PVC糊料計算機自動配混系統設計

摘要：利用計算機監控技術、齒輪泵和螺旋加料器的變頻調速技術、稱重值模糊控制技術、氣力輸送技術以及生產流程的模擬屏動態顯示技術研制開發PVC糊料配混微機監控系統，成功地解決了橡膠原料配混生產中減少環境污染，改善生產工作條件，提高工作效率和控制產品質量等諸多問題。實踐證明：該系統的應用具有顯著的經濟和社會效益，在橡膠產品生產行業具有很好的應用前景。
關鍵詞：模糊控制；齒輪泵；配混；變頻調速
PVC paste mixed with the computer system of automatic
Meng Hongliang Zhang Lihua Zhang cheng
(HUANYU Rubber Group Co., Ltd. in Fuxin, Liaoning Fuxin 123,000)

Abstract: The computer monitoring technology, gear pumps and screw-feeding VVVF technology, weighing the value of fuzzy control technology, air transportation, technology and health
Production processes of dynamic simulation screen display technology research and development of PVC paste mixed with computer monitoring system, successfully resolved the rubber mixed with the production of raw materials to reduce environmental pollution, improve the production conditions of work, improve efficiency and product quality control and other issues. Practice has proved that: the application of the system has significant economic and social benefits, in the rubber product industry has good prospects.
Key words: Fuzzy control; gear pump, with mixed; VVVF 
        目前，國內大部分橡膠輸送帶生產廠家生產的PVC帶，其原料糊都是采用手動上料、混料和人工稱重等進行橡膠原料的配混，依據電流表或溫度顯示儀顯示數值控制混合系統的工作。這樣不但混合質量難以控制，且粉塵大、勞動強度大、長期處于化學粉塵漂浮的環境中，將直接危害工作人員的健康。通過對配混過程的分析，結合生產實際，我公司聯合阜新紅旗塑機廠和遼寧工程技術大學，于2005年一起開發了PVC糊料自動配混系統，提出利用風機形成的管路負壓實現主要預混料的氣力輸送，利用計算機控制技術、稱重值模糊提制技術來實現主料、輔料和液態原料的準確稱重及混合機的混料溫度控制，成功地解決了減少環境污染，提高工作效率和控制產品質量、延長輸送帶使用壽命等問題。通過近幾年的運行，該系統平衡可靠，經濟效益和社會效益顯著。

一 硬件系統設計
         硬件系統組成框圖如圖1所示，該控制系統由上位機、下位機、工藝流程模擬屏、驅動器件、稱重傳感器及其終端、變頻器等組成。各組成部分的作用功能分述如下。
圖1

1．1原料稱重部分
       主料、輔料、液態原料稱重采用美國梅特勒一托利多公司生產的UW稱重傳感器、ARJ電橋盒和與之配套的PANTHER智能稱重終端。將該終端打印輸出接口與下位機擴展的串行口相連，實現稱重數據的實時采集與接收。
1．2系統的主要被控對象
        系統的主要被控對象包括各種電控閥、料位計、混合機及各種氣動閥、變頻器控制的齒輪泵、螺旋加料器等。由下位機負責系統被控對象控制信號的發出和各狀態信號的檢測與故障保護。
1．3工藝流程模擬屏
         系統中利用該模擬屏來顯示包括混合機溫度及主料、輔料和液料稱重值顯示在內的配混生產工藝流程全過程，對各電控器件的動作位置予以準確標識，運行狀態采用雙色指示燈予以準確顯示，故障報警采用雙色指示燈交替閃爍指示，并配以聲音提示報警，使系統的工作運行狀態一目了然。
1．4混合機溫度控制
        混合機溫度檢測采用KT型鎧裝熱電偶，溫度檢測范圍為-40℃ ～35O℃ ，輸出電流4 mA~20 mA，分別送給模擬屏溫度顯示模塊和下位機的A／D轉換模塊。
1．5上位機系統
        本上位機選用臺灣產研華AWS一8259TP一體化工作站，并配以激光打印機，可利用工作站自身提供的操作鍵盤及功能鍵，根據預先設計的生產流程監控界面，完成對配混系統進行動態隨機監控和數據采集的高層管理功能。操作人員既可通過上位機的各個監控界面了解生產線各部件運行狀態，也可通過鍵盤輸入各種配方及控制指令定期打印輸出有關生產方面的各種信息數據。
1．6下位機系統
下位機是配混系統的核心控制部分，各功能模塊選擇如下。
         下位機主機選用西門子STEP7一300系列可編程控制器。E42CPU采用315—2DP，自身帶2個串行口，用于與上位機通信等，同時又擴展三個串行口CP34O—RS323C，分別用于主料秤、輔料秤和液料秤稱重數據的采集。輸入模塊選用交流220V SM321-1BL00-0AA0 16點4塊，用于手動功能按鈕等控制指令信號的輸入，直流24 V SM321—1BL00—0AA0 32點4塊，用于各種狀態量的輸入；輸出模塊SM322—1BL00—0AA0 32點3塊，用于各種電控件的控制；模擬量模塊SM331 8通道2塊用于混合機混料溫度、多個液料罐溫及液位等模擬量的采集。此外還有電源模塊、接口模塊、底板等。

二 稱重值模糊控制技術
        在輸送的主料和輔料配混系統中，影響稱重準確度的主要因素是變頻器控制的螺旋加料器的及各種電磁閥和氣動碟閥的開關性能及靈敏度。送料速度快、懸浮料多、稱重值偏大；送料速度慢則稱重時間長，并且根據配方不同，輔料的稱重值將在0．5 kg至8O kg之間變化，這也給送料速度的確定帶來困難。而決定送料速度的重要參數是變頻器的輸出頻率。鑒于此，我們引進模糊控制技術，根據當前稱重值與預設值的偏差E及偏差變化率AE，在總結實踐經驗的基礎上合理地給出變頻器的輸出頻率，確保了稱重準確度和稱重速度。
表1即為控制器的變頻規則控制表。
變化量 稱 重 變 化 增 量
大 中大 中 中小 小
稱
重
變
化
量 大 偏高 偏高 高 高 高
中大 中 中 偏高 偏高 偏高
中 偏高 中 中 中 中
中小 中 中 偏低 偏低 偏低
小 偏低 偏低 低 低 低
表1
       在液料稱重系統中，采用變頻器控制齒輪泵進行送料的送料機構，消除了液料倉的液位高、低和黏稠度對稱重速度和準確度的影響。由于液態原料對稱重影響因素較多，無法構建數學模型，所以也采用模糊控制技術，在總結實際調試和調整稱重機構的基礎上構建模糊控制規則表，實現快速準確稱重。

三 軟件設計
        本系統上位機采用西門子公司SIMATICWlNCC組態軟件 進行上料、稱重、配方設置、實時報警、用戶管理、機組參數設定等界面的設置及編程，以實現對系統的動態隨機監控和有關參數的隨時修改與錄入。下位機采用STEP一300可編程控制器標準編程軟件進行程序設計，以實現系統參數采集處理、各種被控對象的控制、運行狀態的監控、故障狀態的報警與保護等。

四 工作原理
        本系統根據實際需要設有手動和自動兩種工作方式。在手動方式下，可根據生產需要啟動任何單機、電控閥、氣動閥和有關電控設備。在自動方式下，在上位機完成生產配方等參數設定后，即可通過下位機實現按混合工藝進行的自動控制。

五 結論
本系統的設計具有如下特點：
(1)主要預混料的輸送采用管道氣力輸送。不但速度快、粉塵小而且勞動強度小、工作效率高。
(2)主料、輔料和液料稱重引進變頻調速和模糊控制技術，并且為避免液料倉的液面高、低和黏稠度大小的影響，采用齒輪泵送料，不但稱重準確、精度高、而且稱重周期短。
(3)采用模擬屏顯示生產流程的全過程，使整個系統的運行狀態一目了然。
(4)采用西門子公司生產的可編程控制器及其軟件和研華一體化工作站作為上、下位機控制核心，使系統運行更為可靠，操作維修更加方便。目前，該系統已在我公司投入使用近三年。實踐證明，系統設計合理，運行可靠，集環保、高效于一體，為同行業的類似設備改造提供了相關經驗。

參考文獻：
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作者簡介：孟洪亮（1978-），男，電氣工程師，主要從事電氣自動化設備的安裝調試與維護工作。

聯系方式： 阜新環宇橡膠集團有限公司 項目辦 孟洪亮
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