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上海鹰衡关于加气混凝土砌块生产配料称重系统的智能控制研究
2017-04-13 11:38:11 来源:http://www.scalesh.com 作者:http://www.scalesh.com 【 】 浏览:0次 评论:0

加气混凝土砌块是目前推广的绿色建材但生产品质的稳定性不高造成环境的二次污染和企业的高耗能 配料称重的准确性十分重要设计的计量称重环节引入模糊控制算法采集运算及控制过程由 S71200 PLC 完成变频器实现多段速加料避免原料重量分布不均造成的影响在加料的速度和精度上寻求优化平衡

蒸养加气混凝土砌块是以水泥石灰矿渣粉煤灰发气剂气泡稳定剂和调节剂等物质为主要原料经磨细计量配料搅拌浇注发气膨胀静停切割蒸压养护成品加工等工序制造而成的多孔混凝土制品

生产时粉煤灰定量加水与废料浆初步制成浓度合适的料浆并在存储搅拌机内均衡调节成浓度合适生产的料浆再由渣浆泵泵入料浆储罐内备用

配料称重搅拌控制系统的配料精度直接影响加气混凝土成品的合格率 进场的原材料化学成分均有技术要求原材料在投入生产之前每个批次都要化验化学成分确定具体的生产配方

1.控制要求

由于加气混凝土砌块生产中生产过程是间歇式的即在每一模的物料配料完成并卸完料后才进行下一模的配料 自动运行时操作员根据化验室给定的原材料配方数据修改触摸屏的配料重量下载至 PLC 按下启动运行按钮粉煤灰浆料泵变频器工作粉煤灰浆料开始进入计量罐PLC 检测计量罐的称重数据 粉煤灰浆料先快速加入 到接近配方给定重量值时 如差值≤10),按照事先编制的模糊控制表调节浆料泵变频器的转速从而既保证了浆料的下料速度又保证了的计量精度 加料到配方给定重量时浆料泵变频器停止运行粉煤灰浆料计量完毕 紧接着浆料计量罐的下料气动阀门打开粉煤灰浆料进入搅拌罐 粉煤灰浆料计量的同时石灰水泥石膏粉料的计量也同时开始 石灰粉料的计量采用减量法即将石灰粉料由料仓输送进计量罐时对计量罐称重 再由计量罐放料至搅拌罐时再对计量罐称重从而计算出石灰粉料的下料重量计量罐至搅拌罐的管式螺旋输送机由变频器驱动与浆料的计量过程类似石灰粉料也是先快速加料 在接近配方给定重量值时 如差值 10), 按照事先编制的模糊控制表调节粉料泵变频器的转速既快又准地完成石灰粉料的加料 其他粉料的加料过程与此类似 为了保证原材料不沉淀粉煤灰料浆下料的同时搅拌罐中的搅拌叶轮就开始搅拌 要取得良好的化学反应效果搅拌罐内的温度在 45°C 左右最合适 持续搅拌 3 分钟最后人工加入搅拌好的铝粉溶液1 分钟后打开浇注阀门将拌料浇注入模具车一模浇注完成

手动运行时从加料阀门的开闭粉煤灰浆料石灰石膏粉料水泥的下料浆料变频器的运行及称重粉料输送机变频器的运行及称重到排料阀门的开闭都可以手动单步完成

2.引入模糊自适应控制算法

本称重控制系统 希望在配方给定与实时检测的重量偏差较大时系统以最大速度快速加料以节省称量时间当偏差小到某一值如差值≤10根据重量偏差 E偏差变化率EC 的数值 动态调整加料速度 偏差 E 和偏差变化率 EC 逐渐减小最后趋向于 0 从而确保了计量的速度和精度 动态调整加料速度的算法采用工业模糊控制中的经典规则


重量偏差 E重量偏差变化率 EC控制输出量加料速度给定 U 模糊量化的离散论域均定为 012345 6七挡 对应 7 档模糊子集为ZSSSBMSMBS B

Z 0 附近 小小 SS 1 附近 小大 SB 2 附近

中小MS 3 附近 M 4 附近 大小BS 5 附近B 6 附近 隶属度函数采用三角形函数 模糊控制模块程序运行后首先确定实际输入量的变化范围然后对输入量进行尺度变换及量化使其变换到相应的论域范围按照模糊控制规则进行模糊推理得到模糊输出值然后进行反模糊化处理得到实输出际数值




采用最大隶属度法将模糊量转换为精确量 取对应输出模糊集中隶属度值最大的论域中的值作为输出 模糊查询表可通过使用 Matlab 中模糊逻辑工具箱仿真得到

将该表以数据块的形式存入 PLC 工作存储区内在已知 EiECi 的情况下通过查询该表得到 Ui根据实际经验和现场测试将查表数值转换为一个确定的数值再用二进制来表示 PLC 不同端口输出

3.实现方法

SIMATIC S71200 具有用于进行计算和测量闭环回路控制和运动控制的集成技术 是一个功能非常强大的系统 可支持 16PID 控制回路集成的 PROFINET 接口用于进行编程以及 HMIPLCtoPLC 通信支持使用开放以太网协议的第三方设备


分析统计配料称重系统的数字量和模拟量接口数模拟量输入点AI4 为粉煤灰或矿砂料浆称重石灰石膏粉料称重水泥粉料称重浇注温度检测模拟量输出点AO1 为加热蒸汽阀门开度控制数字量输入点DI12 为料浆存储罐粉料及水泥存储仓的下限传感器料浆计量罐粉料及水泥计量仓的排料气动阀门位置应急启停按钮等 数字量输出点DO24 为料浆计量罐粉料及水泥计量仓的排料气动阀浆料泵粉料及水泥螺旋输送机运行控制变频调速控制搅拌电动机运行铝粉浆加入提示浇注气动阀系统运行及停止指示等


博途TIA portal软件是公司开发的高集成度工程组态系统 包括 SIMATIC STEP 7 Basic SIMATIC WinCC Basic除了能够对 PLC 编程和 HMI 智能组态以外还提供了硬件和网络配置诊断等通用的项目组态框架

选择 S71200 PLC 系列的 CPU1214 AC DC Relay 基本模块选择扩展数字量输出信号模块 SM1222选择扩展模拟量输入 输出 SM1234 信号模块 AI413 AQ214 交换机CSM1277Ethernet switch4portsHMI 设备选择 KTP600 BA-SIC PN

程序由配料称重控制系统主程序 OB1  定时中断程序OB200温度 PID 调节定时中断程序 OB201浆料称重控制子程序 FB1石灰石膏粉料称重控制子程序 FB2水泥称重控制子程序 FB3手动配料称重子程序 FB4温度 PID 调节功能块 FB5组成DB1DB5 为其相应背景数据块定义全局数据块 DB6 存放配方数据DB7 存放称重模糊控制查询表等

系统主程序以自动运行为主体 程序中设置切换开关调用手动运行程序浆料粉料水泥的计量可以并行同时搅拌罐的温度控制防沉淀搅拌也并行 各原料的称重控制不完全相同但基本流程一致 在加料过程中定时循环检测称重传感器的数据并转化成相应重量计算出 EEC对应模糊控制算法查询

得出结果输出多段速运行相应的变频器频率调节浆料泵或螺旋输送机的加料流量

4.结束语

面对原材料化学成分相对稳定又多变的生产实情 采用这种配方管理配料生产的模式称重环节引入模糊控制算法在称重的速度和精度方面找到了优化平衡使得加料工序比较稳健降低了粉尘污染


Tags:地磅,上海地磅,电子地磅 责任编辑:admin
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