1、引言
称重与配料是各行业提高产品质量的前提www.cechina.cn,而配料仪表又是配料系统中最基本的装备,它已成为企业工艺生产装备中的关键。如何用性价比更高的配料仪表来实现全自动配料系统的核心功能,这是自动配料工程技术中的关键问题。本文将就宜宾五粮液集团两台玻璃熔炉的配料系统工程来介绍如何用西门子SIWAREX FTA电子称重模块来实现多配方、多物料配料的全自动控制。
2、系统的组成及工艺生产对系统的要求
① 配料系统的组成结构及工艺流程
对宜宾五粮液集团两台玻璃熔炉的配料系统工程CONTROL ENGINEERING China版权所有,其配料系统的流程如下:
图2.1 玻璃配料系统流程图
如图2.1,每台控制模块对应一台称斗的一组传感器,实现一个称量单元。综合考虑结构、料性、配料速度等诸多因素,每个称量单元对应1~4个料仓,即:每个单元称量1~4种物料。共计15~20种物料(如:石英砂、纯碱、方解石、砒霜等),这也就对配料系统提出了“多物料”自动配料的要求。
另外,为了提高生产运行效率、降低生产成本,甲方要求此系统必须适应双线不同配方的随时切换。这又给系统提出了“多配方”的自动配料要求,自动配料系统控制
图2.2 控制室内的配料系统控制柜
我们把2、3、4号秤(称重单元)作为系统的公用部分,1、6号称属于一号线配方,5、7号线属于二号线配方。同时利用正反向收集皮带来输送2、3、4号秤中的粉料到一线或二线混料机。粉料经强制混合与玻渣一同送至窑头料仓。
②配料工艺的控制时序
该系统要满足两台日出料量80吨/日的玻璃窑炉的配料要求,也就是说每副料的称量、混合周期应保证在5~8分钟以内。其动态精度要保证在0.05%以上,混料均匀程度≥98%。配料精度和速度往往存在一定的制约控制工程网版权所有,但是通过我们对配料周期内各段的统筹控制,便完全可以实现这一工艺要求。
图2.3 配料工艺控制时序
如图2.3所示,称料与混料控制相互独立,时序上两次称量的过程可以连续进行。另外在称量过程中粗调与精调的转换、悬浮料修正系数的合理设定也是提高配料速度与精度的重要因素。
3、西门子SIWAREX FTA电子称重模块介绍
SIWAREX FTA是一种多用途的、灵活的电子称重模块(实物见图3.1)。是标准的西门子SIMATIC功能模板,是SIMATIC系统集成的一部分。自动称重通过一个预先定义的称重工序来实现,SIWAREX FTA的秤的功能包括:非自动衡器(符合OIML R-76的非自动衡器),用于自动装料衡器(符合OIML R-61的自动装料衡器),用于自动分检衡器(符合OIML R-51的自动分检衡器),以及用于非连续累计自动衡器(符合OIML R-107的非连续累计自动衡器)。应用于称重领域它主要有以下优点:
l)通过ET 200M连接到PROFIBUS DP上,可以应用于分散系统概念中;
2)分辨率高达1600万分之一的重量测量或能力;
3)精度高达3 x 6000d,可以校准(0.5 μV 每个 e);
4)可校准显示器,具有SIMATIC HMI标准操作员面板;
5)测量速率:内部2.5毫秒,外部10毫秒;以保证高精度定量给料控制
6)准确的剂量切换信号(< 1毫秒);
7)若干个剂量分配速度;
8)平滑或分步控制的剂量控制;
9)可以通过参数定义的输入和输出;
10)用于不同应用程序的自动称重操作参数设置;
可见SIWAREX FTA称重模块是单物料、单配方称重控制的最佳选择。但是又因为它具有如下优势,这使它应用于多物料、多配方的复杂配料控制系统变得容易。
1)通过集成在SIMATIC S7和SIMATIC PCS7中而获得的统一结构和通用通信;
2)利用SIMATIC的统一项目规划;
3)在SIMATIC自动化系统中的直接应用;
4、控制方案与具体方法
①配料控制系统方案示意
针对系统要求,综合考虑可靠性、先进性、系统成本以及通讯能力要求,配料控制系统采用西门子S7-300 PLC作为主要逻辑控制器,上位机为一台DELL PC和一台10英寸西门子TP270触摸屏。称量控制的核心部件是SIWAREX FTA电子称重模块,称重传感器给出重量信号(mV模拟量信号)直接进入到SIWAREX FTA,其余的称重过程由FTA分解完成(包括物料的快慢加转换CONTROL ENGINEERING China版权所有,悬浮料计算与修正、容差报警、小流量提示等)。而多配方的存储与调用、多物料加料顺序的控制、报表、报警的生成与管理等等则依赖于S7-300 的CPU来完成。
SIWAREX FTA给出确定的动作信号到PLC的I/O卡进而由PLC的I/O来控制电气、设备。同样控制工程网版权所有,上位机PC或TP270触摸屏也可