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            電子皮帶秤循環連接碼控制系統

            來源:本站 編輯:admin 發布時間:2020-05-17 21:51:42 文章點擊數:501

            一、開發背景

            隨著連續稱重皮帶秤在碼頭,電廠, 煤場等重要領域的廣泛應用,如何方便快捷地對現場的皮帶秤以及儀表參數進行檢驗和校準成為了皮帶秤領域熱烈討論的話題。以往的標定方式都各有缺陷,可能無法適應全面的要求。例如,實物標定比較準確,但是標定需運用實際的稱重物體,過程復雜,麻煩。掛碼和普通的鏈碼標定,其準確性又受到其本質和原理的影響,和實物差距較大。由此循環鏈碼應運而生。循環鏈碼結合了實物標定與非實物標定的優勢,利用鏈碼標定,但是鏈碼跟隨皮帶一起移動,循而往復地運動,保證了運動狀態和原理與實物標定極其相似,又省去了實物標定所帶來的麻煩與不便,并且具有自動化的控制系統,能方便快捷地進入或退出標定狀態。循環鏈碼已得到國家有關部門的認可,成為唯一可以取代實物標定的一種標定手段。

            二、循環鏈碼的工作原理

            動態循環鏈碼校驗裝置安裝在電子皮帶秤的現場,位于電子皮帶秤的秤體處,在皮帶輸送機的上方,裝置能在皮帶輸送機空載運轉時,通過電動的推桿將鏈碼自動平穩地放在電子皮帶秤秤體上方的皮帶上。動態循環鏈碼校驗裝置其自身沒有動力設備,通過皮帶輸送機的皮帶拖動鏈碼,實現周而復始的循環運行,滿足了模擬輸送物料的狀態,以完成對電子皮帶秤精確度的動態校驗。

            裝置的組成:

            循環鏈碼裝置主要由機架,校驗顯示儀表(觸摸屏),標準鏈碼,電控(PLC等)系統,升降系統(電動推桿)等組成。 如圖1.1所示。

            1.jpg

            圖上一共分為兩層結構,下層就是輸送物料的電子皮帶秤秤架,而上層便是用來做虛擬載荷校驗的循環鏈碼裝置。用的時候可以放下,實際輸送物料的時候可以提起,相當的方便。

            動態循環鏈碼校驗裝置是通過皮帶上所運載的單位長度的標準砝碼重量q(單位:公斤/米)與鏈碼運行的速度V(單位:米/秒)經過計算來得到標定周期內的理論累計量的,并與被校驗的皮帶秤的實際累積量進行比較,從而計算出其相對誤差,以此決定是否對其進行修正。

            其中動態循環鏈碼校驗裝置自身不帶測速裝置,這是因為鏈碼是由皮帶傳輸機上的皮帶帶動的,其傳輸速度應該和皮帶輸送機的速度相一致,所以循環鏈碼運行時的速度V可以由電子皮帶秤的測速裝置來提供。

            當校驗開始時, 用戶通過觸摸屏向它所連接的PLC發出命令,控制皮帶秤上方的抓碼松開以及鏈碼的降下,當鏈碼下降到位后,可以直接通過觸摸屏進入標定畫面,在得到理論累積量后如需要修正,則PLC將通過MODBUS協議與電子皮帶秤的儀表進行通訊,修改皮帶秤積算器內部的數據。PLC的程序中應用了STEP-7自帶的MODBUS通訊模塊。當標定結束,繼續通過觸摸屏控制鏈碼上升以及抓碼抓緊。

            三、主要研究內容及技術路線

            1、項目設計目標

            本項目的設計目標是為上海自動化儀表股份有限公司的稱重公司電子皮帶秤開發一套自己的動態鏈碼循環校驗裝置,并使其可以用觸摸屏進行遠端控制,簡化流程,方便實用。

            對于循環校驗裝置控制機構,我們擬采用西門子的S7-200,作為西門子系列的小型PLC,它觸點個數適宜,功能較為強大,程序模塊比較全面,對于本項目而言是最為經濟實惠的。

            我們選擇了威綸公司的MT506觸摸屏作為用戶的操作環境,用戶可以方便快捷的觀察PLC各觸點的狀態,對參數進行實時修改,并控制循環鏈碼裝置進行標定動作。

            對皮帶秤進行積算的二次儀表,我們采用自儀技術中心,自行開發設計的積算器ICS465C,并在此基礎上為積算器的軟件添加了與PLC通信的MODBUS協議部分的功能,使其可以通過我們自己制定的協議與PLC交換數據。MODBUS協議是廣泛應用于工業現場的通訊協議,采用該協議有較好的泛用性,且可以使用西門子公司提供的PLC的MODBUS協議模塊,是通信程序的編寫更為簡潔。

            2、本項目設計方案的要點

            動態循環鏈碼校驗裝置自身不帶測速裝置以及傳動裝置,節約成本,與ICS495C積算器通訊得到數據,在觸摸屏上顯示。(啟動標定和停止標定信號可由觸摸屏控制)。

            鏈碼裝置的標定周期由積算器控制。

            (3)ICS465C積算器輸出計數脈沖可通過PLC改變其脈沖寬度以便與 DCS系統連接。

            (4)在動態循環鏈碼校驗裝置上安裝抓碼裝置,所謂抓碼裝置就是當標定結束后,動態循環鏈碼校驗裝置通過電動推桿將鏈碼提起,由于鏈碼的自身較重,電動推桿將長期處在高負荷狀態,安裝抓碼裝置輔助進行第二次提升,可減輕電動推桿運行的負荷。

            3、循環鏈碼控制系統的框圖簡介。

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            上圖為循環鏈碼控制系統的大略,簡述了整個系統的結構,其中抓碼提升裝置,鏈碼提升裝置等循環鏈碼的控制裝置是通過PLC進行控制的,也就是所謂的鏈碼控制柜。

            四、具體功能簡介

            循環鏈碼控制系統功能有:

            1、通過觸摸屏控制PLC觸點,實現將鏈碼收放到皮帶上的功能。

            2、可以實時監控皮帶秤的總計量,小計量,皮帶速度,瞬時流量,線密度等參數。

            3、可以根據給定的圈脈沖,米脈沖和線密度,自動計算出理論標定值。

            4、可以通過觸摸屏開啟標定功能,對皮帶秤進行標定,實時顯示標定中的標定值以及百分比,標定值也會實時與理論值進行比較,計算并顯示出實時誤差。

            5、標定結束后,如標定值與理論值相差甚遠,可以將理論系數通過觸摸屏寫回皮帶秤二次儀表,達到標定的目的。

            五、觸摸屏控制收放碼流程介紹

            在開始進行循環鏈碼校驗前,必須把鏈碼通過電機控制使循環鏈碼到達標定位置。同樣的,當結束鏈碼標定時,需要將鏈碼升起,恢復到最初狀態,才可進行正常運行。這個控制過程是通過觸摸屏控制PLC實現的。

            1、放碼:

            (1)抓碼降:將抓碼降下,作為第一次下降,在到達抓碼下限位的觸點時,抓碼電機停止。

            (2)抓碼放:當抓碼下降到位后,控制電機使抓碼旋轉,松開鏈碼,以便使鏈碼進行第二階段的下降,當抓碼旋轉到90度限位,則旋轉電機停止。

            (3)抓碼升:在抓碼將鏈碼松開后,控制電機使抓碼上升,直至抓碼上限位的觸點,抓碼提升電機停止。

            (4)鏈碼降:控制鏈碼提升裝置進行第二次下降,與皮帶相接觸,并在皮帶的帶動下周而復始的運動,當鏈碼下降到鏈碼下限位時,鏈碼提升裝置停止,此時,即可進行鏈碼標定。

            2、收碼:

            收碼的流程為:鏈碼升——》抓碼降——》抓碼抓——》抓碼升具體操作與放碼基本類似,這里就不累贅的一一詳述。

            六、界面介紹

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            七、標定具體流程 

            4.1鏈碼部分

            當需要把循環鏈碼放到輸送機皮帶上時,先操作提升機下降,到位后,抓碼頭旋轉90度放碼并再次提升到高限位。然后把循環鏈碼繼續降落至皮帶機上。

            當校驗結束后,需要收起循環鏈碼。首先將抓碼下降到低限位,循環鏈碼升起,到位后,抓碼頭旋轉90度抓碼,再啟動提升機上升,抓碼頭上行即實現第二次提升。循環鏈碼升降系統操作說明:

            4.1.1放碼過程:

            校驗開始前

            1)操作[Descend]按鈕,提升機下降到位后自動停止,[Descend]按鈕旁的紅燈亮起表示操作完成,實現第一次放碼。如圖5.2.1所示

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            2)操作[Grasp Drop]按鈕,抓碼頭旋轉90度至空擋位置,為第二次放碼作準備;按鈕旁的紅燈亮起表示操作完成

            3)操作[ascend]按鈕,抓碼頭上升退回原位等待下一次調用;按鈕旁的紅燈亮起表示操作完成

            4)操作[Cham Down]按鈕,主提升機構下降到位后自動停止,鏈碼落到輸送皮帶上,完成第二次放碼過程;按鈕旁的紅燈亮起表示操作完成

            循環鏈碼放下后,檢查各部分位置合適后,可進行校驗;

            4.1.2收碼過程:

            校驗結束后

            1)操作[Cham Up]按鈕,主提升機構上升到位后自動停止,實現第一次提升;按鈕旁的紅燈亮起表示操作完成

            2)若抓碼機在鏈碼上方,應先操作 [Descend]按鈕,使抓碼機從上方下降到鏈碼下方;按鈕旁的紅燈亮起表示操作完成

            3)操作[Gmsp on] 按鈕,抓碼頭旋轉,循環鏈碼進入抓碼機;按鈕旁的紅燈亮起表示操作完成,按鈕旁的紅燈亮起表示操作完成

            4)操作[ascend]按鈕,抓碼機拉住鏈碼上升到位后自動停止,完成第二次提升過程。循環鏈碼提升完畢,檢查各部分位置合適后,皮帶機可進行正常上煤;

            4.2 標定部分

            4.2.1 首先現場相關的提升機構、抓放碼機構、測速機構等機械與電氣部分調試正常,循環鏈碼可以正常工作,同時電源已經送至控制柜,電氣也調試正常。

            4.2.2把控制柜的總電源開關合閘,把各個控制主回路的斷路器合閘,把控制回路的斷路器合閘,這時儀表、觸摸屏、可編程控制器得電,進入待操作狀態。

            4.2.3觸摸屏這時顯示主畫面,如圖 1 所示:

            7.jpg

            用手點擊Cham CTL鍵,則窗口切換到控制畫面。在主畫面上如果點擊 RUN/CAL鍵,則窗口會切換到計量標定畫面。 

            4.2.4進入控制畫面,主要是控制循環鏈碼的提升機構及抓放碼機構的動作,實現碼塊的升降。如圖2所示:

            8.jpg

            當皮帶輸送機已經運行,皮帶秤的相關調試參數已經正常,需進行用循環鏈碼標定,則操作觸摸屏進入控制畫面,根據操作流程,逐步進行操作,控制循環鏈碼下降至皮帶上。在按鈕旁的紅燈亮起后,方能進行下一步操作,RSET鍵的功能為消除當前按鍵按下的狀態,回復到初始狀態,在正常操作中請慎用。當控制柜的急停按鈕被按下時,ERROR燈將常亮。

            4.2.6這時按RUN/CAL切換鍵,進入校驗標定的畫面,如圖3所示:

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            上面則有儀表過來的數據,點擊 PAR SET 鍵, 切換到參數設置畫面。在這個畫面,可以把循環鏈碼的規格輸入 (每米公斤",長度處顯示試驗長度(用米脈沖和圈脈沖表示),如果從儀表讀數據失敗,則從此處輸入試驗長度;輸入測速裝置的每米脈沖數,然后點擊CANCEL 鍵,返回到標定窗。

            4.2.7點擊STA Cal鍵,則皮帶秤儀表進入標定累計界面,如圖5所示:

            10.jpg

            在畫面下點擊START按鈕,開始標 定,并隨后點擊monitor按鈕進行監控;注意:必須先點擊Start后才能點擊 monitor,且在標定結束前,Start按鈕以及 monitor按鈕必須全部處在激活狀態。

            觸摸屏上也顯示鏈碼的標準累計值,當皮帶運行到試驗長度后,則皮帶秤儀表及鏈碼的同步累計都停止,儀表的累計顯示與鏈碼的累計的誤差也顯示在觸摸屏上,如果誤差在允許范圍內,則點擊UPDATE NULL退出標定,皮帶秤進入正常計量狀態,內部參數不改變。如果誤差超 差則把鏈碼的標準值輸入,點擊UPDATE,把鏈碼的標準值送入稱重儀表,儀表相關參數改變,達到調校標定皮帶秤儀表的目的。

            4.2.8重復4.2.4-4.2.7,直至校驗結束,點擊CANCEL鍵,退至主界面,并進入控制畫面,控制循環鏈碼提升,脫離皮帶。

            八、 總結

            我們上海自動化儀表股份有限公司在經過多方的市場調研,縝密的理論論證并聽取了諸多稱重領域的專家以及工程師們的意見以后,才確立了循環鏈碼控制系統的開發方案。對于當今碼頭, 輸煤企業等對連續稱重設備標定的便捷性與準確性的要求,循環鏈碼越來越成為 電子皮帶秤的標配,本項目秉著考慮輸煤現場對循環鏈碼普遍需求的設計理念進行開發,相信該項目將配合ICS465C的皮 帶秤應用于國內外連續稱重現場。

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