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懸浮式電子皮帶秤在煙草公司制絲生產線中的應用 |
發布日期：
2013-1-25
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主要介紹了基于 PLC 的懸浮式電子皮帶秤在某煙草公司制絲生產線中的應用， 介紹了懸浮式皮帶秤的構成與工作原理，并從硬件、軟件角度闡述了 PLC 如何實現對皮帶秤的控制。 基于 PLC 的懸浮式電子皮帶秤應用于四川某煙草公司，皮帶秤為直接受力式，而且結構簡單、穩定，其皮帶輸送道和物料全部懸置于四個稱重傳感器上，無中間傳力件，鋼性好、位移小、對稱性好，在稱量斷續煙片時，對流量的精確控制較容易實現。而且 PLC 應用于皮帶秤的控制系統中，不僅能實現對皮帶秤復雜的閉環控制，而且還能完成各
1、懸浮式皮帶秤的構成與工作原理
在煙草行業中，皮帶秤皮帶上的物料多為煙葉、煙片、煙絲，其物理特性不同，而且一般是不均勻的，因此多采用積分法計算物料瞬時流量和累積流量。
1)速度采樣。 裝于驅動電機軸上的光電脈沖位移傳感器與PLC 中的高速計數模塊連接，當電子皮帶秤運行后，光電脈沖位移傳感器發出脈沖， 其每一個脈沖代表皮帶走過一個固定的間隔，該脈沖進入 PLC 高速計數模塊后便可作為速度采樣。
2)重量采樣。 當輸送機皮帶上有物料流過時，4 個電阻應變片稱重傳感器輸出正比于物料重量的電壓信號，該信號經稱重終端轉化為秤臺負荷信號送入 PLC 進行運算， 完成一次重量采樣工作。 隨著輸送秤的不斷運轉，每隔一定長度都將產生一個脈沖，進行一次重量采樣，將各次采樣值經過累計即可得到累計重量。
3)流量控制工作原理。 流量的計算由 PLC 裝置完成，PLC將采集到的速度信號與重量信號進行乘積運算就可以得到瞬時流量。 其工作原理示意圖如圖 2。
2 PLC 系統設計
2.1 PLC 系統硬件的配置
由于控制系統以開關量為主，含有少量的模擬量，并且中控系統控制采用的是基于 RSLogix 5000 系列的編程系統， 為保證與中控系統通訊的便捷與穩定， 經比較選用羅克韋爾公司的SLC-5 可編程序控制器 、RSLogix 500 編程軟件 、RSNetWork控制網組態軟件以及 RSView 監控軟件組成的自控系統。 其穩定性好，功能強，并提供了多種不同點數的 CPU 模塊和數字量、模 擬 量 I/O 擴 展 模 塊 供 用 戶 選 用 。 系 統 的 人 機 界 面 采 用RSVIEW 公 司 的 人 機 界 面 ， 稱 重 終 端 采 用 美 國 METTLERTOLEDO 公司的 JAGXTREME 并配有總線通訊板與 PLC 進行通訊。 具體配置為：SLC-5 可編程序控制器配置模塊為：1747-L551C 5 / 05 CPU 模塊; 中央處理器模塊提供的 1746-OB16I / O 模塊; 并配置了 1746-HSCE 高速計數器模塊; 以及 2 個1747—SDN DeviceNet Scanner 模塊。 開關量接線簡圖如圖 3所示。
2.2 系統軟件設計
該系統軟件設計部分包括 PLC 控制程序設計、參數配置以及人機界面參數程序設計。 PLC 程序設計在 RSLogix 500 軟件環境下完成，采用梯形圖編程。
1)PLC 系統控制軟件。 軟件設計主要分為三塊： 開關量控圖 5 計量秤、控制秤、配比秤應用示意圖制、模擬量采集、模擬量的控制。 開關量控制主要指按鈕、指示燈、連鎖信號等的控制;模擬量處理主要指模擬量的采集、顯示、存 儲 ; 控 制 主 要 是 指 瞬 時 流 量 控 制 和 累 計 量 計 算 。 利 用RSLogix 500 設計的控制程序主體部分如圖 4 所示。
2)人機界面系統。 利用上位機監控軟件 RSView 構造系統操作介面，操作觸摸屏上設有主要設備運行狀態指示，以彩色圖形的方式，形象地顯示變頻器、緩沖機、輸送秤的開停狀態和秤臺負荷、設定流量、瞬時流量、累加流量、趨勢畫面、系統故障報警畫面、 各種參數設置畫面等。 另外為了提高整個系統的安全性，提供了登陸機制，賦予不同操作管理人員不同的訪問權限。
3 懸浮式電子皮帶秤在煙草制絲生產線上的應用
在煙草行業制絲生產線中，電子皮帶秤可根據現場生產的工藝要求，分別用于物料的精確計量、控制、配比等等。
1)計量秤。計量稱輸送物料時，PLC 裝置將采樣到的重量信號與速度信號進行運算分別得到瞬時流量與累計流量， 同時提供瞬時流量和累計流量的輸出信號，不對流量進行控制，而且流量的計量精度作為計量秤的主要指標尤為重要。
2)控制秤。控制稱同時具有計量與控制的功能。根據設定流量對實際流量進行控制，以便與其前級設備喂料機等配合使用。通過 PLC 裝置得到的流量信號與設定流量或者中控遠程流量信號相比較，通過變頻調速器，對電機轉速進行控制，起到調節皮帶速度的目的，進而控制流量的大小，使流量值始終保持在預先設定的流量值附近。
3)配比秤。 在制絲生產工藝中，葉絲、梗絲、膨脹絲、薄片絲等需要按比例進行摻配， 因而要用到用于計量配比的配比皮帶秤。 配比稱用于與前級主秤配合使用， 根據主秤提供的流量信號，按照一定的配比比例隨主秤流量的變化而變化。計量秤、控制秤、配比秤在四川某煙廠煙絲生產線的應用示意如圖 5 所示。
4 安裝使用過程中的主要問題與改進
為使皮帶秤在今后的使用過程中保持計量精度、 控制精度等等關鍵參數，在安裝與使用過程中應注意幾點問題：
1)皮帶跑偏。 在生產過程中，如果皮帶尺寸不標準，或者皮帶前后滾筒不平行，從而產生夾角;或者物料偏離秤稱重中心;皮帶滾筒在機加工過程中產生了中心軸偏離等等都會引起皮帶秤在運行過程中產生皮帶跑偏現象，在保證好皮帶秤制造工藝的前提下，安裝過程中應調整好稱重秤架的四角高度，以保證秤體的水平;并且應該調整皮帶前后滾筒，以保證前后滾筒的平行。
2)安裝位置。 由于在某些生產線中皮帶秤與振動輸送機連接較近，現場振動比較大，不僅會嚴重影響皮帶秤的計量精度，而且很容易造成皮帶秤元器件損壞給計量與控制帶來很大影響。 因此在安裝過程中，一定要注意與前后級設備之間連接時，設計好合理的安裝位置，皮帶秤安裝處的支撐要有足夠的強度，強度不足時要進行適當的加固，以保證設備正常穩定地工作。
3)計量管堵料。計量管多用于皮帶秤與喂料機的銜接處。計量管上安裝有光電開關，以檢測計量管內的物料情況。 若計量管物料流通空間較小，就會限制物料流量的大小，當所需流量過大時，很容易造成計量管堵料。 根據實際情況，把計量管設計成寬窄可調、薄厚可調的模式，可以根據實際流量的大小及時地調整計量管的空間，可以保證物料的順利輸送。
5 結束語
該電子皮帶秤已在四川某煙草公司得到應用。 維護簡單、使用方便，并且計量精度、控制精度等都控制在千分之五以內，將大大提高生產線上設備的運行效率、 提升煙產品質量等關鍵問題，并且能夠彌補其它電子皮帶秤的弊端與不足。
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