連云港市硅產(chǎn)業(yè)為國(guó)家級(jí)區(qū)域性支柱產(chǎn)業(yè)，碳化硅磨料是其主要硅產(chǎn)品之一，在國(guó)內(nèi)具有重要地位。碳化硅粉碎氣流分級(jí)設(shè)備是連云港研磨廠生產(chǎn)線中的核心設(shè)備之一。500噸中試項(xiàng)目研發(fā)的設(shè)備成功地制備出了具有理想顆粒形貌的碳化硅微粉，但其設(shè)備為半自動(dòng)，生產(chǎn)效率低，難以保證規(guī)模化生產(chǎn)對(duì)產(chǎn)量、質(zhì)量穩(wěn)定性的要求。特別當(dāng)過量進(jìn)料時(shí)，極易造成堵塞、甚至燒毀電機(jī)。本項(xiàng)目以自主專利技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)上述設(shè)備進(jìn)行全面自動(dòng)化改造。其技術(shù)關(guān)鍵在于通過實(shí)時(shí)檢測(cè)雷蒙磨電機(jī)工作電流以及氣流分級(jí)機(jī)氣壓，由計(jì)算機(jī)對(duì)電磁振動(dòng)給料機(jī)給料量自動(dòng)調(diào)節(jié)，以保證設(shè)備始終處于前后協(xié)調(diào)和最佳工況。
1、系統(tǒng)需求分析
雷蒙磨是從國(guó)外傳人的一種制粉磨機(jī)。雷蒙磨生產(chǎn)線主要由碳化硅給料系統(tǒng)、粒度砂磨粉系統(tǒng)、微粉分級(jí)系統(tǒng)三部分組成。本系統(tǒng)的主要控制對(duì)象是電磁振動(dòng)給料機(jī)控制器和分析機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)的變頻器。經(jīng)過調(diào)研分析，項(xiàng)目要求的主要技術(shù)性能指標(biāo)如下：
1)在操作室應(yīng)能實(shí)現(xiàn)所有雷蒙磨設(shè)備的啟動(dòng)、停止和緊急停車的功能；
2)根據(jù)主機(jī)電流自動(dòng)調(diào)節(jié)給料，以穩(wěn)定生產(chǎn)，避免產(chǎn)量和質(zhì)量的波動(dòng)；
3)分析機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)變頻器能接受從計(jì)算機(jī)人機(jī)界面上輸入的頻率值運(yùn)行；
4)在計(jì)算機(jī)上可以實(shí)時(shí)查看分析機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)電流，為分析工藝提供參考；
5)系統(tǒng)能夠根據(jù)工藝要求設(shè)置報(bào)警信號(hào)，當(dāng)主機(jī)電流超限時(shí)自動(dòng)報(bào)警，直至超高限時(shí)自動(dòng)停車，保護(hù)生產(chǎn)設(shè)備。
6)系統(tǒng)能把各檢測(cè)參數(shù)在相應(yīng)畫面和報(bào)表中顯示出來，完成歷史檔案數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，并根據(jù)需要分類進(jìn)行存儲(chǔ)，操作和維護(hù)人員應(yīng)能夠隨時(shí)查詢相應(yīng)數(shù)據(jù)。
2、系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式
為了提高生產(chǎn)效率，6臺(tái)粉碎機(jī)需24小時(shí)持續(xù)工作，且工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境比較惡劣：控制柜周圍有多臺(tái)大功率三相電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電磁干擾嚴(yán)重；粉碎現(xiàn)場(chǎng)離控制柜很近，有大量的粉塵；而且控制對(duì)象一旦出現(xiàn)問題可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果，因此粉碎自動(dòng)控制系統(tǒng)要有相當(dāng)高的可靠性、穩(wěn)定性．出于以上考慮，結(jié)合系統(tǒng)工藝的要求，本系統(tǒng)采用西門子$7300PLC為核心控制器構(gòu)架控制系統(tǒng)，使用STEP 7對(duì)SIMATIC可編程控制器進(jìn)行組態(tài)和編程，采用美國(guó)Intellution公司的iFix作為監(jiān)控軟件。圖1為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
2.1系統(tǒng)硬件組成
本系統(tǒng)采用SIMATIC公司的S7-300PLC為核心控制器設(shè)計(jì)整個(gè)控制系統(tǒng)。主要組成部分為：電源模塊、CPU模塊、開關(guān)量輸入模塊、開關(guān)量輸出模塊、模擬量輸入模塊、模擬量輸出模塊，CP5611通信板卡等。
2.1.1 CPU選型
CPU是整個(gè)PLC控制系統(tǒng)的核心，其主要任務(wù)有：以掃描的方式通過I/O模塊接收現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入狀態(tài)表或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；診斷電源，PLC內(nèi)部電路的工作故障和編程中的語法錯(cuò)誤等；從存儲(chǔ)器讀取用戶指令，經(jīng)過命令解釋后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送、運(yùn)算等；根據(jù)運(yùn)算結(jié)果，更新有關(guān)標(biāo)志位的狀態(tài)和輸出寄存器表的內(nèi)容，再經(jīng)輸出模塊實(shí)現(xiàn)輸出控制、數(shù)據(jù)通訊等功能。考慮到控制需求和系統(tǒng)的處理能力，本系統(tǒng)CPU選用312。
2.1.2 110模塊選型 、
I/O模塊的選型是由系統(tǒng)所示用的I/O類型確定的。本系統(tǒng)所使用的I/O類型有：
1)模擬量輸入：4～20 mA信號(hào)（接地或不接地），最大輸入阻抗位250Ω；
2)模擬量輸出：4～20 mA信號(hào)，具有驅(qū)動(dòng)回路阻抗大于600 n的負(fù)載能力；～3)開關(guān)量輸入：系統(tǒng)提供對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輸入接點(diǎn)的查詢電壓，電壓為24 V DC；
4)數(shù)字量輸出：采取電壓隔離輸出，能直接驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象，對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制。
根據(jù)系統(tǒng)所使用的I/O類型，需使用的I/O模塊有：數(shù)字量輸入模塊SM321，數(shù)字量輸出模塊SM322，模擬量輸入模塊SM331，模擬量輸出模塊SM332。
2.2系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)
為保證雷蒙磨粉碎、分級(jí)系統(tǒng)長(zhǎng)期可靠運(yùn)行，除硬件必須選用能在強(qiáng)電、強(qiáng)磁、非常溫及灰塵等要求下連續(xù)工作外，軟件的功能是非常重要的。
在雷蒙磨粉碎自動(dòng)控制系統(tǒng)中，由于電振給料機(jī)的非線性，信號(hào)變化的遲滯性，溫度，風(fēng)壓及其它干擾信號(hào)等外界影響的變化，從而使整個(gè)系統(tǒng)的特性發(fā)生變化，影響系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的PID模型的參數(shù)一般都是事先整定好的，參數(shù)的緩慢變化將直接導(dǎo)致控制效果的惡化，為了消除參數(shù)變化給控制帶來的影響，一個(gè)理想的辦法就是控制參數(shù)的自我校正，采用具有自校正的自適應(yīng)PID調(diào)節(jié)器，對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行辨識(shí)，并自動(dòng)修正控制策略，改變調(diào)節(jié)器的控制作用。
系統(tǒng)自動(dòng)流程圖如圖2所示，自適應(yīng)PID控制模型是由參考PID模型、對(duì)象或過程、反饋控制器和自適應(yīng)回路等環(huán)節(jié)所組成。在自適應(yīng)PID模型中，根據(jù)給料的速度值U和粉碎料艙電機(jī)電流I，不斷對(duì)被控對(duì)象的比例、積分、微分等參數(shù)進(jìn)行估計(jì)，然后根據(jù)參數(shù)估計(jì)值進(jìn)行自適應(yīng)PID調(diào)節(jié)器控制參數(shù)的計(jì)算，最后再根據(jù)當(dāng)時(shí)主機(jī)電流的側(cè)量值算出下一步應(yīng)有的控制作用即給料速度U，以控制
三門峽富通新能源銷售顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)、雷蒙磨、球磨機(jī)等機(jī)械設(shè)備。
