呂潔 蘇衛(wèi)峰 文武
摘 要:在化工吸附分離過程中,需要將原料進行在線稱重并包裝,利用信捷XD系列PLC實現(xiàn)定量算法,采用最新高速處理稱重模塊采集數(shù)據(jù),極大降低稱重中產(chǎn)生的延時性、測量誤差,利用人機界面HMI進行人機交互,操作簡單,并給出了具體的實現(xiàn)。
關鍵詞:定量稱重;信捷PLC;HMI
引言
稱重是將物料進行在線等重量稱量。在化工吸附分離過程中,需要將原料進行在線稱重并包裝,針對這一要求,本控制系統(tǒng)采用信捷的工控產(chǎn)品,開發(fā)出一套控制設備,利用HMI作為現(xiàn)場工人的操作界面,PLC作為上料下料,數(shù)據(jù)采集的控制部件,稱重模塊進行在線稱重[1]。在技術性能方面做到速度高、準確度高、穩(wěn)定性高、可靠性高,在應用性方面做到綜合性、組織性。
1 定量稱重包裝機組成
定量稱重包裝機由定量稱重包裝控制器和備料斗、計量斗、夾袋機構、截料裝置、下料閥、放料閥、稱重傳感器等部分組成,定量稱重包裝示意圖如圖1所示。備料斗為緩沖式料倉,用于物料存儲并提供一個接近均勻的物料流;閥門位于備料斗底部,當設備檢修或出現(xiàn)故障時,用于將物料封阻在備料斗內(nèi);截料裝置在稱重過程中提供快、中、慢三級給料;秤體主要有計量斗、稱重支架和稱重傳感器組成,完成重量到電信號的轉變并傳輸?shù)娇刂茊卧?;夾袋機構的作用是夾緊包裝袋,讓稱重完成的物料全部落入包裝袋。
2 硬件設計
稱重控制器包括信捷XD系列PLC,信捷HMI[2],稱重模塊,稱重傳感器等部分組成,硬件組成如圖2所示。
2.1 PLC
PLC采用信捷電氣的XD3-24R-E,基本處理指令0.02~0.05us,掃描時間10000步1ms,程序容量高達128K。具有兩個通信口,支持RS232和RS485可連接多種外圍設備。采用AC220V交流供電,具有8個繼電器輸入和8個繼電器輸出。
2.2 HMI
HMI采用信捷電氣的TH765-N觸摸屏,7英寸觸摸屏,耐油耐臟,6萬色真彩,支持BMP、JPG格式圖片顯示。自定義的數(shù)據(jù)采集保存功能,支持時間趨勢圖,XY趨勢圖等多種形式。提供兩個USB接口,實現(xiàn)數(shù)據(jù)的快速傳遞和備份,具有RS232、RS485通信口,實現(xiàn)與PLC等設備的連接。
2.3 XD-E2WT
XD-E2WT是信捷公司最新研發(fā)的稱重模塊,可采集2路壓力傳感器的模擬量電壓信號,可檢測0~39.06mV的電壓信號,24位的高精度A/D轉換,分辨率高,數(shù)據(jù)采集穩(wěn)定,極大地降低了稱重誤差。
3 軟件設計
控制軟件的流程圖如圖3所示。
3.1 稱重包裝的控制過程
當定量包裝秤進入自動狀態(tài)后,稱重控制系統(tǒng)打開給料門開始加料,該給料裝置為快、中、慢三級給料方式;當物料重量到達快給料設定值時,停止快速卸料;延時等待一段時間,啟動中速卸料,當物料重量到達中給料設定值時,停止中速卸料;延時等待一段時間, 啟動慢速卸料,當物料重量到達最終設定值時,停止慢速卸料,并啟動延時;延時時間到,檢測夾袋裝置是否處于預定狀態(tài),時間沒到則等待,到則將物料卸入包裝袋;卸料過程中,當物料重量小于零區(qū)值時,關閉卸料信號,延時一段時間后松開夾緊裝置,包裝袋落下后進行縫包并輸送到下一個工位,并啟動下一個循環(huán)過程[3]。
3.2 定量稱重誤差分析
數(shù)據(jù)采集模塊的精度、傳感器動態(tài)測量誤差、秤體振動、下料的沖擊力和空中殘留物料是影響比較大的因素。傳感器的動態(tài)測量誤差是由于在動態(tài)測量過程中,由于測量的重量始終在變化產(chǎn)生。當傳感器受到一個重量時,重量已經(jīng)由一個受力狀態(tài)變?yōu)榱硪粋€狀態(tài),由于中間有一個過渡的過程,在這個過渡的過程中,測量和實際重量值相差很大。秤體振動也是一個比較難以克服的問題。由于定量包裝秤采用氣動閥門作為執(zhí)行機構,當閥門動作時,秤體會產(chǎn)生劇烈的振動,秤體振動會帶動計量斗振動,這種振動產(chǎn)生的干擾信號會加入到被測物料真實的信號中。下料沖擊量是指物料在下落到計量斗時產(chǎn)生的沖擊重量,空中物料是指備料斗已經(jīng)關閉時仍然運動在空中的物料。采用信捷XD-E2WT高精度稱重模塊可以較好地克服以上誤差。
4 結束語
基于信捷公司產(chǎn)品開發(fā)的定量稱重包裝機系統(tǒng),采用HMI作為操作界面,XD3PLC作為控制器,高精度稱重模塊XD-E2WT進行測量與轉換。該系統(tǒng)已經(jīng)在化工吸附分離裝置中使用,使用效果表明該系統(tǒng)操作方便,安全可靠,稱重準確,創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟價值。
參考文獻
[1]信捷電氣股份有限公司.XD系列可編程控制器用戶手冊[指令篇](XD/XDM)[Z].信捷電氣股份有限公司,2013.
[2]信捷電氣股份有限公司.TouchWin用戶手冊(V2.D)[Z].信捷電氣股份有限公司,2010.
[3]孟華,楊光偉,等.一種定量自動稱重控制器的設計與實現(xiàn)[J].儀表技術與傳感器,2008(9).