| 稱重模塊在耐火材料配料系統的應用 | 2020-02-22 |
| 一、前言 目前國內耐火材料生產廠家在配料過程中，大多使用稱重儀表配上PLC可編程控制器的形式來實現自動稱重和控制功能。稱重儀表和PLC控制系統之間需要傳輸大量的實時數據和控制聯鎖，通訊和控制回路接線較復雜，稱重配料的控制信號易產生滯后，稱重配料系統維護量較大。 配料系統上位機生產管理系統通常采用VB或VC等語言編程開發，編程較復雜。生產廠家對配料工藝和需求的改變，也增加了系統開發和維護成本。 二、耐火材料稱重配料系統的要求 某國外公司在中國建立耐火材料工廠，該工廠所生產的耐火材料產品主要用于外銷，部分產品供國內使用。該耐火材料配料系統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配料系統結構如圖2： 用戶配方數量相對所配物料種類更多，達到數百種。同時生產工藝中的質量控制環節對耐火配料系統內部有嚴格的檢測程序，一但某種物料的重量值超過了配料合格允許的百分比，則啟動容錯程序對其進行補料。如補料也無法達到要求，則一批物料將全部自動進入廢品倉，導致原料的損失。因此用戶對系統的穩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，用戶對生產工藝環節中配方的高度保密性提出了極為嚴格的要求。在前期技術交流時用戶特別強調避免通過物料的種類、稱重儀表的重量數據、配比等側面了解配方的組成。 一些進口原料價值較高，例如100Kg的CCN原料制成的成品價格可達數萬元人民幣。為提高生產效率，降低生產成本，要求稱重控制系統要有較高的精度。 三、SIWAREXFTA稱重配料系統 西門子的PLC在國內用戶眾多，其運行的可靠性和穩定性也受到用戶的一致認可。考慮到稱重配料高精度和控制系統可靠性以及耐火材料配方的保密性等要求，我們在稱重配料系統中選用了西門子公司的PLC控制器和SIWAREXFTA稱重模塊。 1.SIWAREXFTA稱重擴展模塊 SIWAREXFTA稱重模塊作為西門子S7PLC中高精度稱重功能的擴展模塊，可以直接集成在西門子S7-300PLC系統中，與PLC統一硬件和通信方式，稱重精度高達0.05％，分度值達3×6000d。更換FTA稱重模塊時，料斗秤無需重新標定。具有精確快速的加料/下料控制數字量輸出(反應時間<1ms)，可應用于大多數高精度稱重控制應用。 2.稱重配料系統的配置 整個生產工藝共分為4套相對獨立的稱重配料系統，介紹酸中性稱量系統，該系統共有40個稱重料倉，使用7個SIWAREXFTA稱重模塊集成到一臺S7-315-2DPCPU上，通過ProfibusDP總線連接到上位機系統內。 現場每個稱重料倉由三只稱重傳感器支承，稱重傳感器信號通過現場接線盒連接到FTA模塊上。上位機系統通過以太網將配方下載到稱重模塊內，稱重模塊按照配方的預設值控制每個稱重料倉的加料和下料工序，并實時監測現場各設備的運行情況，提供豐富的報警和診斷信息，并形成歷史數據記錄供工廠運行效率和事故分析。 3.稱重配料系統的特點 配料系統以原有傳感器結合飛利浦PR1713稱重儀表構成的電子稱重為基礎，以西門子公司生產的S7-300PLC為控制核心，并配備中國臺灣研華公司的工控機，以西門子公司PROFIBUS現場總線通訊方式結合現有的外圍執行設備完成對從料倉出口開始到混合機出口的配料輸送混合的全過程的自動控制。 配料系統對整個系統的報警提示、聯鎖進行顯示和監控，并完成配方管理、生產數據管理、設備運行狀態管理和指揮生產的人機對話來滿足玻璃生產對混合料的配料要求。對混合物進行自動和手動配方控制；自動控制后續設備的啟動和停運；對可能發生的故障進行預先診斷；自動監控設備的工作狀況，當需要進行技術保養時，預先提醒操作員；自動生成日、周、月、年報表，記錄原料總消耗量等等。配料系統的自動建立技術，不僅縮短了工程的開發周期，而且節省了很多人力；按照常規做法，如果沒有工程自動建立技術，本配料系統的開發周期將大大加長。由于本軟件的報表采用了擴展的HTML語言編制，不僅適合存儲、打印，還支持報表的網上發布，順應了網絡時代的要求，為配料系統保留了今后擴展的接口；配料系統內含150多種以上的過程控制和數據處理算法，是一種控制功能十分*的軟件，適合解決包含復雜控制方案應用場合的要求，同時配料系統的人機界面開發環境提供豐富的作圖工具，支持AVI視頻文件和的適量動畫技術。 由于稱重配料系統所配物料種類較多，并且每個螺旋給料機有多級給料速度控制，螺旋下料口裝有控制精確給料的氣動閥，部份下料裝置采用多級振動給料機及微量秤等，整個稱重控制系統I/O約2000點。在系統自動配料時，為控制料倉壓力變化對配料精度產生的影響，配料系統與上面的料倉自動加料系統有相應的聯鎖控制關系。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個開關量I/O點和一路4－20mA模擬量輸出功能，可以輕松的實現這種較復雜的稱重配料應用。 1）稱重數據的傳輸 現場稱重傳感器的信號直接進入PLC系統，代替了普通稱重儀表通過4-20mA信號送入PLC。避免了信號轉換帶來的誤差和傳輸的時間延遲。稱重控制的數據實時性高，更新稱重數據的速度更快，且控制精度更高。 2）通訊能力 SIWAREXFTA與西門子SIMATIC具有統一的通信接口。19臺SIWAREXFTA稱重模塊所獲得的現場稱重料斗的重量信號通過PLC的背板總線直接送入S7-315DPCPU存儲區。上位機與稱重模塊可以方便的以總線通訊方式進行數據交換。由于稱重系統和控制系統在統一的軟硬件平臺上，因此這種數據交換方式傳輸的數據量更大，速度更快，實時性好。 3）維護方便 在使用SIWAREXFTA稱重模塊編程時，我們利用西門子提供的一個FB41程序和例程，可以在S7-315的CPU存儲區中直接讀取各種稱重過程值，很方便的根據工藝聯鎖的要求進行編程和設置。 每個SIWAREXFTA模塊都可以互換。因為所有的設置和標定參數都存在S7-300CPU中，所以更換FTA模塊，稱重料斗無需重新標定。CPU中所有FTA稱重料倉設置和標定參數也可以備份在MMC卡或計算機中，用于系統4）故障時的數據快速恢復。 對于現場的調試和標定，西門子提供了基于Windows操作系統的SIWATOOLFTA專用程序。使得技術人員無需了解PLC編程方面的知識就能夠方便的設置和調試秤 6）配方的保密 所有生產工藝配方都設有代碼編號存儲在PLC中，并設有保護口令。工藝配方的修改和維護由專人管理。操作人員只需選擇配方的編號并確認，稱重配料系統自動的按照配方和加料時序執行配料生產流程。 四、結束語 該耐火材料工廠06年底投產至今，系統運行良好。SIWAREXFTA稱重配料系統稱量精度優于OIMLⅢ，稱重配料的控制精度可達到±3‰，少量特殊物料及微量秤的控制精度可達到±5‰，滿足了用戶的生產要求。 | |
