0 　引言

在橡胶输送带生产中 , 它所使用的面糊或芯糊都是利用混合机将不同配方比例的主料( 糊树脂) 、辅料( 氧化锑、 钛青蓝或碳黑、硼酸锌、 氢氧化铝) 、液态料( 氯蜡 、环氧大豆油、抗静电剂 、稳定剂、TCP ,FCEP ,二锌脂) 混合[ 1]后得到。在这些原料混料前的称重中 ,主料只有一种 ,称重速度和准确度比较好控制 ; 而辅料由于称重范围在 180 克 ～ 30 公斤之间,称重速度和准确度较难控制,尤其是在七种液态原料的称重中其称重速度和准确度受液料本身物理特性和环境及安装条件影响较大 ,给快速准确称重带来很大困难。本文针对液态原料在称重过程中存在的问题 ,设计了具有自适应功能的自动称重检测处理程序 。

1　称重系统组成及液料称重分析

1. 1　称重系统组成及功能

本称重系统由三套称重传感器和称重终端、称重加料系统、变频器及其控制模块( 主料、辅料和液料各一块) 和一台下位机及上位机组成。由于三套系统除量程参数有区别外基本相似 。

在该系统中 ,三套称重传感器和称重终端均由常州某公司生产的 ,称重传感器可实现称重加料仓中的重量检测和称重数据传输 。称重加料系统由加料变频电机 、 液料用齿轮泵、 粉料用的螺旋加料器、 电控阀门和输送管路等组成,主要完成在相应变频器控制下的粉料和液料的输送。变频设定模块可输出多种变频控制电压信号, 在工控机控制下选择输出所需的不同的变频控制电压信号给变频器, 实现变频输出控制 。上位机选用台湾产研华AWS - 8259TP 一体化工作站 , 完成预设称重目标值预置 、 称重过程显示与管理等工作 ,并配以激光打印机,可定期打印输出有关生产方面的各种数据信息^{[ 6]}。下位机选用西门子STEP-300 系列可编程控制器 。CPU 采用 315 -2DP , 自身带 2 个串行口, 用于与上位机通信等,同时又扩展三个串行口 CP340-RS323C^{[ 2]}与三台称重终端的打印机端口^{[ 3]}相连 ,分别用于主料秤、辅料秤和液料秤称重数据的采集 。变频器选用某公司生产的 MICROMASTER 440通用型系列变频器, 完成对变频电机的调速控制^{[ 5]}。

1. 2 　液料称重分析

液态原料自身的物理特性如粘稠度将直接影响称重速度和准确度 ,粘稠度大的液料 , 流动性差 、 输送速度慢、称重速度也慢 ,但称重准确度好控制 ; 而粘稠度小的液体 ,流动性好、输送速度快、称重速度也快 ,但准确度不好控制 ,同时环境温度和管径粗细及布置走向也将影响输送速度。如液料中的氯蜡 ,粘稠度比较大大, 常温输送较慢, 冬季需加热到近40℃才能正常称重。此外, 在齿轮泵出口阀门到称重仓这段管路, 当阀门关闭后 ,还有存在管路末端的液料余留量,因输送速度 、 管径粗细不同等原因使得液料余留量各不相同 ,都将直接影响称重准确度。

2　检测处理程序设计

2. 1　程序设计思想

通过上述介绍与分析可知: 影响液料称重的因素很多。本着既提高称重速度又确保称重准确度的原则 ,将每种液料的称重过程在充分考虑液料输送惯性的前提下 ,粗略分成高速 、 中速 、 低速和点动控制四个称重段 ,同时再将前三段中的每一称重段根据实际情况分成若干小段, 不同称重段设定不同的称重速度 。在不因惯性过大影响称重准确度的情况下,最大限度的提高称重准确度 ,缩短称重时间, 同时对管路末端余留量进行较准确的测量, 并在下一次称重计量时进行修正 。由于实际称重系统中的设备、 管路和阀门都是设计单位根据现场实际施工情况进行设计的 ,均不是标准意义的液料称重系统 ,动态变化大 ,影响因素多, 所以采用动态检测自适应称重控制程序设计, 以满足实际系统的需要。

2. 2　程序设计步骤

根据设计思想确定程序设计步骤如下 :

( 1) 初始化, 预设称重目标值 ; 设定称重段比例系数Km; 标准设定称重比例系数 Kn ; 设定频率范围; 给出标准称重比例系数 Kn 与当前频率值 fn 的对应关系表。

( 2) 当前液料称重目标值Mmb = ( 预设称重目标值) Mymb- ( 修正值) Mxz。

( 3) 接收称重终端送来的当前称重值Md 并存储。

( 4) 判断当前液料是否称完? 称完就结束称重,否则继续称。

( 5) 计算当前液料称重目标值 Mmb 与当前称重值Md 之差与当前液料称重目标值Mmb 相比的比例Ki ,并根据事先设定的称重段比例系数 Km 来判断称重过程所处的控制状态 。若进入点动状态, 则转入点动控制子程序 ; 若不是点动状态, 则按误差最小原则转换为高 、 中 、 低称重段中的标准设定称重比例系数 Kn。

( 6) 根据设定的频率范围 fs - 1 =fs-f1 和设定的标准称重比例系数 Kn 与设定频率 f 的关系确定当前频率值 fn。

( 7) 计算称重停止指令发出时的称仲值 M0 与管路中残留液体余留量全部流入称重仓后液料重量M1之差 Δ M , 即管路余留量 , 将其作为液料称重系统下一次称重修正值Mxz。

2. 3　程序框图

根据程序设计步骤得到自适应称重控制程序框图^{[ 4]}。

3　结束语

本程序是针对阜橡集团橡胶原料配混系统中液料称重控制而设计的。目前已应用于实际中, 从理论和实际应用得出如下结论 :

该程序充分考虑了液态原料自身的物理特性如粘稠度,称重传输系统和管路末端余留量对称重速度和准确度的影响 ,并根据现场实际经验进行了称重段划分及称重频率点的确定, 对称重过程进行全程数据分析和各项参数自适应调整 ,使称重系统处于高速准确工作状态,确保了产品质量和工作效率。实践证明具有良好的推广应用价值。

参 考 文 献:

[ 1 ] 　 王凯, 冯连芳. 混合设备设计[ M] . 北京: 机械工业出版社, 2000 .

[ 2] 　 谢克明, 夏路易. 可编程控制器原理与程序设计[ M] . 北京: 电子工业出版社, 2003.

[ 3 ] 　 某公司. Panther 技术 操作手册[ M]. 2001 .

[ 4 ] 　 某公司. Simatic Step7 V5. 2 编程手册[ M] . 2004.

[ 5 ] 　 某公司. MicroMaster 440 0. 12kW～ 250kW标准变频器[ M] .2003 .

[ 6 ] 　 某公司. Simatic WinCC 手册[ M] . 2004.

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