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基于现场总线的微机配料系统
xiao_xiao1 发表于 2009/10/21 8:56:08 668 查看 0 回复 [上一主题] [下一主题]
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1引言
在建材、冶金、化工等实际生产过程中，原料配备的准确与否是影响产品质量的关键因素。采用微机控制的配料系统可以根据设定的原料比例进行自动配料，不但配料准确而且操作方便、效率高，大大提高产品质量。
本文介绍的基于现场总线的微机配料系统采用MODBUS接口技术，实现了传统的模拟仪表的数字化接入。改变了过去单机操作的工作模式，用户不仅可以在现场操纵，也可在中控室进行远程控制和监视。
2系统构成
2.1系统结构框图
该系统整体结构如图1所示。该配料系统由工业PC机，失重称，信号放大器、可控硅电源、上下给料机等几部分组成。其工作过程如下：系统开始工作时，首先由计算机发出上料控制信号，上料电振机开始上料，挂在计量仓上的拉力传感器将仓内的物料重量信号经电压放大器放大后送入A/D转换电路进行A/D转换，当物料重量达到设定值时，计算机控制停止上料，上料机停止工作，经过一段延时检测，下料机以一定的速度将仓内物料送出，然后，下料机停止工作。
2.2输入输出控制
控制上下料电振机的开启时间及速度就可以控制给料量，达到不同的配比要求。其中输入输出控制包括A/D采样值、D/A输出电压值和上料电振机DO控制。
(2)A/D采样值是系统确定料仓重量的依据，计算公式如下：
实际仓重＝(A/D采样值—零点A/D值)×A/D标度值
(2)D/A输出控制上料电振机的输出大小，输出电压值可用以下公式计算
输出电压值＝下料速度/4095×5(v)
(3)DO控制上料电振机的开启和停止。
其中零点A/D值和A/D标度值由接口标定来确定。方法如下：系统首先确定在料仓空时候的A/D值作为零点A/D值，然后测得放上标重后的A/D值，计算标度值，公式为：
A/D标度值＝标称砝码重/(砝码A/D值—零点A/D值)
2.3Modbus接口
本课题解决了非现场总线设备的接入问题，按照Modbus协议，开发了Modbus接口，使非现场总线设备成功地接入现场总线，实现了系统的互联。
3控制算法的实现
控制算法采用了PID调节，使上、下料过程里有自动调节能力，实现智能控制。算式为：
在本控制算法中，决定上、下料速度的关键因素是实际工作周期和设定工作周期的关系。通过二者的关系数来确定设定下料速度。依据调节增量公式有：
其中DAi为系统设定下料速度，ei为系统实际工作周期和设定周期的差，K为比例系数，λ为积分系数，ε为微分系数。
4系统软件设计
系统软件用Visual C＋＋6.0编写，运行平台为Windows 98。从功能上分为：系统管理、参数设定、运行控制、I/O接口以及通讯接口等模块。程序结构框图见图2。
5系统主要特点
本系统先进性主要表现在以下几方面：
(1)本系统是基于现场总线的测控系统。提高了系统的适时性、可靠性、开放性和可互联性。
(2)本系统采用高性能、高可靠性的工业机，实践证明，该系统工作性能稳定，具有很强的抗干扰能力。 (3)采用