【文章內(nèi)容簡介】 稱重控制單元 基于 PC/104總線的工業(yè)計算機控制系統(tǒng)方案 1） 系統(tǒng)構(gòu)成：工業(yè)計算機及 數(shù)據(jù)采集、控制系統(tǒng) 選擇研 祥 EC51651CLD2NA 為主機配以工業(yè)級 PC/104總線擴展功能模板 集成。 EC51651CLD2NA是一個全功能、低功耗的性能高于 PIII 的嵌入式 Crusoe 系列處理器主板， EC51651CLD2NA 以其全集成性能和豐富的接口功能使用戶只要添加少量的 PC/104 總線功能模板就能集成為高性能的智能工控 系統(tǒng) ，本方案 數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng) 集成在 PC/104計算機上 ， 1塊具 PC/104總線 8通道 模擬量輸入模 板 PM510和計數(shù)測頻模板 PM539對來自 稱重給煤機、螺旋稱的重量 信號 和速度信號 進行調(diào)理 和檢測，計算每臺稱重裝置的既時量、累計量，并計算與每臺給煤機的給定值的偏差，經(jīng)過 PID 算法和獨特的周期調(diào)節(jié)算法，通過多通道 模擬量輸出模塊 PM520 的相應的標準420MA電流輸出控制給料機的轉(zhuǎn)速，從而實時的跟蹤給定值實現(xiàn)不同料種的精確配比。 系統(tǒng)的所有的被控設備由 PC/104系統(tǒng)的 24CH可編程開關管理并實現(xiàn)整機的程控。 PC/104計算機除完成控制功能外，還具有工控機的數(shù)據(jù)處理顯示 。 2） PC/104主機及組態(tài)模塊簡介： EC51651CLD2NA主板集成了低功耗 TM5800系列處理器、 128MDDR內(nèi)存、 CRT/LCD控制、二個 10/100Mbps網(wǎng)絡接口、 SUB、看門狗定時器等，主板上的 69000LCD接口可支持 TFT/DSTN/多種 LCD屏。 PC/104 主機 系列體積緊湊，符合現(xiàn)場總線的趨勢，系列提供的 104 總線標準可無縫連接多種不同的數(shù)據(jù)采集及控制功能模板，使現(xiàn)場 I/O設備容易地構(gòu)成 PC 應用網(wǎng)絡。使用硬件自檢及軟件診斷來監(jiān)測系統(tǒng)可能出現(xiàn)的問題，同時有看門狗定時器，故障時會自動對系統(tǒng) 復位。 基于 ADAM5000系列工控組件的工業(yè)計算機控制系統(tǒng)方案 1)系統(tǒng)構(gòu)成：數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng) 選擇研華 ADAM5000/485 組態(tài) 模塊系統(tǒng)集成。系統(tǒng)圍繞 ADAM5000/485 數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的 RS485 網(wǎng)絡來設計， 主機母板 ADAM5000/485選擇1 塊 7 通道 模擬量輸入模塊 ADAM5018和一塊計數(shù)器 /頻率輸入模塊 ADAM5080 對來自 稱重給煤機、螺旋稱的重量 信號 和速度信號 進行調(diào)理 和檢測，計算每臺稱重裝置的既時量、累計量，并計算與每臺給煤機的給定值的偏差，經(jīng)過 PID 算 法和獨特的周期調(diào)節(jié)算法，通過ADAM5000/485基板上的 2塊 4通道 模擬量輸出模塊 ADAM5018 的相應的標準 420MA 電流輸出控制 變頻器，從而改變電機的運行速度達到調(diào)節(jié)流量的目的 ，從而實時的跟蹤給定值實現(xiàn)不同料種的精確配比。 系統(tǒng)的所有的被控設備由一臺日本歐姆龍產(chǎn)的經(jīng)濟性 PLC CPM2AH40CDRA 管理實現(xiàn)整機的程控 ,并對各設備的運行狀況進行監(jiān)測 。 ADAM5000/485 基板 模塊 和 PLC 與 工控機通過 工業(yè)現(xiàn)場總線 RS485 多點網(wǎng)絡可以進行快速 可靠 的通信， 實現(xiàn)信息共享 。 2） 系統(tǒng) 特點 （ 1）可以根據(jù)現(xiàn)場條件同時控制獨立幾條干料線和幾條與干料線相關的液體配料線。 （ 2）集中操作控制，實現(xiàn)遠程控制。 （ 3）配料精確度高：單機精度優(yōu)于 ％；系統(tǒng)配料精度優(yōu)于 ％。 （ 4）自動化程度高：自動調(diào)零、自動校秤，打印當班記錄、配料報表，自動聲光報警。中央控制運行程序自動起動停止設備，故障點監(jiān)控輸出，屏幕動畫顯示系統(tǒng)運行狀態(tài)。 （ 5）操作簡單：系統(tǒng)提供全自動、半自動、手動三種操作方式。全自動方式下，不需要人為干預，微機自動完成全部配料過程，并實時打印。手動方式則通過現(xiàn)場調(diào)速旋鈕控制設備的運行 。 （ 6）運行可靠、維護方便：系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間采用模塊結(jié)構(gòu)，接觸件連接、檢修。維護都行方便。 基于 ADAM系列模塊的配料監(jiān)控系統(tǒng) 是基于開放式現(xiàn)場總線技術的多種混合配料稱重系統(tǒng)。動態(tài)計量稱、 模塊、 PLC等通過現(xiàn)場總線無縫連接組成計量配料系統(tǒng)，連入廠內(nèi)局域網(wǎng)，實現(xiàn)了管控一體化。 基于稱重顯示控制儀表 SY2105的工業(yè)計算機控制系統(tǒng)方案： 系統(tǒng)構(gòu)成：稱重顯示控制儀表SY2020 接受現(xiàn)場稱重傳感器和速度傳感器的重量和速度信號，完成即時流量和累計量的計算和顯示，稱重顯示控制儀表的智能調(diào)節(jié)功能根據(jù)當前流量與工藝 給定值的偏差，自動完成 PID 運算并輸出 4— 20Ma 的標準模擬電流以控制和調(diào)節(jié)給料裝置的給料量，完成 實時的跟蹤給定值實現(xiàn)不同料種的精確配比。 系統(tǒng)的所有的被控設備由一臺日本歐姆龍產(chǎn)的經(jīng)濟性 PLC CPM2AH40CDRA 管理實現(xiàn)整機的程控。 稱重顯示控制儀表 SY201和 PLC與 工控機通過 工業(yè)現(xiàn)場總線 RS485 多點網(wǎng)絡可以進行快速 可靠 的通信， 實現(xiàn)信息共享 。 基于 PLC的工業(yè)計算機控制系統(tǒng)方案 西門子公司 S7300 系列式 PLC 產(chǎn)品采用模塊化易于實現(xiàn)分布，易于掌握和應用是滿足中小型系統(tǒng)的應用最廣泛 、最成熟的經(jīng)濟型產(chǎn)品，高性能的 CPU和豐富的帶有大量方便功能、采用了大量的隔離的措施的 I/O擴展模塊，可方便的實現(xiàn)應用組態(tài)和方便的進行系統(tǒng)的改進和擴展，具有最高的工業(yè)環(huán)境適應性。 S7300系列 PLC 有極具特色的軟件功能，大量的高速指令、浮點運算、參數(shù)賦值、人機界面、口令和診斷功能等等支持用戶編程啟動和運行用戶系統(tǒng)。 方案 數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng) 選擇 西門子 PLC S7300CPU 和功能 模塊系統(tǒng)集成。 在 西門子PLC S7300 系列 CPU 主機 CPU313C 上集成高精度 A/D 轉(zhuǎn)換 8通道 模擬量輸入 單元 SM331 和一 塊計數(shù)器 /頻率輸入單元 對來自 稱重給煤機、螺旋稱的重量 信號 和速度信號 進行調(diào)理 和檢測，計算每臺稱重裝置的既時量、累計量，并計算與每臺給煤機的給定值的偏差，經(jīng)過 PID算法和我公司獨特的周期調(diào)節(jié)算法，通過的 2塊 4通道 模擬量輸 出 單元 SM332 的相應的標準 420MA 電流輸出控制給料機的轉(zhuǎn)速，從而實時的跟蹤給定值實現(xiàn)不同料種的精確配比。 系統(tǒng)的所有的被控設備由在 西門子 PLC S7300 系列 隔離的數(shù)字輸入單元 SM321 和電氣隔離的數(shù)字輸出單元 SM322管理實現(xiàn)整機的程控。 在 西門子 PLC S7300系列 組件 與 工控機通過 工業(yè)現(xiàn)場總線 RS485 多點網(wǎng)絡可以進行快速 可靠 的通信， 實現(xiàn)信息共享 。 虛擬儀表 虛擬儀器技術已在測試和測量領域廣為應用。利用不斷革新的 LabVIEW軟件以及數(shù)以百計的測量硬件設備，虛擬儀器技術逐漸擴大了它所觸及的應用范圍。虛擬儀器將快速軟件開發(fā)和模塊化、靈活的硬件結(jié)合在一起從而創(chuàng)建用戶定義的 配料 系統(tǒng)。 虛擬儀器提供了： 用于快速測試開發(fā)的直觀的軟件工具 基于創(chuàng)新商用技術的快速、精確的模塊化 I/O 具有集成同步功能的基于 PC的平臺，以實現(xiàn)高精確度和高吞吐量 通過使 用 LabVIEW和模塊化 I/O來創(chuàng)建高度集成的用戶自定義系統(tǒng)，還可以將可自定義配置功能擴展至硬件本身。這種用戶可配置功能和透明度將會改進工程師構(gòu)建測試系統(tǒng)的方式。 具有內(nèi)在集成屬性的系統(tǒng)容易擴展并且能適應不斷增長的產(chǎn)品功能。一旦需要新的 功能和功能擴展 ， 虛擬儀器 只需要簡單地給平臺添加新的模塊以完成測量。虛擬儀器軟件的靈活性和虛擬儀器硬件的模塊化使得虛擬儀器成為加速開發(fā)周期的必需。 組態(tài)軟件 Intellution174。 FIX工控組態(tài)軟件 美國 Intellution174。 公司 FIX軟件是一個基于 Windows環(huán) 境下數(shù)據(jù)采集和控制軟件包，軟件的分布式客戶機 /服務器結(jié)構(gòu)，使用戶可以在企業(yè)的不同層次都很方便地獲得現(xiàn)場實時信息。并且通過硬件加密鎖使系統(tǒng)運行更為可靠。 FIX軟件中的歷史趨勢圖能很方便地對歷史數(shù)據(jù)進行存儲、查詢和打印等工作，過程中發(fā)生事故進行追憶， FIX 軟件提供靈活的報表功能 ,通過ＤＤＥ (動態(tài)數(shù)據(jù)交換 )方式、 ODBC(開放數(shù)據(jù)庫互連 )方式將數(shù)據(jù)傳送到其它應用程序如Microsoft Excel、 Microsoft Access中實現(xiàn)更為復雜、功能更為強大的報表。系統(tǒng)中采用API接口技術，使主流工控功能板與 FIX軟件之間做到真正地無縫集成。 OPC規(guī)范使 FIX 軟件得到了巨大的發(fā)展和補充，使系統(tǒng)集成更為可靠，數(shù)據(jù)的處理速度更快，并具有更強的開放性。 組態(tài)王軟件 組態(tài)王通用軟件 大量應用于 自動配料系統(tǒng) ,利用組態(tài)王的配方控制功能，可以輕松解決該行業(yè)的自動配料管理的需求 ， 運用組態(tài)王軟件強大的組態(tài)功能，非常簡單地實現(xiàn)配料策略 、 配料功能。具有操作員權限管理功能。具有現(xiàn)場管理及網(wǎng)絡化的遠程服務。支持第三方的商業(yè)數(shù)據(jù)庫?；诂F(xiàn)場總線設備 (或板卡 )完成對設備的監(jiān)控，并且與組態(tài)王軟件無縫進行數(shù)據(jù)交換。具有良好的性價比。 配料過程計算機及軟件 系統(tǒng)設置工業(yè)級嵌入式 PC/104高集成計算機或高可靠性高穩(wěn)定性工業(yè)控制計算機為配料過程計算機，實施管理和優(yōu)化控制，實現(xiàn)人機交互和信息共享。 配料過程計算機通過工業(yè)以太網(wǎng)或 RS485 工業(yè)現(xiàn)場網(wǎng)與配料工藝過程低層設備構(gòu)成主從式系統(tǒng)。 上位機軟件在 Windows 中文操作平臺下，應用下拉菜單、點擊圖標、彈出式對話框等風格和手法編制，主要實現(xiàn)如下功能： 配比和總配料量的優(yōu)化計算、下達； 現(xiàn)場工藝流程的動態(tài)模擬畫面顯示、柱形圖、八小時歷史曲線圖等； 現(xiàn)場主要工藝、操作、過程參數(shù)的設置、 改寫和顯示存儲，如各料種的配比、即時流量、累計量、班產(chǎn)量、設備狀態(tài)，數(shù)據(jù)的設置、各種故障限、報警提示及登錄、自動換倉處理等等； 系統(tǒng)配比精度評價、質(zhì)量預測。 低層控制系統(tǒng)的控制狀態(tài)分析及控制優(yōu)化處理。 據(jù)庫、打印輸出功能。 配料過程計算機可通過網(wǎng)絡與上級計算機聯(lián)機，以實現(xiàn)信息的共享，配料過程計算機將配料工藝過程的主要參數(shù)提供給廠級計算機，同時從廠級網(wǎng)獲得原料及成品的質(zhì)量、數(shù)量等信息用于本系統(tǒng)的配比優(yōu)化、質(zhì)量跟蹤和預測。 周期調(diào)節(jié)算法是集本公司多年從事基于動態(tài)稱重設備的配料系統(tǒng)的研發(fā)，制造的經(jīng)驗而 獨創(chuàng)的控制算法，算法針對動態(tài)稱重過程的特殊性，從控制精度、超調(diào)及進入穩(wěn)態(tài)的時間等幾個控制指標出發(fā)，應用數(shù)字系統(tǒng)處理技術，大大改善了系統(tǒng)的性能。參數(shù)自整定功能應用了計算機人工智能 AI技術，可簡單地判斷 PID參數(shù)的最佳值。 配料專家系統(tǒng)。 電氣控制單元 電氣控制系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)的工藝需要，實現(xiàn)對系統(tǒng)設備的程序起停，解鎖手動、聯(lián)鎖、故障處理及系統(tǒng)開關量信息收集等功能。電氣自動化系統(tǒng)的程序起停，按照先下游設備后上游設備的順序啟動，按相反順序停機，合理的延時使配料稱料頭料尾對齊；系統(tǒng)與相關工序的聯(lián)系通過嚴格的聯(lián)鎖和 時序?qū)崿F(xiàn)；解鎖后的手動運行主要用于設備的維護，校調(diào)；出現(xiàn)低料位，斷料等故障時，系統(tǒng)自動判斷并聲光報警，并有條件的實施自動啟用備用倉。配料控制系統(tǒng)的電氣控制是以可編程控制器 PLC為核心部件，實現(xiàn)對系統(tǒng)設備的程序起停，解鎖手動、聯(lián)鎖、故障處理及系統(tǒng)開關量信息收集等功能。 PLC通過網(wǎng)絡與上位機通訊以實現(xiàn)資源共享。電控系統(tǒng)的所有操作均由運行人員在計算機機或觸摸屏上按中文提示進行，應用畫面及中文提示系統(tǒng)的運行狀態(tài)、故障類型等。 為確保系統(tǒng)性能指標的實現(xiàn)，配料系統(tǒng)中大量配置變頻調(diào)速控制器，達到系統(tǒng)調(diào)節(jié)的目的。 工業(yè) 配料系統(tǒng)的主要技術指標及驗證方法 基于電子皮帶秤的連續(xù)式動態(tài)配料系統(tǒng)主要技術指標及驗證方法 說明：本節(jié)文字及內(nèi)容主要依據(jù)國家標準 GB/T77211995 電子皮帶秤 并主要參照徐州三原技術產(chǎn)業(yè)公司企業(yè)標準，應用于基于電子皮帶秤的連續(xù)式動態(tài)配料系統(tǒng)的性能評價的規(guī)則。 稱重給料機的性能 1）零點：零點穩(wěn)定性： % Cmax 零點累計示值： % Cmax 2） 動態(tài)分辨限 ： %P max 3） 最小累計誤差：新安裝 %，使用中 % 4）模擬電流輸出信號的線 性優(yōu)于 % 變速稱重給料機的計量性能 在最低速度和最高速度處重復以上試驗 系統(tǒng)控制精度 單機流量穩(wěn)定性的檢測 1）觀察流量的波動并確認其進入穩(wěn)定狀態(tài)， La 2）測量單位時間內(nèi)的流量控制精度 3）確定試驗時間，取接近 6分鐘的皮帶整圈數(shù)的運轉(zhuǎn)時間為試驗時間 tt。 4）應用計時器，記錄每個試驗時間內(nèi)的流量 5）試驗時間內(nèi)的計算流量 L= La tt 60 6）任一試驗值與計算流量值的偏差 △ = 100% 不應大于 % 以每小時的累積量評價流量穩(wěn)定性 1）記錄每臺稱重顯示器的累積示值或?qū)⑵淝辶? 2）記錄每一小時的累積值，為其小時平均流量 Lh，其值與給定值 LS的誤差不得大于 % △ = 100% 過渡過程的性能評價 測試與過程曲線的繪制 1）將給定值