Conception d'une balance dynamique

Conception d'une balance dynamique

0 Introduction
A dynamic checkweigher is a device that performs real-time dynamic weighing of products under the operation of a fully automatic production line and automatically classifies the products based on the weighing resultsLe présent document porte sur la planification et la conception d'une balance de contrôle dynamique en ligne pour une ligne de remplissage d'huile de lubrification de 200 L. Les exigences sont les suivantes:

Le poids d'un tambour de 200 litres d'huile lubrifiante finie est de 185,3 kg et la plage d'écart admissible fixée par l'entreprise est de (185,3 ± 0,3) kg.La déviation de l'échelle de pesage dynamique conçue dans le présent document doit être contrôlée à ±0.1 kg.

(2) Il peut contrôler en temps réel le poids des barils de 200 L de produit fini sur la ligne de remplissage.il peut les détecter ou les retirer automatiquement de la chaîne de production et émettre simultanément un signal d'alarme sonore et visuel.

La balance dynamique doit pouvoir peser à une vitesse de 120 barils par heure.

(4) Les données de pesage peuvent être rapidement renvoyées au contrôleur de la machine de remplissage, réglant ainsi le volume de remplissage, économisant des matières premières,et fournissant un soutien technique pour le contrôle des coûts et une gestion raffinée des entreprises [1].

1Composition et principe de fonctionnement de la balance dynamique
L'échelle de pesage dynamique est composée d'un convoyeur, de capteurs de pesage, d'un contrôleur d'affichage de pesage, d'un système de contrôle et d'un dispositif de rejet.Le convoyeur est placé sur la plateforme de pesage du capteur de pesageLe convoyeur est constitué de trois parties: moteur, réducteur et rouleaux de convoyeur [2]. La configuration de l'échelle de pesage dynamique est illustrée à la figure 1.et la structure du système de contrôle est représentée à la figure 2.

Figure 1 Diagramme schématique de la configuration de la balance dynamique

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Figure 2 Structure du système de contrôle de la balance dynamique

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2 Conception du matériel de la balance dynamique
La conception matérielle de cet article comprend la sélection matérielle, la conception du circuit électrique principal, la conception du circuit de commande et l'allocation des points d'E/S PLC.

2.1 Sélection du matériel
Ce document sélectionne le matériel de l'équipement en fonction des principes de satisfaction des besoins de production, de performances à coût élevé, d'une grande fiabilité et de laissant une certaine marge, comme le montre le tableau 1.

Tableau 1 Équipement matériel Télécharger Tableau original

Tableau 1 Équipement matériel

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Tableau 1 Équipement matériel

2.2 Conception du circuit électrique principal
Le circuit principal de l'échelle de pesage dynamique est illustré à la figure 3, comprenant principalement: disjoncteur, contacteur, protecteur contre les surtensions (SPD), transformateur d'isolation, alimentation de commutation, PLC,convoyeur à bandeLe système est connecté par l'interrupteur QF1 et tout l'équipement du circuit principal est allumé.Étant donné qu'il est alimenté par une alimentation en courant alternatif triphasé à une tension de 380 V, mais le circuit de commande d'entrée PLC, l'écran tactile et le relais intermédiaire du système nécessitent une alimentation en courant continu de 24 V, une alimentation en commutation est nécessaire pour fournir une alimentation en courant continu de 24 V.La gestion de l'alimentation du PLC est fournie par 220 V CA après le transformateur d'isolement et l'alimentation de commutation.

Figure 3 Circuit électrique principal

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2.3 Allocation de la boucle de commande et des points d'entrée/sortie du PLC
Selon le principe de contrôle, les points d'entrée, de sortie (E/S) et les adresses des registres intermédiaires sont raisonnablement répartis comme indiqué aux tableaux 2 à 4.,relais intermédiaires, etc. L'ensemble du système de commande peut être commandé automatiquement ou manuellement pour la balance de pesage dynamique par l'intermédiaire du commutateur.Les deux modes de commande servent de sauvegarde l'un pour l'autreLe schéma de câblage de la boucle de commande de l'hôte PLC est illustré à la figure 4.

Tableau 2 Allocation de l'adresse d'entrée numérique Télécharger le tableau original

Tableau 2 Allocation des adresses d'entrée numériques

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Tableau 2 Allocation des adresses d'entrée numériques

Tableau 3 Allocation de l'adresse de sortie numérique Télécharger le tableau original

Tableau 3 Allocation des adresses de sortie numériques

Figure 4 câblage de la boucle de commande de l'hôte PLC

Figure 4 Diagramme de câblage du circuit de commande d'hôte PLC Télécharger l'image originale

Tableau 4 Attribution d'adresses au registre intermédiaire Téléchargement du tableau original

Tableau 4 Attribution des adresses intermédiaires du registre

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Tableau 4 Attribution des adresses intermédiaires du registre

3 Conception d'un logiciel de pesage dynamique
3.1 Conception du programme à écran tactile
Tout d'abord, le logiciel de programmation Vijeo Designer est utilisé pour configurer l'interface d'écran tactile, y compris l'interface de processus, l'interface manuelle, l'interface d'alarme, etc., comme indiqué aux figures 5 à 7.Alors..., le "fichier" rempli est téléchargé sur le processeur à écran tactile via l'interface de communication de l'ordinateur portable et de l'écran tactile Schneider GXU3512,et la communication entre l'écran tactile et le PLC est établie [2]L'interface de configuration comprend des paramètres tels que le poids actuel, le démarrage/arrêt du système, le nombre cumulé de seaux, le poids cumulé et le temps de fonctionnement de la courroie.

Figure 5 Modification de l'"interface de processus"

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Figure 6 Modification de l'"interface manuelle"

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Figure 7 Modification de l'"interface d'alarme"

Figure 7 Modification de l'"interface d'alarme" Télécharger l'image originale

3.2 Conception du programme du CPL
3.2.1 Configuration du matériel et conception du programme principal
Le PLC Schneider TM218LDA16DRN est le noyau du système de commande présenté dans ce document.la configuration matérielle et les paramètres de configuration du contrôleur d'affichage de pesage sont effectués à l'aide de la So Machine M218 v2.0.31.45 logiciel de programmation, comme illustré aux figures 8 et 9. Les schémas de l'échelle de commande sont écrits comme indiqué aux figures 10 à 12 pour réaliser les fonctions suivantes:démarrage et arrêt du convoyeur à bande et contrôle logique correspondant; pesage en temps réel, rejet des écarts, indicateur de défaut et alarme; et contrôle de protection nécessaire [3].

Figure 8 Configuration matérielle du système de commande

Figure 8 Configuration matérielle du système de commande Télécharger l'image originale

Figure 9 Paramètres de configuration du contrôleur d'affichage de pesage Ind131

Figure 9 Paramètres de configuration du contrôleur d'affichage de pesage Ind131 Télécharger l'image originale

Figure 1-0 Programme principal

Figure 1.0 Téléchargement du programme principal Image originale

Figure 1-1 Programme de contrôle 1

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Figure 1-2 Programme de contrôle 2

Figure 1-2 Programme de contrôle 2 Télécharger l'image originale

3.2.2 Chargement/téléchargement de programmes et débogage du système
Les variables servent de pont entre les zones fonctionnelles de l'écran tactile et les points d'E/S du PLC Schneider.l'écran tactile peut réaliser des fonctions telles que l'entrée de paramètres au PLC, contrôle fonctionnel et sortie de la valeur de courant du PLC, comme indiqué sur la figure 13.

(2) Le programme est téléchargé sur le PLC. Configurez le port de communication, établissez la communication entre le PLC et l'ordinateur, téléchargez le programme PLC complet sur le PLC,et tester le programme à travers la fonction d'état du programme et le logiciel de simulationSi des problèmes sont trouvés, modifiez le programme à temps. Les configurations des stations maître et esclave Modbus sont montrées aux figures 14 et 15, et les paramètres de ligne série sont montrés à la figure 16.

Figure 1-3 Réglages des variables

Figure 1 3 paramètres de variables télécharger image originale

Figure 1-4 Configuration principale du Modbus

Figure 1 4 Modbus Configuration principale Télécharger l'image originale

Figure 1-5 Configuration de l'esclave Modbus

Figure 1 5 Modbus Configuration de l'esclave Télécharger l'image originale

Figure 1-6 Paramètres de ligne de série

Figure 1 6 Réglages de ligne série Télécharger l'image originale

(3) Une fois que le débogage du logiciel PLC est normal et que le logiciel de configuration de l'écran tactile est terminé, l'ensemble du système est débogué conjointement.le signal de rétroaction et tous les moteurs sont simulés pour fonctionner conformément aux exigences réelles de commande afin de détecter si le fonctionnement et les performances de l'ensemble du système peuvent répondre aux exigences de conception;Une fois que tous les tests sont normaux, le test de simulation des situations d'alarme de défaillance est également effectué.

4Analyse de la résistance aux interférences pour améliorer la précision des balances
4.1 Principaux facteurs affectant la précision des balances dynamiques
(1) Le volume du produit pesé, le poids cible, la vitesse de transport, etc. Dans ce cas, les fûts de 200 L d'huile de lubrification pesés ont relativement peu de mouvement,et la vitesse de transport est de 120 barils par heure, qui correspond à la vitesse de la ligne de remplissage et de l'instrument de contrôle de pesage.

(2) La précision de la cellule de charge et de l'instrument de commande de pesage sélectionnés.

(3) La température, l'humidité, les vibrations du sol et la circulation de l'air dans l'environnement environnant.température et humidité stables, et une faible vibration au sol.

4.2 Analyse anti-interférences
Dans ce document, l'antiinterférence est pleinement prise en compte dans le choix des équipements et la conception des circuits.

(1) Écran électromagnétique. Cet article met en œuvre l'écran électromagnétique par trois mesures: les câbles de commande utilisent des câbles à paire tordue blindés;Ils sont placés dans un tronc en acier au carbone galvanisé recouvert avec une bonne connexion électrique entre le tronc; et la distance de pose parallèle entre les câbles de commande et les câbles d'alimentation est maintenue supérieure à 600 mm pour éviter les interférences électromagnétiques externes.

(2) La mise à la terre pour l'anti-interférence. Dans ce document, tous les circuits de signal sont mis à la terre par des fils vers un point de mise à la terre commun.La terre de blindage du câble de signal et la terre de l'équipement du système PLC sont partagésLa longueur du fil de mise à la terre est raccourcie et le fil de mise à la terre et le terminal sont utilisés conformément aux spécifications standard.

(3) Protection contre la foudre et résistance aux interférences.et installation de dispositifs de protection contre les surtensions (SPD), pour obtenir une protection contre la foudre et une résistance aux interférences [4].

5 Épreuves et évaluation des performances sur l'échelle de pesage dynamique
Après le débogage de la balance dynamique,il a été testé pendant deux semaines à l'aide d'un poids standard de 200 kg qui avait passé la vérification conformément au "Règlement de vérification des balances numériques d'indication JJG539-2016";Un total de 10 groupes et 40 données de mesure ont été recueillis pour l'analyse statistique, comme indiqué au tableau 5.une vitesse correspondant à la ligne de remplissage, forte capacité anti-interférence, répond pleinement aux exigences de la technologie de processus, et est facile à régler et à utiliser.

Tableau 5 Analyse des données d'essai de l'échelle de pesée dynamique Télécharger le tableau original

Tableau 5 Analyse des données d'essai sur l'échelle de pesée dynamique

À partir de la conception de la pesée dynamique,Ce document réalise la pesée en ligne à 100% de barils finis de 200L d'huile de lubrification grâce à l'application de PLC Schneider dans des balances de pesée dynamiques. Comparé à la vérification manuelle ponctuée traditionnelle, l'efficacité est augmentée de 10 fois et le coût de la main-d'œuvre est économisé.et l'avantage de la pesée en temps réel en ligne est évidentLes données de mesure peuvent être renvoyées à la machine de remplissage pour obtenir un réglage automatique du volume de remplissage, ce qui permet d'économiser considérablement les coûts.le poids des produits sur la chaîne de production peut être surveillé à distance, améliorant le niveau d'informatisation de l'entreprise.