陶瓷生产自动混配料控制系统的设计与实现
Design and Implementation of Automatic Mulling Ingredients Control System for Ceramics Producing
作者：王宪生，杨跃武，徐小增
来源：电脑开发与应用 发布时间：2013-7-27
【摘 要】系统能自动把各种原料按比例精确混合在一起,大大降低了陶瓷因配料不精确带来的废品率,提高了产品的合格率;通过采用电子秤对各种配料进行自动精确测量,根据不同陶瓷配方,选择不同电子称,从而达到生产不同的陶瓷产品,通过此方法不但降低了陶瓷配色所需的原料,而且提高了陶瓷的花色品种的质量,使厂家在市场竞争中处于有利位置。
【关键词】电子秤,配料控制,配料比例,混配料,陶瓷生产
ABSTRACT：This paper presents the procedure of ceramics producing,in which adopting the automatic mulling ingredients con-trol system designed with the electronic scale,can mix various kinds of raw materials together automatically at an accurate propor-tion,reducing the waste ceramic product rate for the non accurate material mixing,and improving the qualified rate of productgreatly.Because of the high control accuracy,not only the quality of the ceramic designs and varieties has improved,but also thenecessary raw materials in pottery match colors reduced, making the producer in favorable position among the market competition.
KEYWORDS：electronic scale, proportion control, proportion scale, mulling ingredients, ceramics Producing
陶瓷生产过程主要包括陶瓷原料碾磨、生产配料、锻压成型、烧铸、冲磨、抛光等生产过程,原料碾磨是把陶瓷原料通过球磨机碾磨成粉;生产配料是把各种碾磨过的原料按照生产陶瓷要求的比例配置混合组成;锻压成型是把配料后的原料,按照陶瓷尺寸进行锻压成型,然后送到高温炉进行烧铸,烧铸后的陶瓷进行冲磨抛光,最后生成市场上要求的各种规格的陶瓷产品。要保证陶瓷的质量,必须要保证陶瓷的各种原料配料比例准确,若配料比例不正确或不在规定的误差范围内,就会生产出不合格的陶瓷废品。因此陶瓷生产配料的自动控制显得非常重要。一般一条陶瓷生产配料线有16～24个原料罐,每个原料罐装有不同的原料,每个原料罐出口有一把电子秤,根据不同陶瓷配方的比例,用这些电子秤按照配方比例秤出不同的配料进行混合,就能生产不同的陶瓷产品来。各种配料通过皮带进行配料的传送,然后把各种皮带传送的配方比例的原料进行混合成生产某种陶瓷产品的配料来。因此如何控制各种原料的比例,就特别关键。陶瓷配料过程选料如图1所示。
图1 陶瓷配料过程选料的示意图
陶瓷配料系统主要由上料、配料两个部分组成,其工作原理是根据各储料罐的上、下料位计的状态自动控制上料电机的启动和停止,以保证储料罐中有一定的配料材料。为自动配料做好准备。根据陶瓷配料工艺要求,根据陶瓷产品所需要的配方比例,通过调节储料罐的下沿的电子调节阀门调节各配料原料出料的大小,然后通过皮带轮送到混料罐,在皮带轮下装有电子秤,对在皮带轮上的各配料原料进行实时称重,发现不合比例,通过调节各节储料罐的下沿的电子调节阀门调节各配料原料出料的多少,把按比例配好的各原料送至混料搅拌储料罐,若各储料原料罐到达下料位,需要启动送料电机进行原料补充,直到原料到上料位则电机停止供料。
1 控制原理及控制过程
配混料控制系统主要包括各原料储料罐的的控制、配料比例的控制、以及各种报警处理等。整个控制系统的关键是如何把各原料的精确称量、各原料的比例关系、各控制环节的逻辑互锁关系以及各控制对象的准确动作融为一体。为了提高控制系统的自动化程度和可靠性,满足控制系统的要求。提出一种以16种原料的任意组合控制系统为例说明。控制方案如下:以台湾研华586工控机为核心,通过工控机的PLC控制板与电子秤、和皮带速度、进料器等设备的控制和通讯。在陶瓷配色生产过程中,采用先进的电子秤作为测量工具,用先进的工业控制计算机进行配料过程中进行配料自动检测、控制,这样不但能提高产品的花色品种的质量,同时也能节省颜料。降低了生产成本。TDG型电子秤是一种新型电子皮带秤,通过调节皮带速度来改变给料量,从而连续自动定量给料和计量,具有瞬时计量和累计计量功能,具有精度高、性能稳定可靠,适应性强。TDG型调速定量电子皮带秤主要由秤体、拖动电机、荷重传感器等组成。同时采用工业控制计算机通过电子秤对色料进行测量,并通过计算机调节皮带速度,从而达到自动配色功能,同时能对电子秤和皮带速度进行设定、声光报警。具体控制原理如图2所示。
其中PCL 818L为多功能A/D采样板,PCLD782/B为24通道光隔D/I输入板,PCL 830为12通道计数板,PCLD 880为工业端子板,PCD 785为16通道继电器输出端子板,ADAN4052为V/F转换板。
2 配料自动控制过程
配料自动控制是整个系统的关键,它是保证陶瓷配料比例在误差范围内的重要保证。是保证陶瓷质量的重要手段。该陶瓷配料控制具有自动和手动两种控制方式,手动控制比较简单,在此不予讨论,自动控制模式的配料控制流程如下:
1、选秤，如生产某种陶瓷产品,根据配方需要几种原料,陶瓷原料是单种存放的,需要选择装载这几种陶瓷原料的原料线,本文称为选秤。
2、测料，对选择的电子秤的储料仓,进行料检测,若任一仓的料位处于低料位以下,则发出欠料警报,若高出高料位,则发出超料警报,停止向储料仓供料。
3、设定陶瓷原料的比例，不同陶瓷产品中各种原料的比例是不固定的,因此要生产某种产品的陶瓷需要配置他们的比例。
4、设定原料误差范围。
5、设定电子秤承受的测量范围,一般是以电子秤量程的60%,作为电子秤测量的设定值。根据陶瓷原料比例,计算每种陶瓷原料的出料当量(以一分钟生产的陶瓷混料为基准),当量除以电子秤的设定值,得到原料出料的当料。
6、启动各个配料皮带的电机,代各电机转速稳定后,打开各原料出料口控制阀门,注意应逐步调大,一分钟调节一次,根据电子秤测量的值(一分钟测30次,求平均值),逐步调节到合适为止。进入监控程序。待控制稳定后,进入系统的微调控制过程,只需微调各出料的控制阀门,维持系统在各原料的误差范围内。超出范围,系统自动调节出料阀门的开启程度。两分钟后,若问题依然存在,则系统自动报警,通知工作人员进行错误处理。若操作人员处理失败,失败5min后系统自动进行停机处理。
3 自动控制系统的具体实现
由于各个秤的称重和调节称重是一个独立的过程,而生产陶瓷配料又是一个按比例控制的过程,因此采用软件实现各电子秤的称重调节。具体是根据生产某种陶瓷产品的配料的比例,根据配料比例计算出每种陶瓷原料每分钟应该称重的重量,然后根据其设定的误差范围,计算出合格范围内每种原料的上限和下限。在自动控制过程中,若发现某种原料超出上限,则软件自动把电子称的阀门调小,降以误差范围内,则停止调节;若某种原料低于下限,则软件自动把电子称的阀门调大,升到误差范围内,则停止调节。由于本系统采用软件实现调节功能,因此除实现自动控制外,还能实现以下软件功能1.数据管理。能进行报警次数、调节次数、各种原料及产量的数据进行数据库管理;2.用户权限管理。为保证系统正常可靠运行,本系统采用用户组成用户组,组分配权限的管理策略,保证系统只有验证合法的操作人员才能进行自动控制。3.数据统计管理。能对生产消耗的各种原料进行数据统计以及每个操作人员生产的陶瓷原料进行统计,以及报警次数、报警处理时间等进行统计。从而保证陶瓷生产对合格率的要求。本系统采用Windows2000为系统应用平台,数据库采用ACCESS数据库,控制软件设计采用VB6.0编程实现。
4 结束语
该陶瓷配料控制系统能自动检测、控制配料数据,具有配料调节(根据速度、压力调节)、皮带秤调速功能,在控制过程出现异常能进行声光报警,该控制系统具有检测和控制精度高,精度在±2%左右;该控制系统不仅完成配料的自动控制,而且具有配料过程的数据管理功能,能进行各种配料的测量、累计、统计以及数据分析,同时在控制过程中,报警次数和报警原因均能进行统计和分析,系统还具有日志功能,便于控制过程中实施科学管理。目前该系统在多家陶瓷厂生产应用,正常运行表明系统稳定可靠,控制精度高,降低了陶瓷因配料不精确带来的废品率。提高了产品的合格率。同时控制精度高,不但提高了陶瓷的花色品种质量,而且降低了陶瓷配色所需的原料,使厂家在市场竞争中处于有利位置。
参考文献
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