陶瓷生产配料过程计算机控制
The Computer Controlled System for Fixings Process in the Ceramics Production
作者：胡文江 ，江 杰 ，乔 莉
来源：微计算机信息 发布时间：2013-7-28
摘要：本文针对陶瓷生产过程配料过程中存在的不足, 设计了一套机电一体化的动态配料比例称量过程计算机控制系统, 采用 IPC610 工控机配以测控接口和应用软件, 实现对机械下料过程的动态检测和比例精确定量控制, 解决了陶瓷生产中动态配料过程的比例精度与可靠性问题。
关键词：陶瓷生产;原料;配料过程;计算机控制
Abstract:Aimed at the insufficiencies in the fixings process of the ceramics production, a set of electro- mechanical integralization for the dynamic fixings and proportional weighing system controlled by the computer is designed in this paper, and the system is realized by the IPC610 industrial control computer which is equipped with measuring and controlling interfaces and the application software.This system can realize both the raw material configuration dynamically and the proportional parameter determination exactly. Prob-lems in the proportional precision and reliability for the dynamic fixings also can be solved in this article.
Key words:ceramics productions,raw material,fixings,computer control
1 概述
在工业陶瓷生产中, 陶瓷产品的质量主要依赖于原料的配比精度。传统的配料控制不能达到现代陶瓷产品质量的要求, 其主要原因是: 称量精度低, 配料的比例波动大。采用计算机对配料实行自动控制, 可大大提高配比精度, 而且计算机对在称量中存在的各种误差采用误差自动补偿技术, 能确保配比精度, 满足产品质量的要求。工艺过程如图 1 所示。
该称量系统为累加式电子秤, 多种原料经 1# 至8# 电振机按累加秤工作原理, 分别振料分秤体进行计量, 重量信号通过四个传感器送到电子秤转换、显示,并通过 RS- 232C 串行通讯口[1]送给计算机, 然后通过比较计算求得不同物料的实际下料量, 产生不同的控制信号给电振机电源, 以控制电振机配料比例。对系统的要求如下:配料比例设置。实时显示配料过程。对称量误差能实现自动补偿。配料数据的存储、查询、统计、打印。对各种故障具有自诊断功能, 并可报警、保护。具有手动/自动两种操作模式, 且界面友好。
2 系统组成
本系统由工业控制计算机、手动/自动操作器、累加式电子秤体、计量/显示仪电振机(电振给料器)等部分组成, 如图 2 所示。其中: 工控机选用 IPC610 型计算机, 可靠性高, 兼容性强。
开入、开出卡选用具有光电隔离技术的 PC 总线模板, 使工控机与现场信号之间完全隔离, 各路信号与接口卡之间隔离电平大于 2500V, 从而提高了抗干扰能力。电振机选用振幅可调电振机, 工作稳定。计量/显示仪选用标准的 8142 型称重显示仪, 它适用于电阻应变式模拟传感器衡器。可将电子秤传感器的模拟信号转换为数字信号, 经 RS- 232C 串行通讯接口送至计算机。以上选型可靠性高, 功能显著, 技术成熟, 为系统功能的实现提供了坚实的物质基础。
3 系统功能设置
3.1 配比设置
可在任何时候用鼠标点击设置按钮, 对系统中各种物料的理论设定值进行设定、修改。界面均采用符合 WINDOWS 习惯的对话框。
3.2 启动
用鼠标电击显示屏中的启动按钮, 系统进入正常工作过程。计算机首先判断自动/手动方式, 若是手动方式, 则系统只负责将称重信号送显示, 以便操作人员观察, 此时电振机起、停均由操作人员负责。若是自动方式, 系统负责起、停、选定电振机, 采样称重信号, 比较计算机对误差自动补偿, 产生控制信号去控制电振机。
3.3 实时显示
不管是手动还是自动方式, 系统总是实时地将设定值、称重值、累计值送显示, 以便操作人员了解配料过程。而且对电振机的工作、停止、故障状态在显示器上以黄色、浅蓝色、红色显示。使配料过程一目了然。
3.4 故障自诊断、报警保护
本系统对常见故障在程序中安排了检测、报警、保护等处理过程。包括:
1、两台以上电振机同时振料, 报警, 停振。
2、某电振机故障不振, 报警、提示。
3、某电振机振料太慢, 报警、提示等。
3.5 配料数据管理
根据管理人员要求点击管理按钮可对配料数据进行查询、统计、打印。并根据具体要求对配料数据可保存数年。
4 误差补偿
在称量过程中, 误差一般来自如下两方面:
1、由于电振机给料是靠振动完成, 受电振机振动惯性的影响, 实际振料量与理论设定值之间存在误差。
2、粒度大小及振料器上堆积物料多少也影响振料精度。为了避免扩大振动惯性带来的误差, 应为实际振料设一提前量。但由于零点及物料粒度不同的影响,某种物料的提前量为变量, 也存在误差。本系统可对提前量进行自适应控制, 最终达到消除误差的目的。具体算法如下:
而 Werr 可根据实际配料情况决定是否切除。采用本方法后, 误差不超过±10Kg。自动去皮重功能是, 当卸料完毕, 又开始下一批配料时, 系统会将此时的皮重连同少许残留物料一起作为皮重去掉, 消除皮重重复影响。
5 控制程序流程
本系统根据硬件设计的特点和欲实现的功能, 按模块化的结构开发了人机界面窗口、数据采集、下料机控制策略、故障检测和处理、偏差整定等软件功能模块。全部程序使用 Turbo- C 编制。程序由手动操作程序、自动运行程序、下料控制程序、参数修改程序等部分组成。下料控制程序框图见图3。
6 结束语
开发与研制的动态称量过程计算机控制系统具有如下特点:
1) 大大提高了动态称量过程的精确度与可靠性,解决了陶瓷加工生产过程中的称量精度问题。
2) 系统能用数字化的方法处理、检测数据, 同时可以灵活、方便地构造各种功能的控制模式, 可实现自适应、模糊控制等计算机智能控制。
3) 能够根据生产工艺和机械设备的具体要求, 灵活实现全过程的计算机控制自动化。
4) 控制系统在实际生产过程中运行可靠, 各项技术指标达到或超过陶瓷生产标准, 取得了明显的经济效益, 具有广阔的应用前景。本文作者创新点: 系统选用工控机 IPC610, 对配料实行自动控制, 可大大提高配比精度, 而且计算机对在称量中存在的各种误差采用误差自动补偿技术,能确保配比精度, 满足产品质量的要求。人机交互界面友好, 管理功能前大, 使操作过程简单方便。
参考文献:
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