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上海鹰衡浅谈利用 PLC 实现皮带秤的自动化控制方法
2017-03-10 08:44:14 来源:http://www.scalesh.com 作者:http://www.scalesh.com 【 】 浏览:0次 评论:0

上海鹰衡浅谈利用 PLC 实现皮带秤的自动化控制方法

本文介绍如何利用 PLC 的逻辑计算,实现皮带秤的瞬时量计算与显示、累积量计算与清零、实物校称、零点标定等功能。既减少了硬件投资,又减少了维护量,同时替代皮带秤积算仪在上位机上实现其所有功能。

1.背景技术

目前在用的动态皮带秤大多利用皮带秤积算仪实现一切功能,其配置情况一般是:称重传感器、速度传感器、流量积算仪。秤的所有功能:瞬时量计算与显示、累积量功能、校间隔、校零、清零等都在积算仪完成。日常维护量和校秤工作量重,流量积算仪的投资较大。随着 PLC 的普及,积算仪的瞬时量和累积量必须送到 PLC 再由 PLC 根据瞬时量和累积量调节给料设备控制下料量在设定的范围之内。这种设计方法,在有 PLC 应用的场合既繁琐,又增加故障点,不利于控制精度的掌握。

2.设计原理

在有 PLC 应用的地方对皮带秤(皮带)做简化设计:去掉积算仪,把其功能全部移植到 PLC 内部,去掉速度传感器(皮带),只保留称重传感器,将称重信号通过集线盒直接送到 PLC AI 模板(流程示意图见下图 1),秤的所有功能:瞬时量计算与显示、累积量功能、校间隔、校零、清零等都在 PLC DCS 完成。

2.1 皮带秤流量计算

皮带运转时,称重传感器将重量转换为电信号(常为0-10mV),利用直流毫伏转换器将毫伏值转换为 4-20mA 标准信号,送入 PLC/DCS;皮带的转速v根据电机转速与滚筒直径计算得出(可根据现场实际测算得出),PLC 只需要重量信号这一变量进行运算,瞬时流量计算公式:F=k1f。其中, F 为瞬时流量kg/s;k1 为流量(速度)系数;v为皮带速度,m/s;f。为瞬时重量负荷kg/m皮带秤自身的实时重量 m0 , 瞬时重量为 mi(实时皮带重量与物料重量之和),在速度一定下,重量负荷kg/m与重量 m 呈正比例关系,为方便计算,通过模板读取的 4-20mA 的标准信号可直接表示为重量(即为 mi),负荷可表示为 f=k2(mi- m0),其中 k2 为称重系数,流量计算公式可写为:F=k1k2v( mi- m0), 1k2 均为其函数的正比例系数,k1× k2 F 的正比例系数,可令 k=1× k2,得出:Fkv( mi- m0) k 称为流量系数,在实物标定时得出;m0 可在下面介绍的零点

的运算中得出。瞬时量(t/h)积分得到累积值: M=Fdt ,实际运算中,根据程序运算周期,确定系数,例如 PLC 一个计算周期为 1s, 若瞬时量为 t/h,则系数为 1/3600,将每个周期得出的瞬时量相加乘以系数得出累积值。

2.2 皮带秤调零

皮带秤的称重传感器测得的重量包括物料的重量和皮带自身的重量,皮带秤零点的标定即为确定皮带自身的重量,由于皮带称连续运转,称体上的皮带始终处于变化中,使得皮带实时的重量处于变化之中。通过计算一段时间 t(皮带运转一周时间的倍数)的累积值,使累积值等于零,得到皮带自身的重量,即为零点。

根据 Fkv( mi- m0),初始状态下 k, m0 均为默认常数,通过计算一m段时间(t)累积量使它为零来校准 m0,累积量 M 为零,即 i - m0 为零,得出零点计算公式:m0=mi/t,t m0 累加周期(即调零时皮带运行时间)。

实际操作中,根据计算误差大小决定是否继续标定零点,误差的计算为:δ1=m0-m)/100 m其中 m为原零点, m0 为本次校准的零点,若误差较大,设定本次校准零点为新零点,可通过多次调零,直到误差稳定在规定的范围内。

2.3 皮带秤校准

皮带秤经过调零点标定后,通过实物校称来标定流量系数,称重系数的计算公式:k/M=kM。其中k为当前标定计算出来的流量系数,k为旧的流量系数(初始状态下为默认经验常数),M PLC/DCS计算得出的累计值,M实际重量。与调零一样根据误差的大小判断是否继续标定,误差的计算公式为:δ2=(M-M)/100/M[2]。若误差较大,设定本次校准 K 值为新 K 值,可通过多次校准,直到误差稳定在规定的范围内。

3.具体实施

某一恒速物料皮带称,利用 PLC 实现在上位机显示皮带物料瞬时量、累积值、清零等功能,并且能够实现零点标定,和实物标定。

3.1 控制系统:

采用施耐德昆腾系列 PLCCPU:140 CPU 534 14,模拟量输入模板: ACI 04000;编程软件为 Unity Pro,监控软件ifix4.5

3.2称重传感器及变送组件:

传感器选用电阻应变式称重传感器,0500kg,精度为 0.05 ,输出为:010 mV;变送单元采用流毫伏转换器将010 mV 转换为 420 mA 电流信号。程序实现:

零点的计算:将零点标定的程序制作为一个功能块 zero,在皮带秤的主程序中调用.

当皮带正在运行时,监控画面按下零点校准按钮时,校零开始,运行 163 秒为一个校零周期(经现场测得 163 秒为皮带运转一周的时间),在校零运行中,通过一秒脉冲计算累计值,并利用下降沿脉冲计算出当前零点,在监控画面按下自动校零时,根据公式 δ1=zero-zero1)/100 zero1,比较积算当前零点与旧零点误差,当误差大于 0.01%或者小于-0.01%时,自动设定当前零点为新零点,反之误差小,原零点相对准确,不必要改变零点。当监控画面设定为手动校零时,根据实际需求手动改变零点。

实物校准(流量系数 K 的确定):将实物校准的程序制作为一个功能块,在皮带秤的主程序中调用,原理与零点计算相同。

瞬时流量计算,累积量的计算与清零:将瞬时量、累积量等程序制作为一个功能块,在皮带秤的主程序中调用,原理与零点计算相同。

利用此技术开发的皮带秤,经长时间运行能够准确反映皮带瞬时流量与累积量,零点标定和实物校准更加方便快捷,总体运行稳定、准确。在有 PLC 的场所完全可以替代皮带秤积算仪,减少投资、增加设备稳定性,值得推广。


Tags:地磅,电子地磅,上海地磅 责任编辑:admin
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