用“IPC”+“组态王”实现油墨生产线监控系统 (一

　　0．前言

　　为适应油墨工业发展的需求,我国的油墨生产和装备水平有了显著提高,但与国际先进水平相比仍有较大的差距。产品质量的优劣,很大程度上依赖于生产工艺、设备性能及自动化程度的高低。现代化的企业设备先进,自动化程度高,人的素质也相应的提高。有些油墨生产商目前存在的主要问题是生产设备老化、能耗高、效率低、自动化程度差、人工操作多等因素。其中生产自动化程度差,已直接或间接地制约了企业产品质量、操作人员的人身安全和身心健康。我们应意识到先进的设备监测手段、一流的产品检测、质量分析方法,都是企业产品质量、性能的保证,都将关系到企业的发展和生存。因此,在本次设计中,除了先进的生产工艺、生产设备外,选用先进的生产检测、产品计量、分析方法,大力提升企业生产的自动化水平,从而使企业彻底摆脱传统的、旧有的生产经营模式,为企业走向现代化的发展道路,迈出坚实的一步。

　　1.工艺流程

　　油墨的生产大致可分为准备、配料、搅拌、轧研、校验调整、检验及装罐等工序。在油墨生产中,物料流程一般为:通过开袋机将进厂的所有粉状原料装入粉料仓,粉料仓再传输至日用量筒仓,以满足每天生产油墨所需的粉料。日用量筒仓有上下限控制,当粉料料位下降达到下限值时,系统会及时给以补充,当料位达到上限时停止补充粉料。油料也是如此。系统设计在每个料仓或罐体上装有称重传感器,根据上位机下传的配方自动启动进行配料的。粉料配好料后,由输送装置输送至混合罐,油料配好料后也送至混合罐。油料和粉料通过高速搅拌机在混合罐预混合后传至缓冲罐。缓冲罐的料是为研磨机所备,预混合料经过初、细研磨机研磨后,输送至调整罐,调整罐的墨即为基墨,基墨经检测后,人工计算出所需调整的油量,所需加的调整油通过下二次调整配方配料后,传至调整罐,待调整合格后即可出料。其工艺流程框图如图1.1所示。

　　

　　根据工艺控制要求提出测控点,绘制出带控点的工艺流程图如图1.2

　　

　　确定点数:

　　AI:28路(17路称重信号+4路温度信号+4路压力信号+3路粉料流量信号)

　　AO:00路

　　DI:36路(22路输入输出调节阀开关量+10路设备状态量+4路继电器信号)

　　DO:36路(同上)

　　2．系统组成

　　该系统采用集中控制,控制核心为工控机(IPC),通过传感器和变速器完成现场数据的采集,经数据采集板卡处理后送至工控机。通过工控机对采集数据的分析完成自动配料过程。并用组态软件“组态王”开发上位机监控系统管理软件。实现对生产线的实时监测管理、报警、趋势曲线、数据报表管理及打印功能。系统原理图见图2.1。

　　

　　2.1系统配置

　　(1)现场工作站选用研华610工控机,研华工控机是我国台湾省研华工控公司的产品,其产销量都处于世界前列,产品性能稳定、可靠,具有良好的声誉。选用的工控机的配置如下:

　　?PentiumⅣ2.0GHz字长32位

　　?内存256M

　　?硬盘40G

　　?17英寸三星纯平显示器显存32M

　　?RS232串行口、打印机并行口、USB口、ISA、PCI插槽

　　?windows2000/xp操作系统组态王6.5版运行软件

　　(2)UPS电源型号:C1K额定容量:1kVA/0.7kW输入电压:(115～300)VAC频率(40～60)Hz(软件可调)

　　(3)打印配置

　　考虑到现场矿井提升设备只是打印日常的采集的数据、诊断结果的报表等,无需宽幅打印,配置性价比较高,而且在日常的打印中经常采用EPSON的。

　　(4)“组态王”硬件加密狗组态王软件通过硬件加密来防止盗版的,选用256点开发版、256点运行版。

　　(5)该系统模拟量采集选用研华PCL813隔离型AD板；开关量采集同样选用研华PCL730,32路DI、DO板；另加一块PCL725型DI、DO板,8通道。

　　(6)其它器件:SB-A型称重传感器,SBWR/Z热电偶(热电阻)一体化温度变送器,MPM480压阻式压力变送器,妙声力E系列粉料流量计。JZ7型中间继电器,DDZ-Ⅲ型调节控制器,气动电磁阀。

　　有条件的用户可配用PLC来实现数据的采集和部分控制任务,分散系统的风险,提高系统的稳定性。

　　2.2通讯选择

　　选用RS485标准总线通讯,但因上位机的接口为RS232,所以还需一块RS232/RS485双路转换卡来完成标准转换。可选用研华亚当4250构建电路实现RS232与RS485的标准转换。这里选用RS485的另一个原因是有利于以后网络系统的构成扩展。

　　3．系统软件设计

　　3.1油墨生产流程控制程序设计

　　程序分成8部分,即日用粉料仓补料程序,愿油料罐自补料程序,配方管理程序,混合罐自动配料程序(MT),混合罐搅拌程序,CO研墨程序,二次加料控制程序(LT),调整罐搅拌程序。现将每个程序的功能介绍如下

　　1.日用粉料仓、原油料罐补料程序

　　所有的粉料仓都装有称重传感器,称重显示仪表安装于现场,以便于现场卸料人员观看,每个日料仓都设有上、下限控制,程序通过检测,会自动给日料仓补充粉料。原油罐与粉料仓相似,其自补料程序与粉料基本相同。

　　2.配方管理程序

　　该程序的功能主要是通过组态王自带配方管理功能,通过函数调用配方、选择配方保存、删除配方,还可以添加配方来实现配方管理。详见配方管理功能。

　　3.混合罐自动配料程序(MT)

　　该程序是整个工艺流程中最重要的部分,它的功能是完成对配料过程的控制。混合罐是高速预分散罐,混合罐上的搅拌器通过高速预分散将所配油料及粉料进行充分混合后,研磨机才可进行研磨,由于高速预分散是一个散热过程,所以混合罐上装有温度传感器,当温度高于混合罐的设定上限值时,系统打开冷却水阀门进行冷却,当温度低于下限时,关闭冷却水阀门。混合罐上装有上限保护开关及称重传感器,秤的实际值以千克值在上位机上显示,当液位低于某一参数值时,混合罐上的搅拌器关闭。通过混合罐底部称重传感器对所加料的检测,控制上端阀体打开或关闭,来完成配料的过程。具体分为油料配制,与粉料配置。两种配料过程是不同的,油料是分批次下料,料1下放完毕后关闭相应阀体,并启动料2的配制,料2完毕后启动料3,料3完毕后,关闭相应阀体,油料配制完毕,启动粉料的配制。粉料的下料是通过粉料流量计的,因此可以三种料一起下放,谁先到达预定值,就相应停止该料的下放。程序流程见图3.2。

　　4.混合罐、调整罐的搅拌程序

　　搅拌程序是对电机的控制,和搅拌时间的控制。只有达到相应的条件才能进行搅拌,时间的控制,这里是一个延时程序控制,程序比较简单,这里不再赘述。

　　研墨程序

　　该程序是通过检测判别相应的进出口压力、温度及上面缓冲罐的料位情况来决定研墨机和进料泵的启停。

　　6.二次加料程序程序

　　当一个批次研磨完后,由检测人员进行检测,通过计算,如果需要调整,则必须创建一个调整工序,调整工作配方输入后,控制系统自动启动二次加配料程序并将所配料排至目标罐。二次加料的控制程序与混合罐配料程序有相似之处,并且比混合罐配料程序更简单,因为没有粉料的配制。这里不再赘述。

　　程序流程图如下:图3.1油墨生产控制主程序流程图

　　

　　下面是配料控制程序流程图: