机电一体化在陶瓷生产配料过程中应用

1、(*(* 0909 机设四班 学号：*机电一体化在陶瓷生产配料过程中的应用摘要 ：本文旨在介绍在陶瓷生产配料中运用的一套机电一体化产品，该产品的控制系统采用IPC610 . Y-控机配以测控接口和应用软件，实现对机械下料过程的动态检测和比例精确定量控制，解决了陶瓷生产中动态配料过程的比例精度 与可靠性问题。并且介绍了一个陶瓷生产线徽机实时控制系统。系统采用SM286微机代替常规的仪表监控系统，实现了对多点炉温、多台电机转速及施釉过程的自动控制。关键词： 陶瓷 配料 比例 控制Mechanical and electrical integration in ceramicproduction i

2、ngredients in the process of the application*(Institute, Student Number:* )Abstract:Abstract:This paper aims to introduce the ingredients in ceramic production by using a set of mechanical and electrical integration products, the products control system adopts IPC610. Y - control machine match with

3、measurementand control interface and application software, realize the mechanical blanking process dynamic detection and proportion of accurate quantitative control, solve the ceramic production in the process of dynamic ingredients proportion accuracy and reliability problems. And introduces a cera

4、mic production line badge machine real-time control system. SM286 system adopts computer instead of the conventional instrument control system, realize the multipoint temperature and motor speed and glazing process automatic control.KeyKey words:words: Ceramic ingredients ratio control度，满足产品质量的要求。工艺

5、过程如图1所示。88# #电振机电振机|1|1律律电振机电振机传送传送皮带皮带 1 1奁振机电源电子秤一微机手/自动拱作台1陶瓷生产配料过程中计算机的控制1.1概述在工业陶瓷生产中，陶瓷产品的质量主要依赖于原料的配比精度。传统的 配料控制不能达到现代陶瓷产品质量的要求，其主要原因是：称量精度低，配 料的比例波动大。采用计算机对配料实行自动控制，可大大提高配比精度，而 且计算机对在称量中存在的各种误差采用误差自动补偿技术能确保配比精图图1 1配料白动控制结构示意图配料白动控制结构示意图该称量系统为累加式电子秤，多种原料经 1#至 8#电振机按累加秤工作原理，分 别振料分秤体进行计量，重量信号通过

6、四个传感器送到电子秤转换、显示，并 通过RS-232C串行通讯口 1送给计算机，然后通过比较计算求得不同物料的实 际下料量，产生不同的控制信号给电振机电源，以控制电振机配料比例。1.2系统组成本系统由工业控制计算机、手动/自动操作器、累加式电子秤体、计量/ 显示仪电振机（电振给料器）等部分组成，如图2所示。其中：工控机选用IPC610 型计算机，可靠性高，兼容性强。开入、开出卡选用具有光电隔离技术的PC总线模板，使工控机与现场信号之间完全隔离，各路信号与接口卡之间隔离电平 大于2500V,从而提高了抗干扰能力。图2系统组成框图1.3系统功能设置配比设置：可在任何时候用鼠标点击设置按钮，对系统中

7、各种物料的理论设定值进行设定、修改。界面均采用符合 WINDOWS贯的对话框启动：用鼠标电击显示屏中的启动按钮，系统进人正常工作过程。计算机 至至4#4#传感器传感器首先判断自动，手动方式若是手动方式，则系统只负责将称重信号送显示， 以便操作人员观察，此时电振机起、停均由操作人员负责。若是自动方式，系 统负责起、停、选定电振机，采样称重信号，比较计算机对误差自动补偿，产 生控制信号去控制电振机。实时显示：不管是手动还是自动方式，系统总是实时地将设定值、称重 值、累计值送显示，以便操作人员了解配料过程。而且对电振机的工作、停 止、故障状态在显示器上以黄色、浅蓝色、红色显示。使配料过程一目了然。故

8、障自诊断、报警保护：本系统对常见故障在程序中安排了检测、报警、 保护等处理过程。包括：两台以上电振机同时振料，报警，停振，某电振机故 障不振报警、提示，某电振机振料太慢，报警、提示等。配料数据管理：根据管理人员要求点击管理按钮可对配料数据进行查询、 统计、打印。并根据具体要求对配料数据可保存数年。1.4 误差补偿在称量过程中，误差一般来自如下两方面： 1、由于电振机给料是靠振动完 成，受电振机振动惯性的影响，实际振料量与理论设定值之间存在误差。2、粒度大小及振料器上堆积物料多少也影响振料精度。为了避免扩大振动惯性带来的误差。应为实际振料设一提前量。但由于零 点及物料粒度不同的影响，某种物料的提

9、前量为变量，也存在误差。本系统可 对提前量进行自适应控制最终达到消除误差的目的。1.5 控制程序流程 本系统根据硬件设计的特点和欲实现的功能，按模块化的结构开发了人机 界面窗口、数据采集、下料机控制策略、故障检测和处理、偏差整定等软件功 能模块。全部程序使用TurboC编制。程序由手动操作程序、自动运行程序、 下料控制程序、参数修改程序等部分组成。下料控制程序框图见图3。R R变化或算停拯场=6=6I I输出岂动帝繭Y YI I读#入口 I I K K| |W?|W?|v vKIKI V V匀匀糾喘糾喘d d：阴上阴上HH接收挨摑卸克？I I启动袜志= =0 0I I含？；Y YN N2 2秒

10、香委花YI I料浮?I IN N t t-T-ZLZL柏柏: :=0=0停扳WfT 返回返回 dHE92b-dHE92b-图图3 3下料挖制程序椎图下料挖制程序椎图2陶瓷生产计算机实时控制系统2.1概述本装置所控制的陶瓷生产线的工艺流程为：原材料处理一冲压成型一施釉 一烧成。工艺要求流水线上的五台滑差电机按一定比例协调运行，且瓷砖的传 送速度要随辊道窑的温度变化。本系统使用计算机对陶瓷生产线上的电机转 速、炉温及施釉过程实行自动控制，可分别调整各分部电机的控制特性，使各电 机间按一定的比率及偏差运行在此基础上可按工艺要求手动或自动实现全线同 时升速或减速。由于使用计算机对多个温度变量及传送速度

11、实行近似的解藕控 制,使得对温度设定值的跟踪性能优于由模拟调节器组成的多个独立单环控制系 统。2.2燃油辊道窑动态模型分析及系统解耦燃油辊道窑是一个多变量系统，其主要控制目标是炉膛温度及产品传送速 度。炉温与风量、喷油量、烟囱开度及产品流量有关，其不可测的干扰多，很难建立精确的动态数学模型。而炉窑系统一般都是时间常数大，对参数反应迟钝。 因此，在建立动态模型时，不妨忽略小时间常数的影响，从宏观规律上建立一个返冋矩阵为-KU-KU K12K12 K13K13r r 1 10 0K-K-K21K21 K22K22 K23K23H0,0, 12$12$1 1J(31J(31 K32K32 K33K3

12、3- -LooLooassass简单的数学模型，以便于调节器参数的计算和整定。另外，由于系统的时间常数 大，当采样时间足够短时，断续控制方式趋近于连续控制方式，因而可以将模拟 量的计算方法用于数字控制系统中。电供炉的开环传递函数为2=侖齐利用台劳级数展开化简可得矶 r 冉* f f 7373 CTB BTAATiTAATi基于窑炉本身的特点，为使系统调节过程平稳，尽量减少超调量，要求系统 的过渡过程接近于单调的衰减过程，决定选用滞后校正器一一PI型调节器,将系 统校正成典I型系统。PI调节器的传递函数是呗=险嗥学校正后系统的开环函数是 炉温及速度控制系统的动态结构图如图1所示n 1的动杰跡椅陶

13、瓷烘炉是一个复杂的多变量系统各温区温的变化，对其它温区的温度亦有影响 即有藕合现若不实行解祸,则炉温的波动幅度难以减少。设T 3为炉内三个温区 的温度,N 3为相应温区阀的开度，通过阶跃响应实验得到耦合对象的静态特性式中Kij表示被控制变量Ti与操作变量Nj的藕合关系。当各个控制通道与耦 合支路的传递函数都有比较相近的动态特性时，或者这些通道的动态部份的等效 时间常数均较小时，可以不考虑动态部分的影响，用静态解耦法即可获得相当好OnOn.1 L f I1 11 1 r r厂2 2Ai11 11i iKIKI 1 1K21K213系统硬件分析本系统由稳压电源、温度控制回路、速度控制回路、自动施釉

14、控制回路、 微型计算机及相应的接口电路等组成。辊道窑的各点温度值由热电偶检测并经温度变送器放大，经A/D转换后送至SM28计算机内进行数字滤波、比较、PID运算、解辆运算等,所得的油阀开度值 经D/A转换后输出至伺服放大器，通过角行程执行器控制油阀的开度，使炉温自动 跟踪给定值，一旦温度越限即在CR上发出声光报替并显示相关数据。各油阀开 度经D/A转换后反馈给计算机,实现闭环控制。计算机根据速度给定值及实际温度与温度给定值的偏差自动调整产品传送 速度,以实现烧成温度与时间的最佳配合。采用了反射式红外传感器检测瓷砖，不受环境光线的干扰，并可将瓷砖与辊道区别开来。检测到的信号送入计算机经 延时后控

15、制施釉泵及施釉阀，实现自动施釉。4系统软件系统软件采用Turbo-Basic与汇编语言混合编程,其中实时控制部分采用汇 编语言编程，管理部分采用Basic语言，整个系统软件由控制主程序、中断服务子 程序、管理主程序和子程序库组成。以286微机为核心的控制系统用户界面良好 全下拉式菜单设计易于普通工人操作，屏幕上可显示陶瓷生产线工艺流程图、各 工艺参数直方图及变化趋势图。所有控制参数均可在线修改，生产数据自动存盘并可在线打印。系统采用积分分离的 PID算法,当偏差大于某一值时使积分系数的效果,利用式（5）可得解耦矩阵0 0一 0 12S12S 1 1 PI1 022022K33K33r33r33D=K-KD=K-KA A= =m mL L 0 0-0,125-0,125炉温控制静态解耦系统方框如图2所示D3ZKZ2KZ2K32K32为零,且调节器的输出具有上下限限幅，既可减少超调量，又可达到积分校正的预 期效果。中断服务子程序框图如图4所示。参考文献1潘炼