玻璃厂计算机配料系统的改造

X

崔冀凯1 ,姜悦2

(1. 丹东玻璃制瓶厂,辽宁丹东 ; 2. 丹东四方工业技术研究所,辽宁丹东)

摘要:介绍玻璃制瓶厂计算机配料系统的技术改造,重点介绍了微机工控系统的硬

件组成和控制系统的改进及实际效果。

关键词:玻璃瓶;配料系统;计算机控制;改造

中图分类号: TQ171. 6 文献标识码: B 文章编号:1000 - 2871(1999) 05 - 0040 - 05

Innovation of Computer Controlled

Batching System in Glass Factory

CUI JiOkai , JING Yue

丹东玻璃制瓶厂于1998 年4 季度对制瓶生产线的配料系统进行了全面改造。我们立

足于本地,自力更生,吸收和借鉴了国内同行业各种配料系统的优点,制定了具有本厂特色

的设计方案,创造了投资较少、自动化程度较高的技术改造范例。

1 改造前的设备工艺状况

原配料系统是于1990 年初建设完成的。原系统采用Apple - Ⅱ计算机做为主控单元,

以“S”型测力传感器做为重力信号采集元件,以7135APD 表做为信号转换单元,通过键盘、信

号板及拨码盘输入有关操作数据和工艺参数,通过光耦隔离板及固态继电器实现计算机输

出信号对机电设备的控制。设备动P停状态信号及手动操作回路均采用220V 电源直接联

接。

原料称量采用增量法称重工艺。秤体采用带气动翻板的计量斗,给料设备为电磁振动

给料机。由于该配料车间为群仓布置,故中距离排料通过螺旋给料机和皮带输送机来完成。

称量后的原料通过集料斗和翻板三通进入两台混料机之一。

原系统采用两台计算机对5 台秤7 种原料进行分时称量,碎玻璃的称量则采用手动控

制。由于计算机和接口设备的运行速度较慢、分辨率较低、强信号干扰及落料冲击等因素影

响,该系统的称量速度和称量精度都受到了限制。计算机的更新换代导致原型号附配件的

短缺,原系统难以实现历史数据的储存和输出。

2 改造的整体构想

针对原系统在安全性、稳定性、可靠性和精确度方面的种种缺陷,提出了系统改造的整

·40 · 玻璃与搪瓷27 卷5 期

X 收稿日期:1999 - 04 - 19

体构想,它大致包括以下内容:

⑴将非累积称量方式的配料秤由增量法改为减量法,以消除落料冲击和秤皮粘料对称

量精度的影响。

⑵用电磁振动给料机取代气动翻板来改变卸料方式,以消除对传感器的强力冲击并改

善对秤斗连接处的防尘密封。

⑶采用惯性振动给料机实现中距离给料,将秤体集中于集料斗周围,取消螺旋输送机和

皮带运输机,用于消除排料过程中的撒落和滞留并减少粉尘飞扬。

⑷在硅砂、方解石、白云石等贮料仓底部加装振动料斗,以克服起拱和涌料。

⑸将四棱锥形集料斗改为圆锥形集料斗并取消翻板三通,以消除排料过程中的滞料。

⑹在混料机卸料口处安装中间料斗和控量送料装置,使配合料均匀地散布在输送设备

上,以均衡输送设备的荷载从而达到减少设备故障的目的。

⑺搞好控制室的密闭,以减少粉尘对设备的损坏和干扰。

⑻采用一台高性能计算机直接实现操作控制和数据管理,既可以通过压缩中间环节来

减少故障点,又可以节省改造投资。

⑼合理地配置手动操作台、模拟屏、电气控制柜等设备单元,尽可能地避免220V 信号的

直接联接,以防止强信号对控制单元的干扰并提高操作的安全性和可靠性。

⑽采用高性能的信号转换单元,以提高对称量重力信号的分辨率和数据的交换速度。

3 改造后的设备配置

在整体考虑工艺布局、工艺设备改型的同时,我们把改造的重点放在了控制系统上。控

制系统的设备配置包括以下内容:

3. 1 微机主控单元

采用“奔腾- Ⅱ”型计算机作为控制中枢,配备工控机箱,其中包括小信号调理板、APD

输入板、光电隔离板、继电器输出板等。该单元用以实现配料系统的自动称量控制、配料工

艺流程的时序控制、系统参数的管理、历史数据的储存和打印等。

3. 2 手动操作单元

包括称量显示仪表,给料、排料控制按钮,卸料门及送料控制按钮,加水控制按钮,12V

中间继电器组合,手动P自动转换开关,系统非常状态复位按钮等。该单元的用途是:一旦微

机主控单元出现故障,便可启用该单元实现手动配料操作。

3. 3 信号采集及模拟显示单元

该单元包括混料机及送料设备动P停状态信号采集电路,混料机卸料门状态信号采集电

路,称量设备运行状态信号采集电路,称量重力信号采集电路和工艺流程模拟显示屏等。

3. 3. 1 混料机及送料设备动P停状态信号采集电路

该电路分别以混料机、皮带输送机、斗式提升机等设备做为采集目标,以220V 中间继电

器做为信号采集元件。该继电器线圈的一端与控制室电气柜的单相电源相联,线圈的另一

端经目标设备的接触器常闭触点与零线相联。各中间继电器的常闭触点控制相应的绿色信

号灯,常开触点1 控制相应的红色信号灯。所有中间继电器的常开触点2 以并联方式接入

12V 信号显示电路,用以控制非常状态报警灯,并通过一个复位按钮与计算机的信号采集继

电器线圈相联。看看最新创业加盟项目。

玻璃与搪瓷27 卷5 期·41 ·

3. 3. 2 混料机卸料门状态信号采集电路

该电路以混料机卸料门的3 种状态为信号采集目标,这3 种状态包括混料机满载卸料

门关、卸料门开,混料机空载卸料门关。该电路以开启位置行程开关、关闭位置行程开关和

一只12V 继电器做为信号采集元件。开位行程开关控制黄色信号灯,关位行程开关与继电

器的触点配合分别控制红色信号灯和绿色信号灯,信号采集继电器的线圈与相关设备的接

触器触点相联接用以识别混料机的满载P空载状态。

3. 3. 3 称量设备运行状态信号采集电路

该电路以加料用给料机和排料用给料机的运行状态为采集目标,以控制继电器或接触

器作为信号采集元件。该电路利用信号采集元件的常开触点,分别控制相应设备的的绿色

信号灯或黄色信号灯,以标示设备处于常速运行状态或慢速运行状态。

3. 3. 4 称量重力信号采集电路

该电路以秤斗及容装物的重力变化为信号采集目标,以“S”型测力传感器作为重力信号

采集元件。该电路将采集的重力信号分成两个支路,一路送往微机主控单元的小信号调理

板,另一路送往手动操作单元的模P数转换数字显示表。

3. 3. 5 工艺流程模拟显示屏

模拟屏上展示了所有工艺设备的布局和配料工艺流程。在工艺设备模型上分别装有1

只至3 只信号灯,绿色信号灯表示常速运行或安全状态,红色信号灯表示停止或非安全状

态,黄色信号灯表示慢速运行或过渡状态。

3. 4 执行控制单元

该单元包括若干接触器、控制继电器和延时继电器。接触器用于各种执行器的380V 或

220V 电源回路的通P断控制。控制继电器用于电磁振动给料机的快振P慢振控制回路的切

换。延时继电器用于混料机卸料门、加水装置等执行机构的定时控制。上述接触器或继电

器的线圈根据工艺需要分别接入相应的控制支路,在各支路上分别串接着一组由微机主控

单元和手动操作单元对应继电器触点构成的并联开关。在某些控制支路上还联接着若干接

触器或延时继电器的触点,用以实现相关设备的互锁或定时控制。

3. 5 电源调整单元

该单元包括380V 稳压电源、220V 专用电源、12V 精密直流电源和12V 普通直流电源。

380V 稳压电源为称量区域的各种给料设备提供动力,采用该装置可以有效地消除电网电压

波动给配料系统带来的干扰。220V 专用电源为计算机及附属设备提供动力。12V 精密直

流电源为计算机工控机箱和测力传感器提供电源。12V 普通直流电源为手动操作单元和模

拟屏提供电源。

3. 6 控制系统的整体配置

控制系统的整体配置如1。

4 改造后的系统控制

配料系统改造后,配料工艺流程和系统的控制模式都作了相应的改进。

4. 1 配料工艺流程

4. 1. 1 工艺数据准备

控制系统开机后,全系统处于待命状态。在该状态下,可以进行下述操作:

·42 · 玻璃与搪瓷27 卷5 期

a. 核定工艺参数。白手起家创业点子。需要确认或修改的工艺参数包括:各种原料的重量设定值及允

图1 控制系统的整体配置

许误差,主要原料含水量的重量百分比,

各秤斗的皮重整定值及允许误差,传感

器的特性参数,慢给料的提前量比值等。

b. 历史数据查询。可实现对过

去称量数据的查阅和打印。

c. 发出称量操作指令。

4. 1. 2 系统状态检测

当接到称量操作指令后,对混料机

及送料线设备运行状态进行检测,若发

现异常情况发出声光报警信号,暂停操作并等待“状态正常”信号。

4. 1. 3 秤斗加料或给料称量

当接到“状态正常”信号后,开始称量操作。采用减量法的秤进行加料,至规定限量;采

用增量法的秤测取即时皮重后进行给料称量。

4. 1. 4 混料机卸料门状态检测

开始排料前,检测卸料门状态。当处于“空载卸料门关”即绿灯状态时,进行排料操作;

当处于其它状态时,暂停操作并等待卸料门绿灯信号。

4. 1. 5 减量称量或排料

当接到卸料门绿灯信号后,首先进行硅砂和纯碱的减量称量。适当时间后进行基它原

料的减量称量和集合料秤斗排料,同时进行混合料加水操作。

4. 1. 6 称量异常及超差处理

在称量过程中,当发现下料速度过慢或过快时,将暂停操作,发声报警并给出文字提示。

操作员干预排除故障并给出操作指令后,系统继续运行。

一个批料排料结束后,对称量结果进行核对,若某些称量值超过允差时,则进行自动按

比例补料。每个批料只限补料一次,若再次出现超差,则显示系统状态异常,需进行人为干

预。

4. 1. 7 熟料排放

粉状原料在混料机内混合一段时间后,熟料秤进行排料,熟料在混料机内粗混。

4. 1. 8 卸料及送料

混料过程达到规定时限,开启卸料门并对其工作状态进行监视。与此同时,控量送料装

置启动,配合料经送料线输送至炉前料仓。

4. 1. 9 系统运行过程中的人机对话

系统进入自动运行状态后,上述操作过程将周而复始地循环。在运行过程中,微机主控

单元提供一个友好的人机界面,可通过鼠标或键盘实现人机对话,适时发出开始配料、暂停

配料、结束配料等指令。

4. 2 系统的控制模式

自动配料系统的控制模式如图2 所示。

5 改造效果评价

玻璃与搪瓷27 卷5 期·43 ·

丹东玻璃制瓶厂配料系统经全自动化改造后,自1999 年初正式运行,至今运行状况良

好。对于改造的综合效果评价如下:

图2 自动配料系统的控制模式

⑴工艺布局紧凑、流畅。按整体构

想实施后,称量设备以集料斗为中心

呈辐射状分布,加料、排料、混料、送料

一气贯通。设备周围空间宽敞无障

碍。

⑵粉尘飞扬减少。由于对称量区

域进行了空间隔离,较好地进行了设

备接口软联接和设备空腔滤气处理,

使操作环境得到改善,扬尘明显减少。

⑶系统的安全性、可靠性较好。

手动操作台及模拟盘全部采用12V 电

源联接,保障了操作人员的人身安全。

所有设备的运行状态都有检测显

示信号,在控制室内一览无余,保障了

设备运行的安全可靠。

⑷称量设备的分辩率及精度有所

提高。对传感器测力信号的分辩率由

原来的0. 01mV 提高到0. 003mV , 动

态称量误差由原来的0. 5 % 精确到

0. 2 %。

⑸设备投资较少。本次改造控制系统投资约11 万元,工艺设备投资约12 万元,合计约

23 万元。而同行业配料系统改造欲达到相当技术水平,投资一般在40 万元以上。

(上接第46 页)

由于光电比色法测Fe2O3 时受到其它元素的干扰,因此采用选择性好、灵敏度高的原子

吸收分光光度计来测定Fe2O3 。取A 溶液直接测定。

4. 4 氧化铝的测定———铜试剂沉淀、锌盐回滴法

由于Zn、Se 会干扰Al2O3 的测定,因此要用铜试剂(二乙基硫代氨基甲酸钠) 沉淀干扰

元素后,再测定Al2O3 。

取A 溶液100ml ,加10 %铜试剂后,加热、冷却、过滤,定容于250ml 容量瓶中,此溶液为

B 溶液。移取25ml B 溶液,调pH 为5. 8～6. 0 ,用锌盐回滴法测定其中Al2O3 的含量。

4. 5 伴生元素的测定

用定性方法鉴定A 溶液中是否还含有Cu、Pb 等在自然界中常常与Zn 伴生的有色金属

元素,如果有,用原子吸收法测定。

用酸溶系统分析方法测定进口亚硒酸锌各种成份与国外测定结果完全一致。本方法简

便、易行、快速、准确。