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| 稱重模塊在耐火材料配料系統(tǒng)的應(yīng)用 | 2020-02-22 |
| 一、前言 目前國(guó)內(nèi)耐火材料生產(chǎn)廠家在配料過程中，大多使用稱重儀表配上PLC可編程控制器的形式來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)稱重和控制功能。稱重儀表和PLC控制系統(tǒng)之間需要傳輸大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和控制聯(lián)鎖，通訊和控制回路接線較復(fù)雜，稱重配料的控制信號(hào)易產(chǎn)生滯后，稱重配料系統(tǒng)維護(hù)量較大。 配料系統(tǒng)上位機(jī)生產(chǎn)管理系統(tǒng)通常采用VB或VC等語言編程開發(fā)，編程較復(fù)雜。生產(chǎn)廠家對(duì)配料工藝和需求的改變，也增加了系統(tǒng)開發(fā)和維護(hù)成本。 二、耐火材料稱重配料系統(tǒng)的要求 某國(guó)外公司在中國(guó)建立耐火材料工廠，該工廠所生產(chǎn)的耐火材料產(chǎn)品主要用于外銷，部分產(chǎn)品供國(guó)內(nèi)使用。該耐火材料配料系統(tǒng)分不定型耐火材料及CCN耐火材料兩大類。不定型耐火材料分為酸中性耐火材料和堿性耐火材料，CCN耐火材料分為AG和ZG兩種。 不定型耐火材料廣泛應(yīng)用于冶煉高爐等，其中酸中性耐火材料有約35種原料按照不同重量配比組成。堿性耐火材料有約14種原料按照不同重量配比組成。不定 CCN耐火材料主要用于生產(chǎn)連鑄三大件，其中AG由約22種原料按照不同重量配比組成。ZG由約10種原料按照不同重量配比組成。CCN配料系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2： 用戶配方數(shù)量相對(duì)所配物料種類更多，達(dá)到數(shù)百種。同時(shí)生產(chǎn)工藝中的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)對(duì)耐火配料系統(tǒng)內(nèi)部有嚴(yán)格的檢測(cè)程序，一但某種物料的重量值超過了配料合格允許的百分比，則啟動(dòng)容錯(cuò)程序?qū)ζ溥M(jìn)行補(bǔ)料。如補(bǔ)料也無法達(dá)到要求，則一批物料將全部自動(dòng)進(jìn)入廢品倉(cāng)，導(dǎo)致原料的損失。因此用戶對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性提出了較高的要求。 由于涉及到耐火材料配方的保密，用戶對(duì)生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)中配方的高度保密性提出了極為嚴(yán)格的要求。在前期技術(shù)交流時(shí)用戶特別強(qiáng)調(diào)避免通過物料的種類、稱重儀表的重量數(shù)據(jù)、配比等側(cè)面了解配方的組成。 一些進(jìn)口原料價(jià)值較高，例如100Kg的CCN原料制成的成品價(jià)格可達(dá)數(shù)萬元人民幣。為提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，要求稱重控制系統(tǒng)要有較高的精度。 三、SIWAREXFTA稱重配料系統(tǒng) 西門子的PLC在國(guó)內(nèi)用戶眾多，其運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性也受到用戶的一致認(rèn)可?？紤]到稱重配料高精度和控制系統(tǒng)可靠性以及耐火材料配方的保密性等要求，我們?cè)诜Q重配料系統(tǒng)中選用了西門子公司的PLC控制器和SIWAREXFTA稱重模塊。 1.SIWAREXFTA稱重?cái)U(kuò)展模塊 SIWAREXFTA稱重模塊作為西門子S7PLC中高精度稱重功能的擴(kuò)展模塊，可以直接集成在西門子S7-300PLC系統(tǒng)中，與PLC統(tǒng)一硬件和通信方式，稱重精度高達(dá)0.05％，分度值達(dá)3×6000d。更換FTA稱重模塊時(shí)，料斗秤無需重新標(biāo)定。具有精確快速的加料/下料控制數(shù)字量輸出(反應(yīng)時(shí)間<1ms)，可應(yīng)用于大多數(shù)高精度稱重控制應(yīng)用。 2.稱重配料系統(tǒng)的配置 整個(gè)生產(chǎn)工藝共分為4套相對(duì)獨(dú)立的稱重配料系統(tǒng)，介紹酸中性稱量系統(tǒng)，該系統(tǒng)共有40個(gè)稱重料倉(cāng)，使用7個(gè)SIWAREXFTA稱重模塊集成到一臺(tái)S7-315-2DPCPU上，通過ProfibusDP總線連接到上位機(jī)系統(tǒng)內(nèi)。 現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)稱重料倉(cāng)由三只稱重傳感器支承，稱重傳感器信號(hào)通過現(xiàn)場(chǎng)接線盒連接到FTA模塊上。上位機(jī)系統(tǒng)通過以太網(wǎng)將配方下載到稱重模塊內(nèi)，稱重模塊按照配方的預(yù)設(shè)值控制每個(gè)稱重料倉(cāng)的加料和下料工序，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備的運(yùn)行情況，提供豐富的報(bào)警和診斷信息，并形成歷史數(shù)據(jù)記錄供工廠運(yùn)行效率和事故分析。 3.稱重配料系統(tǒng)的特點(diǎn) 配料系統(tǒng)以原有傳感器結(jié)合飛利浦PR1713稱重儀表構(gòu)成的電子稱重為基礎(chǔ)，以西門子公司生產(chǎn)的S7-300PLC為控制核心，并配備中國(guó)臺(tái)灣研華公司的工控機(jī)，以西門子公司PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線通訊方式結(jié)合現(xiàn)有的外圍執(zhí)行設(shè)備完成對(duì)從料倉(cāng)出口開始到混合機(jī)出口的配料輸送混合的全過程的自動(dòng)控制。 配料系統(tǒng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的報(bào)警提示、聯(lián)鎖進(jìn)行顯示和監(jiān)控，并完成配方管理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)管理和指揮生產(chǎn)的人機(jī)對(duì)話來滿足玻璃生產(chǎn)對(duì)混合料的配料要求。對(duì)混合物進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)配方控制；自動(dòng)控制后續(xù)設(shè)備的啟動(dòng)和停運(yùn)；對(duì)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)先診斷；自動(dòng)監(jiān)控設(shè)備的工作狀況，當(dāng)需要進(jìn)行技術(shù)保養(yǎng)時(shí)，預(yù)先提醒操作員；自動(dòng)生成日、周、月、年報(bào)表，記錄原料總消耗量等等。配料系統(tǒng)的自動(dòng)建立技術(shù)，不僅縮短了工程的開發(fā)周期，而且節(jié)省了很多人力；按照常規(guī)做法，如果沒有工程自動(dòng)建立技術(shù)，本配料系統(tǒng)的開發(fā)周期將大大加長(zhǎng)。由于本軟件的報(bào)表采用了擴(kuò)展的HTML語言編制，不僅適合存儲(chǔ)、打印，還支持報(bào)表的網(wǎng)上發(fā)布，順應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的要求，為配料系統(tǒng)保留了今后擴(kuò)展的接口；配料系統(tǒng)內(nèi)含150多種以上的過程控制和數(shù)據(jù)處理算法，是一種控制功能十分強(qiáng)大的軟件，適合解決包含復(fù)雜控制方案應(yīng)用場(chǎng)合的要求，同時(shí)配料系統(tǒng)的人機(jī)界面開發(fā)環(huán)境提供豐富的作圖工具，支持AVI視頻文件和的適量動(dòng)畫技術(shù)。 由于稱重配料系統(tǒng)所配物料種類較多，并且每個(gè)螺旋給料機(jī)有多級(jí)給料速度控制，螺旋下料口裝有控制精確給料的氣動(dòng)閥，部份下料裝置采用多級(jí)振動(dòng)給料機(jī)及微量秤等，整個(gè)稱重控制系統(tǒng)I/O約2000點(diǎn)。在系統(tǒng)自動(dòng)配料時(shí)，為控制料倉(cāng)壓力變化對(duì)配料精度產(chǎn)生的影響，配料系統(tǒng)與上面的料倉(cāng)自動(dòng)加料系統(tǒng)有相應(yīng)的聯(lián)鎖控制關(guān)系。西門子SIWAREXFTA稱重模塊將稱重功能直接集成到S7-300PLC中，加上FTA模塊本身集成的16個(gè)開關(guān)量I/O點(diǎn)和一路4－20mA模擬量輸出功能，可以輕松的實(shí)現(xiàn)這種較復(fù)雜的稱重配料應(yīng)用。 1）稱重?cái)?shù)據(jù)的傳輸 現(xiàn)場(chǎng)稱重傳感器的信號(hào)直接進(jìn)入PLC系統(tǒng)，代替了普通稱重儀表通過4-20mA信號(hào)送入PLC。避免了信號(hào)轉(zhuǎn)換帶來的誤差和傳輸?shù)臅r(shí)間延遲。稱重控制的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性高，更新稱重?cái)?shù)據(jù)的速度更快，且控制精度更高。 2）通訊能力 SIWAREXFTA與西門子SIMATIC具有統(tǒng)一的通信接口。19臺(tái)SIWAREXFTA稱重模塊所獲得的現(xiàn)場(chǎng)稱重料斗的重量信號(hào)通過PLC的背板總線直接送入S7-315DPCPU存儲(chǔ)區(qū)。上位機(jī)與稱重模塊可以方便的以總線通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。由于稱重系統(tǒng)和控制系統(tǒng)在統(tǒng)一的軟硬件平臺(tái)上，因此這種數(shù)據(jù)交換方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量更大，速度更快，實(shí)時(shí)性好。 3）維護(hù)方便 在使用SIWAREXFTA稱重模塊編程時(shí)，我們利用西門子提供的一個(gè)FB41程序和例程，可以在S7-315的CPU存儲(chǔ)區(qū)中直接讀取各種稱重過程值，很方便的根據(jù)工藝聯(lián)鎖的要求進(jìn)行編程和設(shè)置。 每個(gè)SIWAREXFTA模塊都可以互換。因?yàn)樗械脑O(shè)置和標(biāo)定參數(shù)都存在S7-300CPU中，所以更換FTA模塊，稱重料斗無需重新標(biāo)定。CPU中所有FTA稱重料倉(cāng)設(shè)置和標(biāo)定參數(shù)也可以備份在MMC卡或計(jì)算機(jī)中，用于系統(tǒng)4）故障時(shí)的數(shù)據(jù)快速恢復(fù)。 對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)的調(diào)試和標(biāo)定，西門子提供了基于Windows操作系統(tǒng)的SIWATOOLFTA專用程序。使得技術(shù)人員無需了解PLC編程方面的知識(shí)就能夠方便的設(shè)置和調(diào)試秤 6）配方的保密 所有生產(chǎn)工藝配方都設(shè)有代碼編號(hào)存儲(chǔ)在PLC中，并設(shè)有保護(hù)口令。工藝配方的修改和維護(hù)由專人管理。操作人員只需選擇配方的編號(hào)并確認(rèn)，稱重配料系統(tǒng)自動(dòng)的按照配方和加料時(shí)序執(zhí)行配料生產(chǎn)流程。 四、結(jié)束語 該耐火材料工廠06年底投產(chǎn)至今，系統(tǒng)運(yùn)行良好。SIWAREXFTA稱重配料系統(tǒng)稱量精度優(yōu)于OIMLⅢ，稱重配料的控制精度可達(dá)到±3‰，少量特殊物料及微量秤的控制精度可達(dá)到±5‰，滿足了用戶的生產(chǎn)要求。 | |
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