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技术论坛  PLC及触摸屏技术配料系统的设计与实现
PLC及触摸屏技术配料系统的设计与实现2019-12-14
0引言

近年来随着我国经济的高速增长与电气运行和控制技术的迅速发展新知识新技能新技术及新设备层出不穷。可编程序控制器( PLC) 和触摸屏在恶劣的物体配料环境中的稳定性及抗干扰性的优势较明显,它们具有结构紧凑外形精巧反应速度快存储容量大易于操作坚固耐用并且其集成通用串行总线等优点,使它们在工业控制领域里得到了广泛的应用。良好的配料控制系统可以提高工作效率,提高该物体配料系统的稳定可靠性、称重准确性和实时性,同时也极大地降低工作者的劳动强度。本文以 DVP ES2 台达 PLCMT6100I 威纶通触摸屏和 PWC 可编程称重控制器为核心器件,设计某硅业有限公司物体配料控制系统,实现配料卸料的自动控制。

1配料系统工作工艺流程

所谓配料,即把不同种类粉状物体按不同重量比例混合在一起而得到的新物料。本配料系统有三层配料斗,下层是计重量的4个卸料斗,中层是4个配料斗,上层是2个上料斗。从上层、中层料斗中把物料分别放到 4 个设定好重量卸料斗中,储存4种不同类型物料,然后同时卸到卸料传送带上,从而得到不同比重的混合粉状物料,即整个配料过程完成。电气控制分上料和配料及卸料系统,分有手动控制或调整和全自动控制,这两种工作方式可供选择。配料系统工作过程描述: (1) 上料系统工作过程: 当雷达传感器检测到物料斗缺料时,上料传送带电动机启动并运行,延时到设定的时间时上料振动器、上料给料电动机启动并 运行,一直到雷达传感器检测到给物料斗进料满时所有的工作电动机才停止下来; ( 2) 配料卸料系统工作过程:  称重模块检测到转运车到位时并且判断称重模块计量斗计量是否达到设定值才能卸料,如计量斗计量未能达到设定值,则配料给料电动机启动、投料阀开启、配料振动器启动,并且给计量斗进料直到设定值才能进入卸料工作过程,如计量斗计量达到了设定值,则直接进入卸料工作过程。每个工作过程都有延时时间的设定,如果是全自动控制工作方式,则先是上料配料系统过程工作,后配料卸料系统过程工作。

2配料系统控制方案

配料系统主要采用 PLC、触摸屏、可编程称重控制器、称重模块控制。PLC 采用台达 DVP   ES2主机心,加DVP32XP200R和DVP24XP200 扩展模块,触摸屏采用威纶通触摸屏 MT6100I,称重控制器采用 MC700 可编程称重控制器,称重模块采用 GM H8C。共有被控对象 24 个。其中主要的被控对象有给料电动机10 台、皮带电动机 7 台、振动器电动机6台等。需要输入点60个。PLC与其相应的电控主电路安装在电气控制柜里,控制现场信号。控制柜柜面安装触摸屏HMI 进行监控调节,显示配料系统的工作状态、时间设置、配料调整参数、报警信息等,以提高配料系统安全运行的可靠性。根据现场的生产实际工作过程设计了配料系统,并列出输入( 如表 1 所示) 、输出( 如表 2 所示) 端口地址分配表。

1   PLC 输入地址分配表

输入点       输入设备   输入点       输入设备   输入点       输入设备

X0    1#物料       X25  3#反应罐缺料    X56  7#皮带电动机正转

X1    1#停止上料        X26  4#反应罐缺料    X57  7#皮带电动机反转

X2    2#物料       X27  1#计量罐空        X60  1#给料电动机运行

X3    3#物料       X30  2#计量罐空        X61  2#给料电动机运行

X4    2#上料停止        X31  3#计量罐空        X62  3#给料电动机运行

X5    4#物料       X32  4#计量罐空        X63  4#给料电动机运行

X6    1#缺料选择        X33  1#计量罐有料    X64  5#给料电动机运行

X7    2#仓缺料选择    X34  2#计量罐有料    X65  6#给料电动机运行

X10  3#仓缺料选择    X35  3#计量罐有料    X66  7#给料电动机运行

X11  4#仓缺料选择    X36  4#计量罐有料    X67  8#给料电动机运行

X12  解除 X40  1#运料车到位    X70  9#给料电动机运行

X13  选择 1#配方      X41  2#运料车到位    X71  10#给料电动机运行

X14  选择 2#配方      X42  1#皮带运行        X72  1#振动器

X15  选择 3#配方      X43  2#皮带运行        X73  2#振动器

X16  选择 4#配方      X50  3#皮带电动机正转     X74  3#振动器

X20  配料 X51  3#皮带电动机反转     X75  4#振动器

X21  1#卸料       X52  4#皮带电动机运行     X76  5#振动器

X22  2#位卸料   X53  5#皮带电动机运行     X77  6#振动器

X23  1#反应罐缺料    X54  6#皮带电动机正转     X100          上料手自动信号

X24  2#反应罐缺料    X55  6#皮带电动机反转     X101          配、卸料手自动信号

2   PLC 输出地址分配表

输出点       输出设备   输出点       输出设备   输出点       输出设备

Y0    1#皮带电动机    Y16  5#给料电动机    Y34  3#配方

Y1    2#皮带电动机    Y17  6#给料电动机    Y35  4#配方

Y2    3#皮带电动机正转     Y20  7#给料电动机    Y36  1#反应罐缺料

Y3    3#皮带电动机反转     Y21  8#给料电动机    Y37  2#反应罐缺料

Y4    4#皮带电动机    Y22  9#给料电动机    Y40  3#反应罐缺料

Y5    5#皮带电动机    Y23  10#给料电动机  Y41  4#反应罐缺料

Y6    6#皮带电动机正转     Y24  1#振动器   Y42  缺料提醒电铃

Y7    6#皮带电动机反转     Y25  2#振动器   Y43  配料完成

Y10  7#皮带电动机正转     Y26  3#振动器   Y44  卸料完成

Y11  7#皮带电动机反转     Y27  4#振动器   Y45  运料车到 1#

Y12  1#给料电动机    Y30  5#振动器   Y46  运料车到 2#

Y13  2#给料电动机    Y31  6#振动器   Y50  启动配料

Y14  3#给料电动机    Y32  1#配方       Y51  卸料开始

Y15  4#给料电动机    Y33  2#配方               

3配料系统控制软件设计

配料系统监控软件分为触摸屏人机界面、PLC 控制软件和 PWC 可编程称重控制器设定 3 部分。触摸屏程序 通过 S232 直接通信访问和修改 PLC 变量,实现数据、状态、存储和显示等功能; PLC 程序实现逻辑判断、数据处理与执行控制等功能; PLC MC700 的数据交换,设定物料计重量的计量值。

3. 1触摸屏界面设计

配料系统采用人机接口,更加直观地了解设备运行状况及参数值,而操作简单,也便于调试。触摸屏监控界面软件采用 EB8000V451编程,是一款功能相当强大的触摸屏人机界面设计软件,为人机界面设备创建操作员面板、配置操作参数和根据监控软件实现具体功能。通过触摸屏还能对被控设备进行实时控制,如在线设置配料系统的某些工艺参数,调节延时时间和不同粉状物料的配方等,用图形、数值实时显示现场被控设备的运 行情况以及状态参数的实时画面监视,使生产工作人员快速了解整个配料系统主要的设备运行情况。本软件设计了以下界面:

(1) 主监控界面可直观地显示整个物体配料控制系统的工作状况、物料配方方式和配料斗缺料的报警, 底部为页面切换按钮。从主监控界面单按下不同的按钮,可分别进入不同的子界面;

(2) 配方界面可进行不同粉状物料的配方

(3) 历史记录界面记录物料配方的方式、日期、时间、序号和各种粉状物料重量;

(4) 时间设置界面设置系统每个工作过程延时时间参数的设定( 如给物料、振打、循环延时时间参数的设定)

3. 2   PLC 程序设计

PLC 采用台达 DVP ES2 系列,用 ISPSoft_V2. 30 软件编程,是台达新一代编辑软件,将程序架构以模块化方式编辑,支持梯形图、功能块等多种编辑模块,已制作完成的功能块可重复利用,在大型专案的制作上更  能节省开发时间。梯形图的设计除了能准确实现配料系统需要的功能外,同时还要和触摸屏设计相结合[6]。在 PLC 程序设计中主要分为两部分: ( 1) 实现对 MC700 可编程称重控制器称重数值控制功能; (2) 实现对配料系统工艺流程的顺序控制功能,以配、卸料系统软件设计为例。

3. 3   PWC 可编程称重控制器设定

 配、卸料系统软件设计

 PWC的中文名字是可编程称重控制器,是一种采用模块化设计、可分布式结构的称重系统,可广泛应用于各式各样的称重现场。本系统选配MC700功能模块,组建成高性价比的配料系统。它根据各个开关量的输入输出状态进行逻辑判断,把动作输出信号如模拟量输出、开关量输出传到控制设备。主要用于对重量的测量,用于现场开关量的输入和输出,输入节点连接设备的无源接点(干接点) ,如按钮输入、行程开关、接近开关等,输出节点是继电器输出,接点容量为 AC250 V5 ADC 30V5A,可以驱动交流接触器,电磁阀等。

MC700PLC的通信方式采用工业设置为RS485 通信,接485接口A信号端子上,地址设置 1,设置9600bit / s 传输速率,8 bit 数据长度,1 bit 停止位,偶校验。RS485 通信波特率和通信距离在同一通信网路中,配料系统必须使用同一种波特率,可根据现场情况选取合适的通信距离和对 MC700 的参数在“COM”模块的菜单模式下设置参数值和查看参数值。建立通信后 PLC 执行 WITE VA EAD VA 通信指令实现与 MC700 的数据交换,确保了物料计重量的计量达到设定值。

4结束语

根据功能要求,该配料系统采用模块化设计,各功能模块间采用总线式连接,模块可以靠近设备安装,减少现场布线、故障率低、抗干扰能力强、维护保养容易等优势,体现了该配料系统的稳定可靠性; 通过在触摸屏对物料的配方设定,同时从触摸屏实时运行监控反馈的数据来看,设定值与反馈值的误差在 0. 5% 以内,能够准确的对单个物料或多个物料称重,并输送至安装好的输送机开始输送作业,达到了物料配方的要求,体现了该配料系统的称重准确性和实时性。基于 PLC  及触摸屏技术配料控制系统运行一年多来,稳定可靠性、称重准确性和实时性达到了设计与应用目标,自动化程度高,减轻了工作者的劳动强度,提高了作业效率。

 

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