Progettazione di una bilancia dinamica

Progettazione di una scala di pesatura dinamica

0 Introduzione
Un checkWeigher dinamico è un dispositivo che esegue una pesatura dinamica in tempo reale dei prodotti sotto il funzionamento di una linea di produzione completamente automatica e classifica automaticamente i prodotti in base ai risultati di pesatura. Questo documento si concentra sulla pianificazione e la progettazione di un controllo dinamico online per una linea di riempimento dell'olio lubrificante da 200 L. I requisiti sono i seguenti:

Il peso di un tamburo da 200 L di olio lubrificante finito è di 185,3 kg e l'intervallo di deviazione ammissibile impostato dall'impresa è (185,3 ± 0,3) kg. La deviazione della scala di pesatura dinamica progettata in questo documento dovrebbe essere controllata entro ± 0,1 kg.

(2) Può condurre il controllo del peso in tempo reale sui barili del prodotto finito 200 L sulla linea di riempimento. Quando il peso supera i valori limite superiore e inferiore consentiti, può screenerli automaticamente o rimuoverli dalla linea di produzione e emettere contemporaneamente un segnale di allarme udibile e visivo.

Il checkWeigher dinamico dovrebbe essere in grado di pesare a una velocità di 120 barili all'ora.

(4) I dati di pesatura possono essere prontamente restituiti al controller della macchina di riempimento, regolando così il volume di riempimento, risparmiando materie prime e fornendo supporto tecnico per il controllo dei costi e la gestione raffinata delle imprese [1].

1. Composizione e principio di lavoro della scala di pesatura dinamica
La scala di pesatura dinamica è composta da un trasportatore, sensori di pesatura, controller di display di pesatura, sistema di controllo e dispositivo di rifiuto. Il trasportatore è posizionato sulla piattaforma di pesatura del sensore di pesatura. Il trasportatore è costituito da tre parti: rulli motori, riduttori e trasportatori [2]. La configurazione della scala di pesatura dinamica è mostrata nella Figura 1 e la struttura del sistema di controllo è mostrata nella Figura 2.

Figura 1 Diagramma schematico della configurazione della scala di pesatura dinamica

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Figura 2 Struttura del sistema di controllo della scala di pesatura dinamica

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2 Dynamic Checkweigher Hardware Design
La progettazione hardware di questo articolo include la selezione dell'hardware, la progettazione del circuito principale elettrico, la progettazione del circuito di controllo e l'allocazione dei punti I/O PLC.

2.1 Selezione hardware
Questo documento seleziona l'hardware dell'attrezzatura in base ai principi delle esigenze di produzione di soddisfazione, delle prestazioni elevate, della forte affidabilità e della lasciato un certo margine, come mostrato nella Tabella 1.

Tabella 1 Attrezzatura hardware Scarica la tabella originale

Tabella 1 Attrezzatura hardware

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Tabella 1 Attrezzatura hardware

2.2 Design del circuito principale elettrico
Il circuito principale della scala di pesatura dinamica è mostrato nella Figura 3, tra cui principalmente: interruttore, contattore, protezione di sovratensione (SPD), trasformatore di isolamento, alimentatore di commutazione, PLC, trasportatore a cinghia, controller di display di pesatura, ecc. Il sistema è collegato attraverso l'interruttore QF1 e tutte le apparecchiature nel circuito principale sono alimentate. Poiché è fornito da una potenza CA trifase con una tensione di 380 V, ma il circuito di controllo di ingresso PLC, il touchscreen e il relè intermedio del sistema richiedono un alimentatore CC 24 V, è necessario un alimentatore di commutazione per fornire un alimentatore a 24 V CC. La gestione dell'alimentazione del PLC è fornita da 220 V CA dopo il trasformatore di isolamento e l'alimentazione di commutazione.

Figura 3 Circuito principale elettrico

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2.3 Loop di controllo e allocazione dei punti I/O di PLC
Secondo il principio di controllo, i punti di input, output (I/O) e indirizzi del registro intermedio sono ragionevolmente allocati, come mostrato nelle tabelle da 2 a 4. Il ciclo di controllo è composto dall'host PLC, relè intermedi, ecc. L'intero sistema di controllo può essere automaticamente o manualmente controllato per la scala di pesatura dinamica attraverso l'interruttore di commutazione. Le due modalità di controllo fungono da backup l'uno per l'altro, garantendo la sicurezza del sistema di controllo. Lo schema elettrico del circuito di controllo host PLC è mostrato nella Figura 4.

Tabella 2 Allocazione dell'indirizzo di input digitale Scarica Tabella originale

Tabella 2 Allocazione dell'indirizzo di input digitale

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Tabella 2 Allocazione dell'indirizzo di input digitale

Tabella 3 Allocazione dell'indirizzo di output digitale Scarica Tabella originale

Tabella 3 Allocazione dell'indirizzo di output digitale

Figura 4 Cablaggio del ciclo di controllo host PLC

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Tabella 4 Allocazione dell'indirizzo del registro intermedio Scarica Tabella originale

Tabella 4 Allocazione degli indirizzi del registro intermedio

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Tabella 4 Allocazione degli indirizzi del registro intermedio

3 progettazione del software di pesatura dinamica
3.1 Progettazione del programma touchscreen
In primo luogo, il software di programmazione del progettista Vijeo viene utilizzato per configurare l'interfaccia touchscreen, tra cui l'interfaccia di processo, l'interfaccia manuale, l'interfaccia di allarme, ecc., Come mostrato nelle Figure da 5 a 7. Quindi, il "file" completato "viene scaricato sul processore touchscreen tramite l'interfaccia di comunicazione del taccuino del taccuino e del taccuino del taccuino al computer di comunicazione. L'interfaccia di configurazione include parametri come peso corrente, avvio/arresto del sistema, conteggio dei secchi cumulativi, peso cumulativo e tempo di esecuzione della cinghia.

Figura 5 Modifica l '"interfaccia di processo"

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Figura 6 Modifica l '"interfaccia manuale"

Figura 6 Modifica dell'immagine originale "Interfaccia manuale"

Figura 7 Modifica l '"interfaccia di allarme"

Figura 7 Modifica dell'immagine originale "Interfaccia allarme"

3.2 Progettazione del programma PLC
3.2.1 Configurazione hardware e progettazione del programma principale
Lo Schneider TM218lDA16DRN PLC funge da nucleo del sistema di controllo in questo documento. Sulla base del flusso di controllo mostrato nella Figura 2, la configurazione dell'hardware e le impostazioni di configurazione per il controller del display di pesatura vengono eseguite utilizzando il software di programmazione SO Machine M218 V2.0.31.45, come illustrato nelle Figure 8 e 9. I diagrammi della scala di controllo sono scritti come mostrato nelle Figure 10 a 12 per raggiungere le seguenti funzioni: start e arresto del trasporto di cinghia e del controllo di logici corrispondenti; Pesatura in tempo reale, rifiuto della deviazione, indicazione di guasto e allarme; e controllo di protezione necessario [3].

Figura 8 Configurazione hardware del sistema di controllo

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Figura 9 Impostazioni di configurazione di IND131 Controller di display di pesatura

Figura 9 Impostazioni di configurazione di IND131 Controller di pesatura Display Scarica immagine originale

Figura 1-0 Programma principale

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Figura 1-1 Programma di controllo 1

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Figura 1-2 Programma di controllo 2

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3.2.2 Caricamento/download del programma e debug di sistema
(1) Imposta variabili. Le variabili fungono da ponte tra le aree funzionali del touchscreen e i punti I/O di Schneider PLC. Attraverso le variabili, il touchscreen può ottenere funzioni come l'input dei parametri per PLC, controllo funzionale e output del valore di corrente del PLC, come mostrato nella Figura 13.

(2) Il programma viene scaricato al PLC. Impostare la porta di comunicazione, stabilire la comunicazione tra il PLC e il computer, scaricare il programma PLC completato sul PLC e testare il programma attraverso la funzione di stato del programma e il software di simulazione. In caso di problemi, modificare il programma in tempo. Le configurazioni Modbus Master e Slave Station sono mostrate nelle Figure 14 e 15 e le impostazioni della linea seriale sono mostrate nella Figura 16.

Figura 1-3 Impostazioni variabili

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Figura 1-4 Configurazione master modbus

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Figura 1-5 Configurazione slave Modbus

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Figura 1-6 Impostazioni della linea seriale

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(3) Dopo il debug del software PLC è normale e il software di configurazione del touchscreen è stato completato, l'intero sistema viene debug congiuntamente. Il segnale di pesatura in loco, il segnale di rilevamento della posizione, il segnale di feedback e tutti i motori sono simulati per essere eseguiti in base ai requisiti di controllo effettivi per rilevare se il funzionamento e le prestazioni dell'intero sistema possono soddisfare i requisiti di progettazione. Dopo che tutti i test sono normali, viene anche condotto il test di simulazione di situazioni di allarme di guasto. Quando tutti i collegamenti dei dati di test sono normali, il debug del sistema è completato.

4. Analisi di resistenza alle interferenze per migliorare l'accuratezza delle scale di pesatura
4.1 Fattori principali che influenzano l'accuratezza delle scale di pesatura dinamica
(1) Il volume del prodotto in fase di pesatura, il peso target e la velocità di trasporto, ecc. In questo caso, i tamburi da 200 L di olio lubrificante da essere pesati hanno un movimento relativamente scarso e la velocità di trasporto è di 120 tamburi all'ora, che è abbinata alla velocità della linea di riempimento e allo strumento di controllo della pesatura.

(2) L'accuratezza della cella di carico selezionata e dello strumento di controllo della pesatura. In questo documento, vengono scelte le celle di carico e gli strumenti di controllo di Mettler Toledo, con una precisione di 0,1 kg.

(3) La temperatura, l'umidità, le vibrazioni del terreno e la circolazione dell'aria dell'ambiente circostante. La scala di pesatura dinamica è installata al primo piano dell'officina, con una terra piatta, temperatura e umidità stabili e vibrazioni a bassa terra.

4.2 Analisi anti-interferenza
In questo documento, l'anti-interferenza è completamente considerato nella selezione di attrezzature e progettazione di circuiti. Le misure principali adottate sono:

(1) schermatura elettromagnetica. Questo articolo implementa la schermatura elettromagnetica attraverso tre misure: i cavi di controllo usano cavi a coppA Twisted schermati; Sono posati in trunking in acciaio al carbonio zincato coperto con un buon collegamento elettrico tra il trunking; e la distanza di posa parallela tra cavi di controllo e cavi di alimentazione è mantenuta maggiore di 600 mm per prevenire l'interferenza elettromagnetica esterna.

(2) messa a terra per anti-interferenza. In questo documento, tutti i circuiti di segnale sono messi a terra attraverso i fili fino a un punto di messa a terra comune. La terra del segnale e la terra AC devono essere separate. Sono condivisi il terreno di schermatura del cavo del segnale e la terra dell'attrezzatura del sistema PLC. La lunghezza del filo di terra viene accorciata e il filo di terra e il terminale vengono utilizzati secondo le specifiche standard.

(3) Resistenza alla protezione dei fulmini e alle interferenze. Questo documento adotta tre misure protettive, vale a dire la schermatura esterna di cavi, il cablaggio ragionevole e l'installazione di dispositivi di protezione delle sovratensioni (SPD), per ottenere la protezione dei fulmini e la resistenza alle interferenze [4].

5 test dinamici su scala di pesatura e valutazione delle prestazioni
Dopo che la scala di pesatura dinamica è stata debugta, è stata testata per due settimane utilizzando un peso standard di 200 kg che aveva superato la verifica in conformità con il "regolamento di verifica JJG539-2016 per le scale che indicano digitali". Sono stati raccolti un totale di 10 gruppi e 40 dati di misurazione per l'analisi statistica, come mostrato nella Tabella 5. La scala di pesatura dinamica ha un'elevata precisione di misurazione, una velocità di corsa che corrisponde alla linea di riempimento, una forte capacità anti-interferenza, soddisfa completamente i requisiti della tecnologia di processo ed è facile da impostare e operare.

Tabella 5 Analisi dei dati di test di pesatura dinamica Scarica la tabella originale

Tabella 5 Analisi dei dati di test di pesatura dinamica

A partire dalla progettazione della pesatura dinamica, questo documento realizza la pesatura online al 100% di barili finiti da 200 litri di olio lubrificante attraverso l'applicazione di Schneider PLC in scale di pesatura dinamica. Rispetto al tradizionale controllo spot manuale a tempo, l'efficienza è aumentata di 10 volte e il costo del lavoro viene risparmiato. Soprattutto per grandi barili, è difficile per la gestione manuale e il vantaggio della pesatura in tempo reale online è ovvio. I dati di misurazione possono essere restituiti alla macchina di riempimento per ottenere una regolazione automatica del volume di riempimento, che consente di risparmiare notevolmente i costi. Con l'aiuto della rete, il peso dei prodotti sulla linea di produzione può essere monitorato a distanza, migliorando il livello di informatizzazione dell'impresa. È degno di una promozione diffusa.