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新聞詳情
微波固體流量計(jì)在隨流孕育裝置上合理應(yīng)用的規(guī)則 隨著2019年第二屆世界進(jìn)博會(huì)結(jié)束后，現(xiàn)在大多數(shù)企業(yè)對(duì)鑄鐵性能要求的日益提高，市場(chǎng)對(duì)高品質(zhì)鑄件的需求日益增多，鑄件性能的要求越來越高，對(duì)孕育裝置的給料精度要求也越來越高。隨著測(cè)量技術(shù)的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了采用微波測(cè)量技術(shù)的固體流量計(jì)，使用起來方便快捷，穩(wěn)定可靠，抗干擾性強(qiáng)，還可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的長期存儲(chǔ)。 1、流量計(jì)的主要功能及工作原理 微波固體流量計(jì)是一種用來測(cè)量金屬管道內(nèi)固體物料流量的測(cè)量系統(tǒng)，具有測(cè)量累計(jì)流量、瞬時(shí)流量，流量控制等功能。微波固體流量計(jì)傳感器采用24GH高頻微波，通過傳感器與管道之間電磁場(chǎng)的耦合，產(chǎn)生一個(gè)測(cè)量場(chǎng)，測(cè)量場(chǎng)的微波能量被固體微粒發(fā)射回來，然后被傳感器接收。根據(jù)多普勒原理，微波固體流量計(jì)僅測(cè)量流動(dòng)的顆微粒能，記錄顆粒數(shù)目，計(jì)算出流量。測(cè)量信號(hào)不受管道內(nèi)壓力、溫度和壓縮空氣的影響。微波固體流量計(jì)在使用時(shí)，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際流 量進(jìn)行標(biāo)定。在沒有流量時(shí)，可以設(shè)置零點(diǎn)位置直到輸出電流為4mA；流量非常大時(shí)，可以設(shè)置滿量程位置直到輸出電流為20mA。由于微波固體流量計(jì)采用微波多普勒原理，要求非常小流速（流量）為0.36m/s，所以要安裝在管道中間， 距進(jìn)料口要保證300mm 以上距離，距下料口至少2 倍管道直徑的距離。伸進(jìn)管道部分材料為TFE 特氟龍，擋在傳感器前端，使得傳感器不直接接觸孕育劑，不易損壞，并且無穿透影響。 2、控制系統(tǒng) 孕育裝置電控系統(tǒng)以西門子S7-200PLC為控制核心，{www.shhzy3.cn}通過接收到的流量計(jì)信號(hào)，經(jīng)PLC運(yùn)算控制變 頻器，控制調(diào)節(jié)螺旋給料機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的啟停，調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速即下料量，達(dá)到瞬時(shí)流量基本恒定、下料總量精準(zhǔn)控制的目的。 2.1、系統(tǒng)構(gòu)成 系統(tǒng)控制部分如圖1 所示。以西門子S7224XPPLC 為基本控制單元， 配置康納森流量MONITORSF1 （型號(hào)為17-8511-11， 輸出4~20mA 電流信號(hào)）1個(gè)， 淮安三暢SC908流量積算儀1臺(tái)， 施耐德ATV312H108M3 變頻器及配套電機(jī)1 套。另外，為了簡化系統(tǒng)硬件構(gòu)成， 選用臺(tái)灣威綸MT4424T 10 寸觸摸屏1 臺(tái)，PLC 通過2 個(gè)通信端口分別和流量積算儀及觸摸屏進(jìn)行RS-232C 通信，交換數(shù)據(jù)。 2.2 系統(tǒng)主要功能 （1）PLC 與流量積算儀、觸摸屏通信。在PLC 編程軟件及觸摸屏組態(tài)軟件中設(shè)置相應(yīng)的通信參數(shù)， 可實(shí)現(xiàn)PLC 與流量積算儀及觸摸屏之間的RS-232C 通信，完成信息采集、數(shù)據(jù)交換，并可把調(diào)試過程中對(duì)應(yīng)不同設(shè)定流量的控制值存儲(chǔ)在PLC 中。 （2）控制參數(shù)的輸入、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的顯示。在觸摸屏上的參數(shù)設(shè)置畫面， 可以方便地設(shè)定工藝要求的孕育瞬時(shí)流量及下料總量， 還可以實(shí)時(shí)顯示實(shí)際的瞬時(shí)流量及下料總量； 設(shè)備的控制與設(shè)備運(yùn)行參數(shù)的顯示都可在設(shè)備監(jiān)控畫面上實(shí)現(xiàn)。在調(diào)試或新產(chǎn)品研發(fā)時(shí)， 需要在觸摸屏上輸入試驗(yàn)性質(zhì)的瞬時(shí)流量值和下料總量，一旦確定工藝參數(shù)，只要在觸摸屏上輸入鑄件的代碼， 變頻器便根據(jù)接收到的PLC 模擬量輸出信號(hào)， 使螺旋給料機(jī)電機(jī)按相應(yīng)的初始工作頻率運(yùn)行，縮短PID 整定時(shí)間，迅速使瞬時(shí)流量與設(shè)定值趨向一致； 如果實(shí)際下料總量超過設(shè)定下料總量，PLC 發(fā)出指令停止下料，并把停機(jī)前的變頻器工作頻率值存儲(chǔ)在PLC 中， 以備下次動(dòng)作賦初值給變頻器。 （3）故障報(bào)警、數(shù)據(jù)長期歸檔記錄。 當(dāng)螺旋給料機(jī)瞬時(shí)流量（相對(duì)于設(shè)定流量）出現(xiàn)異常時(shí)，PLC 會(huì)發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)， 并通過觸摸屏的報(bào)警畫面進(jìn)行顯示，提醒設(shè)備操作人員查看下料系統(tǒng)是否有意外情況發(fā)生，同時(shí)，還可把設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行長期歸檔記錄。 3、流量測(cè)控系統(tǒng) 流量測(cè)控系統(tǒng)原理如圖2 所示。 該系統(tǒng)為閉環(huán)控制系統(tǒng)。微波固體流量計(jì)把4~20mA 的模擬量信號(hào)發(fā)送到流量積算儀， 再由流量積算儀把瞬時(shí)流量（4~20mA 標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)）變送輸出到PLC 的模擬量輸入端口，同時(shí)，通過標(biāo)準(zhǔn)串行雙向通信接口與PLC 之間實(shí)現(xiàn)RS-232C 協(xié)議通信，把積算出的下料總量值發(fā)送到PLC 中，PLC 經(jīng)過運(yùn)算輸出模擬量信號(hào)控制變頻器的輸出頻率，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。 3.1 變頻調(diào)速系統(tǒng)的控制 微波固體流量計(jì)采集的4~20mA 的模擬量信號(hào)變送回PLC 中后， 與觸摸屏上預(yù)先設(shè)定的瞬時(shí)流量 值相比較，得出一個(gè)偏差（正偏差或負(fù)偏差），經(jīng)過PLC 中的PID 功能塊處理， 由PLC 的模擬量輸出端口輸出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的4~20 mA 電流信號(hào)送到變頻器，控制變頻器的輸出頻率， 以調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)流量。另外，PLC 將從流量積算儀接收到的下料總量值與觸摸屏上預(yù)先設(shè)定的下料總量值相比較， 通過編制的PLC 程序控制變頻器的啟停， 保證下料總量的精準(zhǔn)。 3.2 PID 控制 PID 控制通過在西門子S7-200PLC 中調(diào)用PID功能塊來實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)定時(shí)（按照采樣時(shí)間）執(zhí)行PID 功能塊， 按照PID 運(yùn)算規(guī)律， 根據(jù)當(dāng)時(shí)的給定、反饋、比例－積分－微分?jǐn)?shù)據(jù)，計(jì)算出控制量。PID 控制是負(fù)反饋閉環(huán)控制， 能夠抑制系統(tǒng)閉環(huán)內(nèi)的各種因素所引起的擾動(dòng)，使反饋跟隨給定變化。PID 功能塊只接受0.0~1.0 之間的實(shí)數(shù)（實(shí)際上就是百分比） 作為反饋、給定與控制輸出的有效數(shù)值， 如果直接使用PID 功能塊編程，必須保證數(shù)據(jù)在這個(gè)范圍之內(nèi)，否則會(huì)出錯(cuò)。其他如增益、采樣時(shí)間、積分時(shí)間、微分時(shí)間都是實(shí)數(shù)，因此，必須把外圍實(shí)際的物理量轉(zhuǎn)換為PID 功能塊需要的（或者輸出的）數(shù)據(jù)。通過觸摸屏上的PID 參數(shù)設(shè)置畫面，可以很方便地整定參數(shù)，并可將其保存在存儲(chǔ)區(qū)。 4 結(jié)語 經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，采用微波固體流量計(jì)的孕育裝置控制系統(tǒng)自動(dòng)化程度高，調(diào)試時(shí)間短，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，安全性高，操作簡便，報(bào)警功能完善，不但保證了良好的孕育效果，提高了工藝的穩(wěn)定性，還減輕了工作人員的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)，大大提高了工作效率，節(jié)能效果顯著。另外，由于實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，方便了工藝查詢和分析以及質(zhì)量追溯，該裝置具有較好的實(shí)際應(yīng)用效果，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 以上信息來源于上海自動(dòng)化儀表有限公司互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)新聞，特此聲明！
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