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          技術頻道

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          CC-Link IE Field 系統在鎢粉還原設備的應用

          時間:2022-03-04 11:49:55來源:夏日高

          導語:?本文介紹了鎢粉還原設備的簡單工藝流程,通過采用 CC-Link IE Field 網絡主模塊,L 系列頭模塊,MODBUS 通訊模塊來進行整體的組網控制。

            1.引言

            采用氧化鎢還原工藝生產鎢粉時,生產過程中的工藝參數對鎢粉質量有著重要的影響。這些參數主要有還原溫度、氫氣壓力、氫氣露點、推舟速度等。在我國,目前對鎢粉還原工藝生產過程的監測和控制比較落后,除了還原爐的溫度是采用儀表控制外,工藝過程主要靠人工操作, 造成產品的質量起伏很大! 

              通過采用CC-Link IE Field網絡系統和三菱控制產品進行還原工藝,可以大大地消除人們對產品質量的影響, 有利于工藝條件的穩定,配合最佳工藝條件的尋找,可以達到穩定優質的生產鎢粉的目的。通過上位機實時監控爐溫,壓力,速度等參數,從而提高了生產管理水平,減少了由于工藝參數不穩定所帶來對鎢粉質量的影響,改造了傳統工藝,為以后鎢粉還原爐的技術改造和信息自動化提供了基礎。

          氧化鎢還原工藝生產鎢粉.png

            (1)爐頭室,爐尾室的上料下料采用伺服定位控制與變頻器控制,可實現上、下料的精確定位控制。

            (2) 采用CC-Link IE Field網絡系統,主控制集中程序管理,通過各個子站設備的鏈接刷新從而統一控制設備運行,可根據現場的情況靈活調整鎢粉還原的各項工藝參數。

            (3) 主站通過QJ71MB91MODBUS通訊模塊對部分溫控儀表進行通訊數據采集,通過Q61LD模塊對鎢粉進行稱重記錄處理,并在觸摸屏上實現實時記錄功能。

            (4)變頻器、伺服電機自帶完善的保護和自我診斷功能,配合PLC,HMI等工控產品,可進一步提高鎢粉還原爐設備的可靠性、監視維護、各類型產品選擇生產等自動化功能。

            2.系統結構與工藝

            該控制系統采用了分層次的主從站的結構設計方法,這種控制方法的優點是各個站之間相互獨立,同時可以隨時通過CC-Link IE Field網絡進行循環參數刷新,以此使各個站之間緊密地聯系起來。這樣系統結構相對清晰,便于修改和增加新內容,靈活性比較強,與此同時也提高系統的可靠性。

            網絡系統主要分為7個大站,分別是主控制、爐頭、爐尾、裝料、倒料、清渣、氫氣。

              網絡系統.png


            主控室:作為網絡的主站,負責整個網絡系統的總調度, 在不同的程度上協調主站與各個子站及設備站之間的動作。其所有的邏輯程序在主站中編寫, 對所有 MODBUS儀表的數據進行采集;連接上位機來實現人機交互功能;對變頻器、遠程設備站之間的網絡進行控制。

          爐尾室:通過爐尾X、Z軸定位到相應的爐管,打開爐門, 勾桿前進, 勾桿勾舟( 此為推桿式還原爐設備方式,采用雙層舟疊加還原方式),勾桿返回,關閉爐門。完成之后爐尾X、Z軸定位到傳送梁位置,勾桿定出舟, 如此反復15個爐管的順序控制動作。

            倒料站:判斷是否為雙層舟,若是則進行分舟,分舟機構動作,完成之后傳送梁上升、前進、下降直至到達倒料位置,倒料機構動作,倒料完成之后倒料機構復位,傳送梁上升后退下降返回勾料位置等待下一舟傳送。

            清渣站:判斷是否需要清渣,需要則清渣機構動作, 清渣完成之后清渣機構復位,傳送梁上升前進下降,電梯下降,退出舟,傳送梁上升前進下降到達裝料置。

            裝料站:空舟到達裝料站之后裝料站開始準備裝料, 傳送梁前進,扒料機構動作,雙層舟疊加動作。

            爐頭室:裝料完成之后,爐頭X、Z舟定位到相應位置,開門推舟進爐管,完成之后關閉爐管門,如此反復進行15個爐管的裝料動作。

            氫氣站:在爐管門打開的時候進行氫氣動作,爐頭、爐尾只能同時打開一個門。

          網絡系統1.png

            3.程序的結構特點

            3.1 將所有子站及設備站的IO設置,并分配相應的鏈接參數,映射到主站的相應軟元件區域。建立相應的分站子程序,其軟元件分配和刷新如下圖所示:

          軟元件分配和刷新.png

            3.2 建立單獨的MODBUS 通訊程序,進行儀表的數據采集功能,將其數據存儲到特定的寄存器里,以便應對順控程序對儀表數據的調用和控制。

            3.3 通過CC-Link IE Field的網絡讀寫變頻器的運行控制參數,從而達到控制變頻器運行方式的目的。

            3.4 裝料站與倒料站在網絡中是作為本地站,其順控程序需單獨編寫,Q61LD所采集的重量數據存儲于本地站的寄存器地址當中,以便本地站在順控程序中方便調用稱重模塊所采集的數據值,通過對工藝的數據,需數據交換的寄存器通過QJ71GF11-T2 模塊進行數據刷新。

            3.5 通過ZP.REMFR、ZP.REMTO這兩條專用指令讀寫智能設備站的參數,從而有效的完成定位控制功能,模擬量采集功能,邏輯控制功能,主要是針對于L系列模塊所帶的子站設備。

            4.鎢粉還原系統的現場調試及難點

            第一步:檢查伺服電機及放大器、變頻器、PLC、控制回路接線以及機械結構是否正確,檢查硬件配置與實際情況是否吻合。

            第二步:通電后開始對PLC的IO點位和字數據進行CC-Link IE Field網絡的刷新分配以及確認硬件上的點位信號是否可以正確接收與發送。

            第三步:通過試運行模式來測試伺服電機和變頻器是否運行正常。

            第四步:根據控制模式對變頻器進行參數設置,設置為CC-Link IE Field網絡來進行運動控制的模式。

            第五步:根據伺服的控制模式以及機械結構來設置伺服參數,包括通過自動調諧來調整電機的穩定性。

            第六步:對MODBUS模塊以及下位儀表的串口數據進行參數設置。

            第七步:設置完這些參數之后開始根據工藝進行程序編寫,一站一站的分塊調試,最后通過CC-Link IE Field 網絡通訊進行系統設備地聯機調試。

            第八步:兩臺觸摸屏進行異地控制,但是當操作其中一臺的情況下另一臺只能是處于監視狀態,不能修改數據。解決方案:建立兩個權限觸摸屏與觸摸屏之間相互互鎖即可。

            4.1 變頻器參數基本設置

            4.1變頻器參數基本設置.png

            4.2 伺服拓撲圖及參數設置

            伺服拓撲圖及參數設置.png

          根據其機械結構來設置機械參數,比如轉脈沖數、每轉轉動距離、限制值、外部限位開關設置、模式設置、絕對器系統設定等。

            4. 3 Q61LD 、L J72G F15- T2- CM、L60A D 4、LD77MS2所需刷新參數的設定

            在LD77MS2自動刷新參數里面根據刷新參數范圍, 填寫對應的寄存器,以便于程序的控制使用。難點:當某些參數自動刷新參數里沒有的, 則需要通過CC- Link IE Field網絡的專用讀寫指令對智能設備站的參數進行讀寫操作,并且需要注意不同指令之間的刷新時間。

            L60AD 4和Q61LD所需控制的參數都可在刷新參數里面填寫,主站程序只需對寄存器進行讀寫即可。

            L J72GF15-T2-CM主要是對CC-Link IE Field網絡的基本設置以及所帶模塊的自動參數刷新以便于順控程序的編寫。

            4.4 MODBUS 串口數據設置

            MODBUS 串口數據設置.png

            5.系統優點

            5.1CC-Link IE Field可連接遠程IO站、遠程設備站、智能設備站以及其他可編程控制器,強大的網絡系統以其先進的功能性實現高速的分布式控制,解決鎢粉還原爐周邊設備的分散布置。

            5.2 程序的統一集成化處理,解除調試期間主站與子站之間來回下載程序的麻煩,并高效率、更方便地完成系統設備的自動聯調程序。

            5.3 可通過對設備以及儀表的控制,對其還原爐的溫度進行調控, 利用伺服定位可增加傳送梁與爐管之間的精確性, 減少其機械損耗, 從而完成對鎢粉產品的質量監控。

            5 .4 模擬量數據通過MODBUS設備進行采集,減少了在線路上的干擾及誤差,提高了數據的準確性。

            6.系統難點

            6.1 QJ71GF11- T2 控制L系列頭模塊所用專用指令對智能設備站進行參數讀寫時, 存在一個掃描周期的延時。

            解決方法:在編輯程序時所刷新的參數做延時處理即可。

            6.2 MODBUS 通訊異常

            解決方法:檢查各個儀表與模塊之間的通訊串口數據是否一致,檢查其硬件接線是否完好。

            6.3 爐頭、爐尾共15個爐管錯位進出鎢粉舟的問題, 因為一個爐管智能打開一個門。

            解決方法:通過寄存器的循環移位功能進行爐頭、爐尾的任務判定。

            6.4 2個觸摸屏同時只能有一個觸摸屏在監控寫入狀態。

            解決方法:通過獲取HMI觸摸信息置位某一個PLC 內的軟元件,從而在PLC 內部進行觸摸屏的觸摸互鎖。

            7.總結

            綜合以上的調試內容分析,現在對于設備的集成化、自動化、智能化越來越重要,離智能化工廠的設想越來越接近。而CC-Link IE 網絡系統對三菱的FA工控產品都做了一個產品組網,加大了對三菱FA產品在工業方面的應用能力。


          標簽: CC-Link協會控制器

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