案比拟当前自动配料解决方案有三种：以单片机为主控制机

5、的自动装置、以PLC为主控制器的自动配料装置、智能自动配料装置。各种方式优缺点如下： (1)以单片机为主控制机的自动装置在现代工业消费中，以单片机为控制机的自动装置层出不穷，广泛应用于工业控制中。单片机以其价格廉价、轻巧占据市场，其功能和开发工具也相比照较完善，其完成的系统后期维护困难。以单片机开发的智能控制设备，本钱低，开发方便，功能灵敏，有成熟的开发体系，完善的功能。但其抗干扰才能有限，无法胜任于较为恶劣的工业环境。可以与计算机通讯，但需要较复杂的编程。由于单片机技术的限制,系统难以制作更高级的统一控制画面。 (2)以PLC为主控制器的自动配料装置PLC组成的控制系统，性能相对稳定，抗干扰

6、才能强，符合工业级标准，合适于恶劣的工业环境。PLC本身输入输出点数可以灵敏配置，并能自由选择添加输入输出。其逻辑控制功能强，可长期运行于工业现场，其自身保护才能较高。并可以与上位机建立通讯连接，完成两者的数据交换；也可以通过串口上网模块通过网络交换数据。其完善的功能，灵敏的配置，简单的编程，可靠的工作，使其广泛用于工业现场。由于技术的成熟，轻易制作上一层的监控页面。 (3)专用自动配料装置专业自动配料装置简单易用，合适于小型控制中，可以完成简单的控制要求，其准确度较高。但专用仪表价格较贵，不利于系统的扩展。对成型系统扩展、维护相当困难。在工业控制中，难以用于消费数据频繁变动和复杂逻辑算法的控

7、制。工业中常用于作为现场智能IO直接控制现场设备，并通过数据线将简单的数据传递到上层大型智能控制设备。通过上面三种常用工业控制方案中，可以得到以单片机为主控制机的自动装置和智能自动配料装置，难以知足本设计的要求，所以选用以PLC为主控制器的自动配料系统方案。图1系统工艺流程2.3PLC为主控制器的自动配料方案 (1)方案框架与构思现场控制局部：基于炼钢保护渣配料工艺和现场装置阀门、给料机、物位计、称重传感器等确定现场需要控制IO点数详细分为数字量和模拟量，通过选用适宜PLC型号，完成配料逻辑的控制。由PLC承受上位机传来的配料的料方，通过开关量输入上位机组态软件数据的承受，PLC自动完成逻辑运

8、算，控制各配料变频器的频率，以带动对应给料机的动作。经过治理局部：上位机采用组态软件完成现场工作状况的实时监控，及时获得现场IO数据，适时下传控制命令。利用上位机组态软件完成数据的存储、实时数据曲线、历史数据曲线的显示。通过组态的WEB发布功能，将数据传送到上一层治理部门，并上层承受传来的控制命令。 (2)系统设备的选型该系统需要8个模拟量输出，1个模拟量输入，28个开关量输入，12个开关量输出，应选OMRONCQM1H系列PLC。变频器：台达VFD-A2.2Kw8台称重传感器：昆仑海岸公司消费BK-5型悬臂梁式测力/称重传感器，压式传感器，称量范围：0-20t。物位计：辽宁中鑫自动化仪表公司

9、消费的UL-3LP系列阻移式物位计，检测原理：检测板受阻时，输出报警信号，继电器状态改变；物料脱离检测板时，恢复检测状态；往返频率：次/分输出节电容量：普通型AC220V5A，程度安装，承受压力0.3Mpa螺旋给料机：XGL150,功率为1.5Kw，料桶直径为160mm。3.系统设计3.1PLC程序设计本系统采用的是CQM1HPLC,其程序语言为梯形图。自动称量控制系统的软件分为两局部:一局部为料仓料位控制软件,另一局部为称量系统的控制软件。 (1)料仓料位控制软件:料仓料位控制系统本系统中的贮料仓共有8个。当物料在下料位时开启上下料仓间的阀门,将物料放入下料仓中;当物料到达下料仓的上料位时,

10、关闭此阀门。 (2)自动称量控制软件本系统由于不允许重量有超调,故不能采用一般的控制方法为了知足称量精度和称量快速性,本系统采用饱和非线性方法来实现。的限幅值为10,由于每一种物料的配料重量不同,故、1的数值亦不同。当配料开场时较小,=ax,螺旋给料机全速给料;当到达一定值时,=1ax,但UkUmin,此时为低速给定值,随着的逐渐上升,逐渐下降;当=Umin时,停顿给料,即称量完毕。3.2组态程序设计组态软件可以简易绘制出现场工作环境，逼真地模拟出现场工作状况，有利于集中方式的工业监控。 (1)组态的简介建立新组态工程的一般经过是：设计图形界面定义画面;定义设备;构造数据库定义变量;建立动画连

11、接;运行调试。需要讲明的是，这5个步骤并不是完全独立的，事实上，这4个局部经常是交织进展的。在用组态王画面开发系统编制工程时，要按照此经过考虑三个方面：图形：用户希望如何的图形画面？也就是如何用抽象的图形画面来模拟实际的工业现场和相应的工控设备。数据：如何用数据来描绘工控对象的各种属性？也就是创立一个详细的数据库，此数据库中的变量反映了工控对象的各种属性，比方温度，压力等。连接：数据和图形画面中的图素的连接关系是什么？也就是画面上的图素以如何的动画来模拟现场设备的运行，以及如何让操纵者输入控制设备的指令。 (2)主画面功能主画面是该系统设计的主要监视界面，如图2，它实时显示现场数据。画面实时显

12、示当前配料的实际料方配比和八种配料的给定料方。每次执行完一次循环的配料，实时显示实际的配料值。可以直接将当前配料的实际值显示出来。表格第三行显示的是系统对于每一种配料的误差，根据要求该误差应小于5%。否那么，将对炼钢保护渣的质量产生影响，可能影响实际消费。该误差的计算是在应用程序脚本里实现的，脚本语言在组态程序运行时，每3s刷新一次画面，画面的动画随连接变量的不同而改变。图2组态主界面控制局部按钮讲明：上电：给系统八台变频器上电，使系统处于备妥状态；开启：全自动运行按钮，使系统处于自动运行状态，系统八种配料依次运行，如不停顿，系统循环按当前配方运行。停顿：系统任何状态下，都可停顿；料种选择：自

13、左至右，从高位到低位，3位二进制数表示八种配料中的一种，以供操纵员进展手动和半自动操纵。手动：相当于点动式按钮。半自动：每次执行该种配料的单步操纵。3.3组态下OMRONPLC串口驱动程序1技术背景随着当代控制技术的完善，在线实时监控成为工程中必不可少的一局部。这就需要组态软件与现场设备实时的交换数据，传递消费信息。固然如今组态软件中PLC的程序已比拟完善，根本可以知足用户需要。但如今新型串口设备PLC、现场仪表、流量计等层出不穷，有些设备并没有在组态软件下的驱动程序，即暂时无法挂接到组态下。这时，需要工程人员自己根据厂家提供的开发接口和硬件厂商提供的协议标准，自己编写适宜的驱动程序。2驱动程

14、序概述IO驱动程序FIOS负责完成与各种I/O设备进展数据交换。一方面，它把从I/O设备收集到的实时经过数据发送给数据库DB，另一方面，从DB发出的下置数据也通过FIOS发送给I/O设备。FIOS的体系构造是开放式的，它提供开发工具与接口标准，允许用户以力控软件为平台，自行开发各种I/O设备的驱动程序。FIOSSDK主要由4局部组成：设备组态接口Iodevcfg、数据连接组态接口Ioitemui、I/O监控接口Ioapi和I/O效劳器程序Ioserver。Iodevcfg：负责治理设备组态经过。Ioitemui：负责治理数据连接组态经过。Ioapi：负责完成与I/O设备间的数据交换，实现对设备

15、的监控经过。包括：对通讯协议的解析、数据格式的转换等。Ioserver：完成对Ioapi局部动态装载，调用并执行Ioapi实现的导出函数。同时完成与I/O设备的底层通讯串口通讯、网络通讯等，以及设备超时处理、设备故障诊断等。Ioserver还完成与数据库DB之间的通讯。它把从I/O设备收集到的数据经Ioapi解析转换后提交给DB，或者将DB下置给I/O设备的数据经Ioapi解析转换后写入I/O设备。Ioserver由FIOSSDK提供。程序员仅需要开发Iodevcfg、Ioitemui、Ioapi三局部的代码。4.设计总结4.1设计创新之处本设计结合当代消费的实际和当前工业控制领域开展的趋势，

16、在常规消费控制的根底上大胆提出了创新。在配料的控制方面，除了可以完成常规的自动配料控制外，大胆地提出了向高层提供消费数据并承受高层治理的功能，使消费控制信息通过有效可行的途径、平安的方式传递到上一层。有效地协调企业内部信息，完成企业资源的统一调度，实现企业的管控一体化策略。在本设计中详细表现：可以通过WEB页面查询某一时段某些相关变量的查询与统计，同时可以根据企业内部完好信息选择适宜配方下置到配方存储文件中。在驱动程序方面，固然本设计中用到的PLC驱动程序已相对完善，但是在实际工程应用中如设备改造晋级，可能会碰到一些新型仪表、PLC无法挂接到本系统组态下，此时可以利用当先驱动设计模板进展简单地

17、修改即可,方便系统的晋级与改良。4.2设计总结通过设计自动配料系统经过中的设计和理论，学到了一些技巧和方法，现总结如下： (1)PLC编程方面PLC中位与通道的灵敏运用，通道中位与通道中数值的对应关系，给编程带来了方便；PLC编程的顺序编程方法；PLC中对于复杂状态编程时，先将复杂状态分解为多个小状态，每个小状态分别置位一辅助点，最后利用各小状态辅助点之间逻辑关系产生相应的动作。 (2)组态方面在组态的应用和学习经过中，不但纯熟把握了组态的常用功能：绘制画面、定义IO变量、脚本语言、动画连接、数据报表、实时曲线、历史曲线、历史报警等；而且，还积累了一些应用技巧、方法，对组态有了更深的理解。组态

18、中IO变量线性转换设置对数据收集与下置命令的影响;WEB页面快速设置的方法及修改，以及发布页面的配置，发布设置中详细端口号的设置；页面、应用程序、变量刷新频率在系统中的详细作用；对图素的修改，可以做到简单修改为我所用等等。 (3)驱动程序方面把握了驱动开发的必备知识，如今可以迅速地对一个硬件开发组态下的程序。积累了VC编程的经历，可以使用API函数对一些Windows程序设计进展编程。学会了VC对串口编程的方法，可以利用VC编程串口，编写合适的串口应用程序，完成相应的功能；可以使用力控接口SDK对相应的硬件进展开发，编写合适于硬件的组态驱动程序；可以对相应的硬件驱动订制方案，制作适当的驱动程序；熟悉VC的开发环境。0