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高精度灌装生产线的自动化控制
xiao_xiao1 发表于 2009/9/27 11:09:03 556 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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1、系统工艺描述
在我所承接的有机酸自动灌装生产线项目中，用户的产品品种有三种(1#、2#、3#)，每个品种的计量规格也有三种(A、B、C)，因此组合后将有9种生产规格，品种规格多样使系统配置和功能较为复杂。该有机酸的特点是：腐蚀性极强、产品价值高、密度不稳定、流速压力也不稳定。因此在设计和制造过程中．用户除了对生产线的使用材料的耐腐蚀性有较高的要求外，还要求在灌装过程中防止滴漏，并提出了较为苛刻的精度和速度要求。
1)灌装物料温度：5～35℃
2)物料密度：有机酸约1.2g/cm3、有机酸盐约1.3g／cm3
3)物料粘度：有机酸约50CP、有机酸盐约150CP
4)进料管道进口压力：≥0.2MPa，波动范围：±10％
5)灌装设备布置面积：1200m2
6)系统主要参数要求如下，
7)系统工艺过程为(以I号线为例)：
空桶整理－空桶进灌装工位－检测定位－灌装头下降－灌装阀打开－开始灌装－质量计量－到达90％×(没定值－补偿值)－调节阀节流变小－到达100％×(设定值－补偿值)－灌装阀关闭－真空吸附－满桶出灌装工位－转向－挂盖－旋盖－贴标－码垛－缠绕－成品输出
8)Ⅱ号线工艺过程(略)
2、控制内容及功能要求
2.1控制内容
2.2功能要求
1)本生产线包括：I号灌装线(适用30kg灌装)、Ⅱ号灌装线(适用250kg或1200kg灌装)；
2)I号灌装线和Ⅱ号灌装线既可独立运行、也可同时运行。但Ⅱ号灌装线每次只能进行一种规格(250kg或1200kg)的生产。整条生产线的运行组合方式有I、I＋Ⅱ、Ⅱ等共三种；I线有3个灌装工位(1A、1B、1C)，每个灌装工位须同时灌装3个桶(分别有3个流量计对应)；Ⅱ线有6个灌装工位(2A、2B、2C、3A、3B、3C)，每次也只能选择其中1个灌装工位进行工作(其中2A和3A工位共用1个流量计．2B和3B工位共用1个流量计……)，而2A、2B和2C(250kg规格)均以4个桶为1组放在托盘上，该4个桶使用l台流量计，灌装过程为：第1桶灌装结束后、依次再灌装第2桶、第3桶、第4桶；而3A、3B和3C(1200KG规格)各工位每次只灌装1个桶：
3)当整条生产线的运行方式为I＋Ⅱ时，为节约设备投资和车间使用面积，在缠绕和成品输出部分采取公用工位，因此在进入公用工位时，须编制程序进行避让：
4)方便的数据设定和显示：一次灌装量(65～99％)、最终设定值(100％)、补偿量(防止过冲量、可任意调整)、合格判定区间设定、合格品计数、不合格品计数、总产量(桶数)、总灌装量(重量)、瞬时流量上(下)限报警设定及显示：
5)为方便调试和维护，在每台输送机旁均配现场手动启动／停止开关；
6)在PLC柜门上、现场、各人机界面上等均设立急停开关．方便操作人员在现场的各个区域能以最快的速度停车：
7)程序运行，必须先选择“灌装工位”．后选择“自动”时有效．并开始运行，反之无效；
8)在车间显著位置，设立报警灯及“启动预备”声光提示，“启动预备”声光提示是从选择了“灌装工位”开始至选择“自动”结束。声光提示为断续音，报警声光为连续音：
9)流量计包括频率计数输出(FC)和模拟量输出(FA)，频率输出作为累计流量灌装计量用，模拟量作为瞬时流量上下限报警用：
10)“灌装按键”、状态及设备故障指示设在人机界面上，灌装过程中有文字提示，自动灌装结束后，复位“开始灌装”按键，灌装过程中，如需中止，可按下“手动停止灌装”按键：
11)防滴漏设计：灌装完毕后，残留在灌装头表面的粘性物料要经过一定的时间才能流尽，如果滴到容器外，就会造成污染，本灌装系统采用真空发生器回吸系统可确保无滴漏。
3、系统组成和控制方案
3.1控制系统组成，
3.2控制方案说明
为尽可能减少现场布线，使系统更合理，功能更完备，操作更方便，在PLC1处设立一个MB+主站，在生产线上输入输出设备较为集中的地方设立几个MB+分站，如1图。
由于系统的灌装精度要求极高，如果采用一般的流量仪表和模拟量数据采集计算。将无法达到使用要求，因此，我们在方案设计上除了选用国际上知名品牌的质量流量计作为测量仪表外，还在数据采集和控制终端上采用了国际上最先进的施耐德公司的QUANTUM系列产品作为主控制器；为快速采集12台质量流量计的频率输出脉冲．又配置了三个高速计数模块(5通道／模块，100kHz)，其采集速度快，硬件配置简单、方便。
较高的精度，还需要稳定的流量。一方面利用高位槽进行液位和压力调整