工业配料系统一体化解决方案

工业配料系统一体化解决方案内容摘要：

称重控制单元 基于 PC/104总线的工业计算机控制系统方案 1） 系统构成：工业计算机及 数据采集、控制系统 选择研 祥 EC51651CLD2NA 为主机配以工业级 PC/104总线扩展功能模板 集成。 EC51651CLD2NA是一个全功能、低功耗的性能高于 PIII 的嵌入式 Crusoe 系列处理器主板， EC51651CLD2NA 以其全集成性能和丰富的接口功能使用户只要添加少量的 PC/104 总线功能模板就能集成为高性能的智能工控 系统 ，本方案 数据采集和控制系统 集成在 PC/104计算机上 ， 1块具 PC/104总线 8通道 模拟量输入模 板 PM510和计数测频模板 PM539对来自 称重给煤机、螺旋称的重量 信号 和速度信号 进行调理 和检测，计算每台称重装置的既时量、累计量，并计算与每台给煤机的给定值的偏差，经过 PID 算法和独特的周期调节算法，通过多通道 模拟量输出模块 PM520 的相应的标准420MA电流输出控制给料机的转速，从而实时的跟踪给定值实现不同料种的精确配比。 系统的所有的被控设备由 PC/104系统的 24CH可编程开关管理并实现整机的程控。 PC/104计算机除完成控制功能外，还具有工控机的数据处理显示。 2） PC/104主机及组态模块简介： EC51651CLD2NA主板集成了低功耗 TM5800系列处理器、 128MDDR内存、 CRT/LCD控制、二个 10/100Mbps网络接口、 SUB、看门狗定时器等，主板上的 69000LCD接口可支持 TFT/DSTN/多种 LCD屏。 PC/104 主机 系列体积紧凑，符合现场总线的趋势，系列提供的 104 总线标准可无缝连接多种不同的数据采集及控制功能模板，使现场 I/O设备容易地构成 PC 应用网络。 使用硬件自检及软件诊断来监测系统可能出现的问题，同时有看门狗定时器，故障时会自动对系统 复位。 基于 ADAM5000系列工控组件的工业计算机控制系统方案 1)系统构成：数据采集及控制系统 选择研华 ADAM5000/485 组态 模块系统集成。 系统围绕 ADAM5000/485 数据采集和控制系统的 RS485 网络来设计， 主机母板 ADAM5000/485选择1 块 7 通道 模拟量输入模块 ADAM5018和一块计数器 /频率输入模块 ADAM5080 对来自 称重给煤机、螺旋称的重量 信号 和速度信号 进行调理 和检测，计算每台称重装置的既时量、累计量，并计算与每台给煤机的给定值的偏差，经过 PID 算 法和独特的周期调节算法，通过ADAM5000/485基板上的 2块 4通道 模拟量输出模块 ADAM5018 的相应的标准 420MA 电流输出控制 变频器，从而改变电机的运行速度达到调节流量的目的 ，从而实时的跟踪给定值实现不同料种的精确配比。 系统的所有的被控设备由一台日本欧姆龙产的经济性 PLC CPM2AH40CDRA 管理实现整机的程控 ,并对各设备的运行状况进行监测。 ADAM5000/485 基板 模块 和 PLC 与 工控机通过 工业现场总线 RS485 多点网络可以进行快速 可靠 的通信， 实现信息共享。 2） 系统 特点 （ 1）可以根据现场条件同时控制独立几条干料线和几条与干料线相关的液体配料线。 （ 2）集中操作控制，实现远程控制。 （ 3）配料精确度高：单机精度优于 ％；系统配料精度优于 ％。 （ 4）自动化程度高：自动调零、自动校秤，打印当班记录、配料报表，自动声光报警。 中央控制运行程序自动起动停止设备，故障点监控输出，屏幕动画显示系统运行状态。 （ 5）操作简单：系统提供全自动、半自动、手动三种操作方式。 全自动方式下，不需要人为干预，微机自动完成全部配料过程，并实时打印。 手动方式则通过现场调速旋钮控制设备的运行。 （ 6）运行可靠、维护方便：系统内部各部分之间采用模块结构，接触件连接、检修。 维护都行方便。 基于 ADAM系列模块的配料监控系统 是基于开放式现场总线技术的多种混合配料称重系统。 动态计量称、 模块、 PLC等通过现场总线无缝连接组成计量配料系统，连入厂内局域网，实现了管控一体化。 基于称重显示控制仪表 SY2105的工业计算机控制系统方案： 系统构成：称重显示控制仪表SY2020 接受现场称重传感器和速度传感器的重量和速度信号，完成即时流量和累计量的计算和显示，称重显示控制仪表的智能调节功能根据当前流量与工艺 给定值的偏差，自动完成 PID 运算并输出 4— 20Ma 的标准模拟电流以控制和调节给料装置的给料量，完成 实时的跟踪给定值实现不同料种的精确配比。 系统的所有的被控设备由一台日本欧姆龙产的经济性 PLC CPM2AH40CDRA 管理实现整机的程控。 称重显示控制仪表 SY201和 PLC与 工控机通过 工业现场总线 RS485 多点网络可以进行快速 可靠 的通信， 实现信息共享。 基于 PLC的工业计算机控制系统方案 西门子公司 S7300 系列式 PLC 产品采用模块化易于实现分布，易于掌握和应用是满足中小型系统的应用最广泛 、最成熟的经济型产品，高性能的 CPU和丰富的带有大量方便功能、采用了大量的隔离的措施的 I/O扩展模块，可方便的实现应用组态和方便的进行系统的改进和扩展，具有最高的工业环境适应性。 S7300系列 PLC 有极具特色的软件功能，大量的高速指令、浮点运算、参数赋值、人机界面、口令和诊断功能等等支持用户编程启动和运行用户系统。 方案 数据采集及控制系统 选择 西门子 PLC S7300CPU 和功能 模块系统集成。 在 西门子PLC S7300 系列 CPU 主机 CPU313C 上集成高精度 A/D 转换 8通道 模拟量输入 单元 SM331 和一 块计数器 /频率输入单元 对来自 称重给煤机、螺旋称的重量 信号 和速度信号 进行调理 和检测，计算每台称重装置的既时量、累计量，并计算与每台给煤机的给定值的偏差，经过 PID算法和我公司独特的周期调节算法，通过的 2块 4通道 模拟量输 出 单元 SM332 的相应的标准 420MA 电流输出控制给料机的转速，从而实时的跟踪给定值实现不同料种的精确配比。 系统的所有的被控设备由在 西门子 PLC S7300 系列 隔离的数字输入单元 SM321 和电气隔离的数字输出单元 SM322管理实现整机的程控。 在 西门子 PLC S7300系列 组件 与 工控机通过 工业现场总线 RS485 多点网络可以进行快速 可靠 的通信， 实现信息共享。 虚拟仪表 虚拟仪器技术已在测试和测量领域广为应用。 利用不断革新的 LabVIEW软件以及数以百计的测量硬件设备，虚拟仪器技术逐渐扩大了它所触及的应用范围。 虚拟仪器将快速软件开发和模块化、灵活的硬件结合在一起从而创建用户定义的 配料 系统。 虚拟仪器提供了： 用于快速测试开发的直观的软件工具 基于创新商用技术的快速、精确的模块化 I/O 具有集成同步功能的基于 PC的平台，以实现高精确度和高吞吐量 通过使 用 LabVIEW和模块化 I/O来创建高度集成的用户自定义系统，还可以将可自定义配置功能扩展至硬件本身。 这种用户可配置功能和透明度将会改进工程师构建测试系统的方式。 具有内在集成属性的系统容易扩展并且能适应不断增长的产品功能。 一旦需要新的 功能和功能扩展 ， 虚拟仪器 只需要简单地给平台添加新的模块以完成测量。 虚拟仪器软件的灵活性和虚拟仪器硬件的模块化使得虚拟仪器成为加速开发周期的必需。 组态软件 Intellution174。 FIX工控组态软件 美国 Intellution174。 公司 FIX软件是一个基于 Windows环 境下数据采集和控制软件包，软件的分布式客户机 /服务器结构，使用户可以在企业的不同层次都很方便地获得现场实时信息。 并且通过硬件加密锁使系统运行更为可靠。 FIX软件中的历史趋势图能很方便地对历史数据进行存储、查询和打印等工作，过程中发生事故进行追忆， FIX 软件提供灵活的报表功能 ,通过ＤＤＥ (动态数据交换 )方式、 ODBC(开放数据库互连 )方式将数据传送到其它应用程序如Microsoft Excel、 Microsoft Access中实现更为复杂、功能更为强大的报表。 系统中采用API接口技术，使主流工控功能板与 FIX软件之间做到真正地无缝集成。 OPC规范使 FIX 软件得到了巨大的发展和补充，使系统集成更为可靠，数据的处理速度更快，并具有更强的开放性。 组态王软件 组态王通用软件 大量应用于 自动配料系统 ,利用组态王的配方控制功能，可以轻松解决该行业的自动配料管理的需求 ， 运用组态王软件强大的组态功能，非常简单地实现配料策略 、 配料功能。 具有操作员权限管理功能。 具有现场管理及网络化的远程服务。 支持第三方的商业数据库。 基于现场总线设备 (或板卡 )完成对设备的监控，并且与组态王软件无缝进行数据交换。 具有良好的性价比。 配料过程计算机及软件 系统设置工业级嵌入式 PC/104高集成计算机或高可靠性高稳定性工业控制计算机为配料过程计算机，实施管理和优化控制，实现人机交互和信息共享。 配料过程计算机通过工业以太网或 RS485 工业现场网与配料工艺过程低层设备构成主从式系统。 上位机软件在 Windows 中文操作平台下，应用下拉菜单、点击图标、弹出式对话框等风格和手法编制，主要实现如下功能： 配比和总配料量的优化计算、下达； 现场工艺流程的动态模拟画面显示、柱形图、八小时历史曲线图等； 现场主要工艺、操作、过程参数的设置、 改写和显示存储，如各料种的配比、即时流量、累计量、班产量、设备状态，数据的设置、各种故障限、报警提示及登录、自动换仓处理等等； 系统配比精度评价、质量预测。 低层控制系统的控制状态分析及控制优化处理。 据库、打印输出功能。 配料过程计算机可通过网络与上级计算机联机，以实现信息的共享，配料过程计算机将配料工艺过程的主要参数提供给厂级计算机，同时从厂级网获得原料及成品的质量、数量等信息用于本系统的配比优化、质量跟踪和预测。 周期调节算法是集本公司多年从事基于动态称重设备的配料系统的研发，制造的经验而 独创的控制算法，算法针对动态称重过程的特殊性，从控制精度、超调及进入稳态的时间等几个控制指标出发，应用数字系统处理技术，大大改善了系统的性能。 参数自整定功能应用了计算机人工智能 AI技术，可简单地判断 PID参数的最佳值。 配料专家系统。 电气控制单元 电气控制系统根据系统的工艺需要，实现对系统设备的程序起停，解锁手动、联锁、故障处理及系统开关量信息收集等功能。 电气自动化系统的程序起停，按照先下游设备后上游设备的顺序启动，按相反顺序停机，合理的延时使配料称料头料尾对齐；系统与相关工序的联系通过严格的联锁和 时序实现；解锁后的手动运行主要用于设备的维护，校调；出现低料位，断料等故障时，系统自动判断并声光报警，并有条件的实施自动启用备用仓。 配料控制系统的电气控制是以可编程控制器 PLC为核心部件，实现对系统设备的程序起停，解锁手动、联锁、故障处理及系统开关量信息收集等功能。 PLC通过网络与上位机通讯以实现资源共享。 电控系统的所有操作均由运行人员在计算机机或触摸屏上按中文提示进行，应用画面及中文提示系统的运行状态、故障类型等。 为确保系统性能指标的实现，配料系统中大量配置变频调速控制器，达到系统调节的目的。 工业 配料系统的主要技术指标及验证方法 基于电子皮带秤的连续式动态配料系统主要技术指标及验证方法 说明：本节文字及内容主要依据国家标准 GB/T77211995 电子皮带秤 并主要参照徐州三原技术产业公司企业标准，应用于基于电子皮带秤的连续式动态配料系统的性能评价的规则。 称重给料机的性能 1）零点：零点稳定性： % Cmax 零点累计示值： % Cmax 2） 动态分辨限 ： %P max 3） 最小累计误差：新安装 %，使用中 % 4）模拟电流输出信号的线 性优于 % 变速称重给料机的计量性能 在最低速度和最高速度处重复以上试验 系统控制精度 单机流量稳定性的检测 1）观察流量的波动并确认其进入稳定状态， La 2）测量单位时间内的流量控制精度 3）确定试验时间，取接近 6分钟的皮带整圈数的运转时间为试验时间 tt。 4）应用计时器，记录每个试验时间内的流量 5）试验时间内的计算流量 L= La tt 60 6）任一试验值与计算流量值的偏差 △ = 100% 不应大于 % 以每小时的累积量评价流量稳定性 1）记录每台称重显示器的累积示值或将其清零 2）记录每一小时的累积值，为其小时平均流量 Lh，其值与给定值 LS的误差不得大于 % △ = 100% 过渡过程的性能评价 测试与过程曲线的绘制 1）将给定值。