Thiết kế cân cân động

Thiết kế thang đo năng động

0 Giới thiệu
Checkwher động là một thiết bị thực hiện cân nặng năng động thời gian thực theo hoạt động của dây chuyền sản xuất hoàn toàn tự động và tự động phân loại các sản phẩm dựa trên kết quả cân. Bài viết này tập trung vào việc lập kế hoạch và thiết kế một máy kiểm tra động trực tuyến cho một dòng làm đầy dầu bôi trơn 200 L. Các yêu cầu như sau:

Trọng lượng của một trống 200 L của dầu bôi trơn đã hoàn thành là 185,3 kg và phạm vi độ lệch cho phép do doanh nghiệp đặt là (185,3 ± 0,3) kg. Độ lệch của thang đo trọng lượng được thiết kế trong bài viết này nên được kiểm soát trong phạm vi ± 0,1 kg.

(2) Nó có thể tiến hành kiểm tra trọng lượng thời gian thực trên các thùng sản phẩm hoàn thiện 200 L trên đường điền. Khi trọng lượng vượt quá các giá trị giới hạn trên và dưới cho phép, nó có thể tự động sàng lọc hoặc loại bỏ chúng khỏi dây chuyền sản xuất và đồng thời đưa ra tín hiệu báo động thị giác và âm thanh.

Người kiểm tra động phải có khả năng cân nặng với tốc độ 120 thùng mỗi giờ.

.

1. Thành phần và nguyên tắc làm việc của thang đo động
Thang đo trọng lượng bao gồm một băng tải, cảm biến cân, bộ điều khiển màn hình cân, hệ thống điều khiển và thiết bị từ chối. Băng tải được đặt trên nền tảng cân của cảm biến cân. Băng tải được tạo thành từ ba phần: động cơ, bộ giảm tốc và con lăn băng tải [2]. Cấu hình của thang đo điện động được hiển thị trong Hình 1 và cấu trúc của hệ thống điều khiển được hiển thị trong Hình 2.

Hình 1 Sơ đồ cấu hình tỷ lệ cân động động

Hình 1 Sơ đồ sơ đồ của cấu hình tỷ lệ cân động động tải xuống hình ảnh gốc

Hình 2 Cấu trúc của hệ thống điều khiển tỷ lệ cân động động

Hình 2 Cấu trúc của hệ thống điều khiển tỷ lệ cân điện động Tải xuống hình ảnh gốc

2 Thiết kế phần cứng cao hơn động
Thiết kế phần cứng của bài viết này bao gồm lựa chọn phần cứng, thiết kế mạch chính điện, thiết kế mạch điều khiển và phân bổ điểm I/O PLC.

2.1 Lựa chọn phần cứng
Bài viết này chọn phần cứng thiết bị dựa trên các nguyên tắc đáp ứng nhu cầu sản xuất, hiệu suất chi phí cao, độ tin cậy mạnh mẽ và để lại một khoản ký quỹ nhất định, như trong Bảng 1.

Bảng 1 Thiết bị phần cứng Tải xuống bảng gốc

Bảng 1 Thiết bị phần cứng

Tải xuống bảng gốc

Bảng 1 Thiết bị phần cứng

2.2 Thiết kế mạch chính điện
Mạch chính của thang đo điện động được thể hiện trong Hình 3, chủ yếu bao gồm: bộ ngắt mạch, bộ tiếp xúc, bộ bảo vệ tăng tốc (SPD), máy biến áp cách ly, nguồn điện chuyển mạch, PLC, băng tải đai, bộ điều khiển màn hình cân, v.v. Hệ thống được kết nối thông qua công tắc QF1 và tất cả các thiết bị trong mạch chính được bật. Vì nó được cung cấp bởi công suất AC ba pha với điện áp 380 V, nhưng mạch điều khiển đầu vào PLC, màn hình cảm ứng và rơle trung gian của hệ thống yêu cầu nguồn cung cấp năng lượng DC 24 V, cần phải cung cấp nguồn điện để cung cấp nguồn điện DC 24 V. Quản lý năng lượng của PLC được cung cấp bởi 220 V AC sau khi máy biến áp cách ly và nguồn điện chuyển mạch.

Hình 3 mạch chính điện

Hình 3 Tải xuống mạch chính điện

2.3 Vòng điều khiển và phân bổ điểm I/O của PLC
Theo nguyên tắc điều khiển, các điểm đầu vào, đầu ra (I/O) và địa chỉ thanh ghi trung gian được phân bổ hợp lý như trong Bảng 2 đến 4. Vòng điều khiển được tạo thành từ máy chủ PLC, rơle trung gian, v.v. Hai chế độ điều khiển đóng vai trò sao lưu cho nhau, đảm bảo sự an toàn của hệ thống điều khiển. Sơ đồ nối dây của vòng điều khiển máy chủ PLC được hiển thị trong Hình 4.

Bảng 2 Phân bổ địa chỉ đầu vào kỹ thuật số Tải xuống bảng gốc

Bảng 2 Phân bổ địa chỉ đầu vào kỹ thuật số

Tải xuống bảng gốc

Bảng 2 Phân bổ địa chỉ đầu vào kỹ thuật số

Bảng 3 Phân bổ địa chỉ đầu ra kỹ thuật số Tải xuống bảng gốc

Bảng 3 Phân bổ địa chỉ đầu ra kỹ thuật số

Hình 4 dây của vòng điều khiển máy chủ PLC

Hình 4 Sơ đồ nối dây của mạch điều khiển máy chủ PLC Tải xuống hình ảnh gốc

Bảng 4 Phân bổ địa chỉ thanh ghi trung gian tải về bảng gốc

Bảng 4 phân bổ địa chỉ đăng ký trung gian

Tải xuống bảng gốc

Bảng 4 phân bổ địa chỉ đăng ký trung gian

3 Thiết kế phần mềm quy mô cân động
3.1 Thiết kế chương trình màn hình cảm ứng
Thứ nhất, phần mềm lập trình thiết kế Vijeo được sử dụng để định cấu hình giao diện màn hình cảm ứng, bao gồm giao diện quy trình, giao diện thủ công, giao diện báo động, v.v., như trong Hình 5 đến 7. Giao diện cấu hình bao gồm các tham số như trọng lượng hiện tại, khởi động/dừng hệ thống, số lượng xô tích lũy, trọng lượng tích lũy và thời gian chạy vành đai.

Hình 5 Chỉnh sửa "Giao diện quy trình"

Hình 5 Chỉnh sửa "Giao diện quy trình" Tải xuống hình ảnh gốc

Hình 6 Chỉnh sửa "Giao diện thủ công"

Hình 6 Chỉnh sửa hình ảnh gốc "Giao diện thủ công"

Hình 7 Chỉnh sửa "Giao diện báo động"

Hình 7 Chỉnh sửa "Giao diện báo động" Tải xuống hình ảnh gốc

3.2 Thiết kế chương trình PLC
3.2.1 Cấu hình phần cứng và thiết kế chương trình chính
Schneider TM218LDA16DRN PLC đóng vai trò là cốt lõi của hệ thống điều khiển trong bài viết này. Dựa trên luồng điều khiển được hiển thị trong Hình 2, cấu hình phần cứng và cài đặt cấu hình cho bộ điều khiển hiển thị cân được thực hiện bằng cách sử dụng SO Machine M218 V2.0.31.45 Cân thời gian thực, từ chối độ lệch, chỉ định lỗi và báo động; và kiểm soát bảo vệ cần thiết [3].

Hình 8 Cấu hình phần cứng của hệ thống điều khiển

Hình 8 Cấu hình phần cứng của hệ thống điều khiển Tải xuống hình ảnh gốc

Hình 9 Cài đặt cấu hình của bộ điều khiển hiển thị ID131

Hình 9 Cài đặt cấu hình của bộ điều khiển hiển thị IND131 Tải xuống hình ảnh gốc

Hình 1-0 Chương trình chính

Hình 1.0 Tải xuống chương trình chính hình ảnh gốc

Hình 1-1 Chương trình điều khiển 1

Hình 1-1 Chương trình điều khiển 1 Tải xuống hình ảnh gốc

Hình 1-2 Chương trình điều khiển 2

Hình 1-2 Chương trình điều khiển 2 Tải xuống hình ảnh gốc

3.2.2 Tải lên chương trình/Tải xuống và gỡ lỗi hệ thống
(1) Đặt các biến. Các biến đóng vai trò là cầu nối giữa các khu vực chức năng của màn hình cảm ứng và các điểm I/O của Schneider PLC. Thông qua các biến, màn hình cảm ứng có thể đạt được các hàm như đầu vào tham số vào PLC, điều khiển chức năng và đầu ra của giá trị hiện tại của PLC, như trong Hình 13.

(2) Chương trình được tải xuống PLC. Đặt cổng giao tiếp, thiết lập giao tiếp giữa PLC và máy tính, tải xuống chương trình PLC đã hoàn thành vào PLC và kiểm tra chương trình thông qua chức năng trạng thái chương trình và phần mềm mô phỏng. Nếu có bất kỳ vấn đề được tìm thấy, hãy sửa đổi chương trình kịp thời. Các cấu hình Modbus Master và Trạm nô lệ được hiển thị trong Hình 14 và 15 và các cài đặt đường nối tiếp được hiển thị trong Hình 16.

Hình 1-3 Cài đặt biến

Hình 1 3 Cài đặt biến tải hình ảnh gốc

Hình 1-4 Cấu hình chính của Modbus

Hình 1 4 Cấu hình chính của Modbus Tải xuống hình ảnh gốc

Hình 1-5 Cấu hình nô lệ Modbus

Hình 1 5 Cấu hình nô lệ Modbus Tải xuống hình ảnh gốc

Hình 1-6 Cài đặt dòng nối tiếp

Hình 1 6 Cài đặt dòng nối tiếp tải hình ảnh gốc

(3) Sau khi gỡ lỗi phần mềm PLC là bình thường và phần mềm cấu hình màn hình cảm ứng được hoàn thành, toàn bộ hệ thống được gỡ lỗi cùng nhau. Tín hiệu cân tại chỗ, tín hiệu phát hiện vị trí, tín hiệu phản hồi và tất cả các động cơ được mô phỏng để chạy theo các yêu cầu điều khiển thực tế để phát hiện liệu hoạt động và hiệu suất của toàn bộ hệ thống có thể đáp ứng các yêu cầu thiết kế hay không. Sau khi tất cả các thử nghiệm là bình thường, thử nghiệm mô phỏng các tình huống báo động lỗi cũng được thực hiện. Khi tất cả các liên kết dữ liệu kiểm tra là bình thường, việc gỡ lỗi hệ thống được hoàn thành.

4. Phân tích điện trở giao thoa để tăng cường độ chính xác của thang đo
4.1 Các yếu tố chính ảnh hưởng đến độ chính xác của thang cân động
.

(2) Độ chính xác của ô tải đã chọn và dụng cụ điều khiển cân. Trong bài báo này, các tế bào tải và dụng cụ kiểm soát của Mettler Toledo được chọn, với độ chính xác là 0,1 kg.

(3) Nhiệt độ, độ ẩm, rung động mặt đất và lưu thông không khí của môi trường xung quanh. Thang đo trọng lượng được lắp đặt ở tầng một của hội thảo, với mặt đất bằng phẳng, nhiệt độ và độ ẩm ổn định, và rung động đất thấp.

4.2 Phân tích chống giao thoa
Trong bài báo này, chống can thiệp được xem xét đầy đủ trong việc lựa chọn thiết bị và thiết kế mạch. Các biện pháp chính được thực hiện là:

(1) Che chắn điện từ. Bài viết này thực hiện che chắn điện từ thông qua ba biện pháp: cáp điều khiển sử dụng cáp xoắn được che chắn; Chúng được đặt trong trung kế thép carbon mạ kẽm có mái che với kết nối điện tốt giữa trung kế; và khoảng cách đặt song song giữa cáp điều khiển và cáp công suất được giữ lớn hơn 600mm để ngăn chặn nhiễu điện từ bên ngoài.

(2) Căn cứ cho chống can thiệp. Trong bài báo này, tất cả các mạch tín hiệu được nối đất qua dây đến một điểm nối đất chung. Tín hiệu mặt đất và mặt đất AC điện phải được tách ra. Mặt đất che chắn của cáp tín hiệu và mặt đất của thiết bị hệ thống PLC được chia sẻ. Độ dài của dây nối đất được rút ngắn, và dây nối đất và thiết bị đầu cuối được sử dụng theo thông số kỹ thuật tiêu chuẩn.

(3) Bảo vệ sét và khả năng chống nhiễu. Bài viết này áp dụng ba biện pháp bảo vệ, cụ thể là che chắn bên ngoài của cáp, hệ thống dây điện hợp lý và lắp đặt các thiết bị bảo vệ tăng đột biến (SPD), để đạt được khả năng chống sét và chống nhiễu [4].

5 Thử nghiệm quy mô cân và đánh giá hiệu suất
Sau khi thang đo điện động được gỡ lỗi, nó đã được thử nghiệm trong hai tuần bằng cách sử dụng trọng lượng tiêu chuẩn 200 kg đã vượt qua việc xác minh theo "Quy định xác minh JJG539-2016 cho các thang đo kỹ thuật số cho biết". Tổng cộng có 10 nhóm và 40 dữ liệu đo lường được thu thập để phân tích thống kê, như trong Bảng 5. Thang đo cân động có độ chính xác đo cao, tốc độ chạy phù hợp với đường điền, khả năng chống can thiệp mạnh, đáp ứng đầy đủ các yêu cầu công nghệ của quá trình và dễ dàng thiết lập và vận hành.

Bảng 5 Phân tích dữ liệu kiểm tra tỷ lệ cân bằng động

Bảng 5 Phân tích dữ liệu kiểm tra tỷ lệ cân bằng động

Bắt đầu từ việc thiết kế cân nặng, bài viết này nhận ra 100% cân nặng trực tuyến của các thùng dầu bôi trơn hoàn thành 200L thông qua việc áp dụng Schneider PLC trong thang đo điện động. So với kiểm tra điểm thủ công theo thời gian truyền thống, hiệu quả được tăng thêm 10 lần và chi phí lao động được tiết kiệm. Đặc biệt đối với các thùng lớn, rất khó để xử lý thủ công, và lợi thế của việc cân nặng thời gian thực trực tuyến là rõ ràng. Dữ liệu đo lường có thể được đưa trở lại máy điền để đạt được điều chỉnh tự động khối lượng điền, giúp tiết kiệm đáng kể chi phí. Với sự trợ giúp của mạng, trọng lượng của các sản phẩm trên dây chuyền sản xuất có thể được theo dõi từ xa, cải thiện mức độ thông tin của doanh nghiệp. Nó là xứng đáng để quảng bá rộng rãi.