Σχεδιασμός δυναμικής ζύγισης

Σχεδιασμός δυναμικής κλίμακας ζύγισης

0 Εισαγωγή
Ένα δυναμικό checkweigher είναι μια συσκευή που εκτελεί δυναμική ζύγιση σε πραγματικό χρόνο των προϊόντων υπό τη λειτουργία μιας πλήρως αυτόματης γραμμής παραγωγής και ταξινομεί αυτόματα τα προϊόντα που βασίζονται στα αποτελέσματα ζύγισης. Αυτό το έγγραφο επικεντρώνεται στον προγραμματισμό και το σχεδιασμό ενός online δυναμικού ελέγχου για μια γραμμή πλήρωσης λαδιού 200 L. Οι απαιτήσεις έχουν ως εξής:

Το βάρος ενός τυμπάνου 200 L του τελικού λιπαντικού λαδιού είναι 185,3 kg και το επιτρεπόμενο εύρος απόκλισης που ορίζεται από την επιχείρηση είναι (185,3 ± 0,3) kg. Η απόκλιση της κλίμακας δυναμικής ζύγισης που έχει σχεδιαστεί σε αυτό το έγγραφο θα πρέπει να ελέγχεται εντός ± 0,1 kg.

(2) Μπορεί να διεξάγει έλεγχο βάρους σε πραγματικό χρόνο στα βαρέλια τελικού προϊόντος 200 L στη γραμμή πλήρωσης. Όταν το βάρος υπερβαίνει τις επιτρεπόμενες τιμές άνω και κατώτερου οριακού, μπορεί να τις αφαιρέσει αυτόματα ή να τις αφαιρέσει από τη γραμμή παραγωγής και να εκδίδει ταυτόχρονα ένα ακουστικό και οπτικό σήμα συναγερμού.

Το δυναμικό checkweigher θα πρέπει να είναι σε θέση να ζυγίζει με ταχύτητα 120 βαρέλια την ώρα.

(4) Τα δεδομένα ζύγισης μπορούν να τροφοδοτηθούν αμέσως στον ελεγκτή της μηχανής πλήρωσης, ρυθμίζοντας έτσι τον όγκο πλήρωσης, εξοικονομώντας πρώτες ύλες και παρέχοντας τεχνική υποστήριξη για τον έλεγχο του κόστους και την εκλεπτυσμένη διαχείριση των επιχειρήσεων [1].

1. Σύνθεση και αρχή λειτουργίας της δυναμικής κλίμακας ζύγισης
Η δυναμική κλίμακα ζύγισης αποτελείται από έναν μεταφορέα, τους αισθητήρες ζύγισης, τον ελεγκτή οθόνης, το σύστημα ελέγχου και τη συσκευή απόρριψης. Ο μεταφορέας τοποθετείται στην πλατφόρμα ζύγισης του αισθητήρα ζύγισης. Ο μεταφορέας αποτελείται από τρία μέρη: κινητήρα, μειωτήρα και κυλίνδρους μεταφοράς [2]. Η διαμόρφωση της κλίμακας δυναμικής ζύγισης φαίνεται στο σχήμα 1 και η δομή του συστήματος ελέγχου φαίνεται στο σχήμα 2.

Εικόνα 1 Σχηματικό διάγραμμα δυναμικής διαμόρφωσης κλίμακας ζύγισης

Εικόνα 1 Σχηματικό διάγραμμα δυναμικής κλίμακας ζύγισης Κατεβάστε την αρχική εικόνα

Εικόνα 2 Δομή του συστήματος ελέγχου της δυναμικής ζύγισης ζύγισης

Εικόνα 2 Δομή του δυναμικού συστήματος ελέγχου ζύγισης ζύγισης Λήψη αρχικής εικόνας

2 Dynamic Checkweigher Hardware Design
Ο σχεδιασμός υλικού αυτού του άρθρου περιλαμβάνει επιλογή υλικού, σχεδιασμό ηλεκτρικού κύριου κυκλώματος, σχεδιασμό κυκλώματος ελέγχου και κατανομή σημείων I/O PLC.

2.1 Επιλογή υλικού
Το παρόν έγγραφο επιλέγει το υλικό εξοπλισμού με βάση τις αρχές της ικανοποίησης των αναγκών παραγωγής, της απόδοσης υψηλού κόστους, της ισχυρής αξιοπιστίας και της αφαίρεσης ενός ορισμένου περιθωρίου, όπως φαίνεται στον Πίνακα 1.

Πίνακας 1 Εξοπλισμός υλικού Λήψη αρχικού πίνακα

Πίνακας 1 Εξοπλισμός υλικού

Κατεβάστε τον αρχικό πίνακα

Πίνακας 1 Εξοπλισμός υλικού

2.2 Σχεδιασμός ηλεκτρικού κύριου κυκλώματος
Το κύριο κύκλωμα της κλίμακας δυναμικής ζύγισης φαίνεται στο σχήμα 3, που περιλαμβάνει κυρίως: ο διακόπτης κυκλώματος, ο επαφής, ο προστατευτικός κύριος (SPD), ο μετασχηματιστής απομόνωσης, η τροφοδοσία εναλλαγής, η PLC, ο μεταφορέας ιμάντων, ο ελεγκτής οθόνης ζυγίζει κλπ. Καθώς παρέχεται από τριφασική ισχύ AC με τάση 380 V, αλλά το κύκλωμα ελέγχου εισόδου PLC, η οθόνη αφής και το ενδιάμεσο ρελέ του συστήματος απαιτούν τροφοδοτικό DC 24 V, απαιτείται τροφοδοσία μεταγωγής για να παρέχει τροφοδοτικό 24 V DC. Η διαχείριση ισχύος του PLC παρέχεται κατά 220 V AC μετά τον μετασχηματιστή απομόνωσης και την τροφοδοσία μεταγωγής.

Εικόνα 3 Ηλεκτρικό κύριο κύκλωμα

Εικόνα 3 Ηλεκτρικό κύριο κύκλωμα Λήψη αρχικής εικόνας

2.3 Βρόχος ελέγχου και κατανομή σημείου I/O
Σύμφωνα με την αρχή του ελέγχου, οι εισροές, τα σημεία εξόδου (I/O) και οι ενδιάμεσες διευθύνσεις καταχωρητή κατανέμονται λογικά όπως φαίνεται στους Πίνακες 2 έως 4. Ο βρόχος ελέγχου αποτελείται από τον κεντρικό υπολογιστή PLC, τα ενδιάμεσα ρελέ κλπ. Οι δύο τρόποι ελέγχου χρησιμεύουν ως αντίγραφα ασφαλείας ο ένας για τον άλλον, εξασφαλίζοντας την ασφάλεια του συστήματος ελέγχου. Το διάγραμμα καλωδίωσης του βρόχου ελέγχου κεντρικού υπολογιστή PLC φαίνεται στο σχήμα 4.

Πίνακας 2 Ψηφιακή κατανομή διεύθυνσης εισόδου Λήψη αρχικού πίνακα

Πίνακας 2 Κατανομή διεύθυνσης ψηφιακής εισαγωγής

Κατεβάστε τον αρχικό πίνακα

Πίνακας 2 Κατανομή διεύθυνσης ψηφιακής εισαγωγής

Πίνακας 3 Κατανομή Διεύθυνσης Ψηφιακής Εξόδου Λήψη Αρχικού πίνακα

Πίνακας 3 Κατανομή διεύθυνσης ψηφιακής εξόδου

Εικόνα 4 Καλωδίωση του βρόχου ελέγχου κεντρικού υπολογιστή PLC

Εικόνα 4 Διάγραμμα καλωδίωσης του κυκλώματος ελέγχου κεντρικού υπολογιστή PLC Λήψη αρχικής εικόνας

Πίνακας 4 Ενδιάμεση Διεύθυνση Κατανομής Διεύθυνση Λήψη Αρχικού Πίνακα

Πίνακας 4 Κατανομή των ενδιάμεσων διευθύνσεων μητρώου

Κατεβάστε τον αρχικό πίνακα

Πίνακας 4 Κατανομή των ενδιάμεσων διευθύνσεων μητρώου

3 Δυναμικός σχεδιασμός λογισμικού ζύγισης
3.1 Σχεδιασμός προγράμματος οθόνης αφής
Πρώτον, το λογισμικό προγραμματισμού σχεδιαστή VIJEO χρησιμοποιείται για τη διαμόρφωση της διεπαφής οθόνης αφής, συμπεριλαμβανομένης της διεπαφής διεργασίας, της χειροκίνητης διεπαφής, της διεπαφής συναγερμού κ.λπ., όπως φαίνεται στο Σχήμα 5 έως 7. Η διεπαφή διαμόρφωσης περιλαμβάνει παραμέτρους όπως το τρέχον βάρος, το σύστημα έναρξης/διακοπής συστήματος, ο σωρευτικός αριθμός κάδων, το σωρευτικό βάρος και ο χρόνος λειτουργίας του ιμάντα.

Εικόνα 5 Επεξεργασία της "διεπαφής διεργασίας"

Εικόνα 5 Επεξεργασία της "διεπαφής διεργασίας" Κατεβάστε την αρχική εικόνα

Εικόνα 6 Επεξεργασία της "Χειροκίνητης διεπαφής"

Εικόνα 6 Επεξεργασία της "Χειροκίνητης διεπαφής" Λήψη αρχικής εικόνας

Εικόνα 7 Επεξεργασία της "διασύνδεσης συναγερμού"

Εικόνα 7 Επεξεργασία της "Διεπαφή συναγερμού" Λήψη αρχικής εικόνας

3.2 Σχεδιασμός προγράμματος PLC
3.2.1 Διαμόρφωση υλικού και κύριος σχεδιασμός προγράμματος
Το Schneider TM218LDA16DRN PLC χρησιμεύει ως πυρήνας του συστήματος ελέγχου σε αυτό το έγγραφο. Με βάση τη ροή ελέγχου που φαίνεται στο σχήμα 2, η διαμόρφωση του υλικού και οι ρυθμίσεις διαμόρφωσης για τον ελεγκτή ζύγισης ζυγίζουν χρησιμοποιώντας το SO M218 v2.0.31.45 λογισμικό προγραμματισμού, όπως απεικονίζεται στα σχήματα 8 και 9. Ζυγός σε πραγματικό χρόνο, απόρριψη απόκλισης, ένδειξη σφάλματος και συναγερμός. και τον απαραίτητο έλεγχο προστασίας [3].

Εικόνα 8 Διαμόρφωση υλικού του συστήματος ελέγχου

Εικόνα 8 Διαμόρφωση υλικού του συστήματος ελέγχου Κατεβάστε την αρχική εικόνα

Εικόνα 9 Ρυθμίσεις διαμόρφωσης του IND131 Ζυγίζοντας τον ελεγκτή οθόνης

Εικόνα 9 Ρυθμίσεις διαμόρφωσης του IND131 Ζυγίζοντας τον ελεγκτή οθόνης Λήψη αρχικής εικόνας

Εικόνα 1-0 Κύριο πρόγραμμα

Εικόνα 1.0 Κύριο πρόγραμμα Λήψη αρχικής εικόνας

Εικόνα 1-1 Πρόγραμμα ελέγχου 1

Εικόνα 1-1 Πρόγραμμα ελέγχου 1 Κατεβάστε την αρχική εικόνα

Εικόνα 1-2 Πρόγραμμα ελέγχου 2

Εικόνα 1-2 Πρόγραμμα ελέγχου 2 Κατεβάστε την αρχική εικόνα

3.2.2 Πρόγραμμα μεταφόρτωσης/λήψης και λήψης συστήματος
(1) Ρυθμίστε τις μεταβλητές. Οι μεταβλητές χρησιμεύουν ως γέφυρα μεταξύ των λειτουργικών περιοχών της οθόνης αφής και των σημείων εισόδου/εξόδου του Schneider plc. Μέσω των μεταβλητών, η οθόνη αφής μπορεί να επιτύχει λειτουργίες όπως η είσοδος παραμέτρων στο PLC, ο λειτουργικός έλεγχος και η έξοδος της τρέχουσας τιμής του PLC, όπως φαίνεται στο σχήμα 13.

(2) Το πρόγραμμα μεταφορτώνεται στο PLC. Ορίστε τη θύρα επικοινωνίας, δημιουργήστε επικοινωνία μεταξύ του PLC και του υπολογιστή, κατεβάστε το ολοκληρωμένο πρόγραμμα PLC στο PLC και δοκιμάστε το πρόγραμμα μέσω της λειτουργίας κατάστασης του προγράμματος και του λογισμικού προσομοίωσης. Εάν εντοπιστούν προβλήματα, τροποποιήστε το πρόγραμμα εγκαίρως. Οι διαμορφώσεις Modbus Master και Slave Station φαίνονται στα Σχήματα 14 και 15 και οι ρυθμίσεις σειριακής γραμμής φαίνονται στο σχήμα 16.

Εικόνα 1-3 Ρυθμίσεις μεταβλητών

Εικόνα 1 3 Ρυθμίσεις μεταβλητών κατεβάσετε αρχική εικόνα

Εικόνα 1-4 MODBUS MASTER Ρύθμιση

Εικόνα 1 4 MODBUS MASTER Ρύθμιση Λήψη αρχικής εικόνας

Εικόνα 1-5 διαμόρφωση Slave Modbus

Εικόνα 1 5 Διαμόρφωση Slave Modbus Λήψη αρχικής εικόνας

Εικόνα 1-6 Ρυθμίσεις σειριακής γραμμής

Εικόνα 1 6 Ρυθμίσεις σειριακής γραμμής Λήψη αρχικής εικόνας

(3) Αφού ολοκληρωθεί η σφάλμα του λογισμικού PLC και το λογισμικό διαμόρφωσης οθόνης αφής, ολόκληρο το σύστημα αποσυνδέεται από κοινού. Το σήμα ζύγισης επί τόπου, το σήμα ανίχνευσης θέσης, το σήμα ανάδρασης και όλοι οι κινητήρες προσομοιώνονται να εκτελούνται σύμφωνα με τις πραγματικές απαιτήσεις ελέγχου για να ανιχνευθούν εάν η λειτουργία και η απόδοση ολόκληρου του συστήματος μπορούν να πληρούν τις απαιτήσεις σχεδιασμού. Μετά από όλες τις δοκιμές είναι φυσιολογικές, διεξάγεται επίσης η δοκιμή προσομοίωσης καταστάσεων συναγερμού σφάλματος. Όταν όλοι οι σύνδεσμοι δεδομένων δοκιμών είναι φυσιολογικοί, ολοκληρώνεται η σφάλμα του συστήματος.

4. Ανάλυση αντίστασης παρεμβολών για την ενίσχυση της ακρίβειας των ζυγών ζυγών
4.1 Κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν την ακρίβεια των δυναμικών ζυγών ζυγών
(1) Ο όγκος του προϊόντος που ζυγίζεται, το βάρος στόχου και η ταχύτητα μεταφοράς κλπ. Σε αυτή την περίπτωση, τα 200βοι τύμπανα του λίπανσης που ζυγίζονται έχουν σχετικά μικρή κίνηση και η ταχύτητα μεταφοράς είναι 120 τύμπανα ανά ώρα, η οποία ταιριάζει με την ταχύτητα της γραμμής πλήρωσης και το όργανο ελέγχου ζύγισης.

(2) Η ακρίβεια του επιλεγμένου κυττάρου φορτίου και του συστήματος ελέγχου ζύγισης. Σε αυτή την εργασία επιλέγονται τα κύτταρα φορτίου και τα όργανα ελέγχου του Mettler Toledo, με ακρίβεια 0,1 kg.

(3) Η θερμοκρασία, η υγρασία, η δόνηση εδάφους και η κυκλοφορία του αέρα του περιβάλλοντος περιβάλλοντος. Η δυναμική κλίμακα ζύγισης εγκαθίσταται στον πρώτο όροφο του εργαστηρίου, με επίπεδο έδαφος, σταθερή θερμοκρασία και υγρασία και χαμηλή δόνηση εδάφους.

4.2 Ανάλυση κατά της παρεμβολής
Σε αυτή την εργασία, η αντι-παρεμβολή εξετάζεται πλήρως στην επιλογή του εξοπλισμού και του σχεδιασμού κυκλώματος. Τα κύρια μέτρα που λαμβάνονται είναι:

(1) Ηλεκτρομαγνητική θωράκιση. Αυτό το άρθρο υλοποιεί την ηλεκτρομαγνητική θωράκιση μέσω τριών μέτρων: τα καλώδια ελέγχου χρησιμοποιούν θωρακισμένα καλώδια στριμωγμένου ζεύγους. Τοποθετούνται σε καλυμμένο γαλβανισμένο χαλύβδινο κορμό με καλή ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ του κορμού. και η παράλληλη απόσταση τοποθέτησης μεταξύ των καλωδίων ελέγχου και των καλωδίων ισχύος διατηρείται μεγαλύτερη από 600mm για να αποφευχθεί η εξωτερική ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή.

(2) Γείωση για αντι-παρέμβαση. Σε αυτή την εργασία, όλα τα κυκλώματα σήματος γειώνονται μέσω καλωδίων σε ένα κοινό σημείο γείωσης. Το έδαφος του σήματος και η γήρανση AC πρέπει να διαχωριστούν. Το έδαφος θωράκισης του καλωδίου σήματος και το έδαφος του εξοπλισμού συστήματος PLC μοιράζονται. Το μήκος του καλωδίου γείωσης μειώνεται και το καλώδιο γείωσης και ο τερματικός σταθμός χρησιμοποιούνται σύμφωνα με τις τυποποιημένες προδιαγραφές.

(3) Προστασία από αστραπή και αντίσταση παρεμβολών. Το παρόν έγγραφο υιοθετεί τρία προστατευτικά μέτρα, δηλαδή την εξωτερική θωράκιση των καλωδίων, την λογική καλωδίωση και την εγκατάσταση προστατευτικών συσκευών (SPD), για να επιτευχθεί προστασία από αστραπή και αντίσταση παρεμβολής [4].

5 Δυναμική δοκιμή κλίμακας ζύγισης και αξιολόγηση απόδοσης
Αφού η δυναμική κλίμακα ζύγισης αποκαταστάθηκε, δοκιμάστηκε για δύο εβδομάδες χρησιμοποιώντας ένα πρότυπο βάρος 200 kg που είχε περάσει την επαλήθευση σύμφωνα με την "JJG539-2016 ρύθμιση επαλήθευσης για ψηφιακές κλίμακες ένδειξης". Συνολικά 10 ομάδες και 40 δεδομένα μέτρησης συλλέχθηκαν για στατιστική ανάλυση, όπως φαίνεται στον Πίνακα 5. Η δυναμική κλίμακα ζύγισης έχει υψηλή ακρίβεια μέτρησης, μια ταχύτητα λειτουργίας που ταιριάζει με τη γραμμή πλήρωσης, ισχυρή ικανότητα αντι-παρεμβολής, πληροί πλήρως τις απαιτήσεις της τεχνολογίας της διαδικασίας και είναι εύκολο να ρυθμιστεί και να λειτουργήσει.

Πίνακας 5 Δυναμική Ανάλυση Δοκιμών Ζυγής Στοιχεία Λήψη Αρχικού Πίνακα

Πίνακας 5 Ανάλυση Δοκιμών Δυναμικής Ζυγής

Ξεκινώντας από το σχεδιασμό δυναμικής ζύγισης, το παρόν έγγραφο συνειδητοποιεί το 100% σε απευθείας σύνδεση ζύγιση 200L που τελειώνουν βαρέλια λιπαντικού πετρελαίου μέσω της εφαρμογής της Schneider PLC σε δυναμικές κλίμακες ζύγισης. Σε σύγκριση με τον παραδοσιακό χειροκίνητο έλεγχο χειροκίνητων σημείων, η απόδοση αυξάνεται κατά 10 φορές και το κόστος εργασίας εξοικονομείται. Ειδικά για τα μεγάλα βαρέλια, είναι δύσκολο για το χειροκίνητο χειρισμό και το πλεονέκτημα της διαδικτυακής ζύγισης σε πραγματικό χρόνο είναι προφανές. Τα δεδομένα μέτρησης μπορούν να τροφοδοτηθούν πίσω στη μηχανή πλήρωσης για να επιτευχθεί αυτόματη ρύθμιση του όγκου πλήρωσης, η οποία εξοικονομεί σε μεγάλο βαθμό το κόστος. Με τη βοήθεια του δικτύου, το βάρος των προϊόντων στη γραμμή παραγωγής μπορεί να παρακολουθείται εξ αποστάσεως, βελτιώνοντας το επίπεδο πληροφοριών της επιχείρησης. Αξίζει ευρεία προώθηση.