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應(yīng)用設(shè)計

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西門子SIWAREX MS電子稱重在化工原料稱重中的應(yīng)用

西門子SIWAREX MS電子稱重在化工原料稱重中的應(yīng)用

摘要:本文主要利用西門子PLC與SIWAREX MS電子稱重模塊的兼容性,來完成化工粉體的特殊物理特性的稱重工藝要求。 關(guān)鍵字:靜態(tài)稱重,SIWAREX MS模塊,可編程技術(shù),抗干擾,性價比高 Abstract: This paper introduces that how to weigh the special chemical powder based on the compatibility of SIEMENS PLC and SIWAREX MS weighing module. Key Words: Static Weighing, SIWAREX MS Module, Programming Technology, Anti-jamming, High function-price ratio 一、 項目背景   中石化上海石油化工股份有限公司腈綸事業(yè)部,是目前國內(nèi)規(guī)模最大的腈綸專業(yè)生產(chǎn)企業(yè),占地面積25.45公頃。事業(yè)部現(xiàn)有三大腈綸纖維生產(chǎn)裝置:南腈綸裝置、北腈綸裝置和金陽腈綸裝置。主要產(chǎn)品有腈綸纖維和腈綸毛條兩大類。 此項目測量物料性質(zhì)以及工藝要求如下:   1) 輸送物料為聚丙烯晴,實物如圖1。   2) 顆粒直徑在20-30um。   3) 含水率在45%-55%。   4) 計量設(shè)備的前一道是離心機(jī)設(shè)備,離心機(jī)的出料過程是16分鐘/次,每次出料為54kg,投入下方計量罐中,共向計量罐內(nèi)投5次物料約有270kg。   5) 秤重罐在向下方的反應(yīng)釜內(nèi)加物料,等添加物料達(dá)到250公斤時,秤重罐關(guān)閉停止加料,進(jìn)入下一循環(huán)。   6) 250kg物料要求在30分鐘內(nèi)勻速下料,計量精度在?1%.  

  圖1 聚丙烯晴介質(zhì)   由于分體物料的物理特性的不同對分體計量的稱重影響很大,因此不同的物料計量控制的方式方法,以及控制系統(tǒng)的硬件配置差別也很大。對于比重大或比重過小、含水率高、流動性差、易結(jié)塊的粉體物料很難精確稱重。   針對客戶提供的實物聚丙烯晴,分析得出該物料是易掛壁、易搭橋、流動性差的特性。為此我們在計量罐內(nèi)加攪拌電機(jī),解決搭橋和掛壁問題,用星型轉(zhuǎn)閥實現(xiàn)勻速下料。由于有二個電機(jī)在計量罐上,對計量精度提出了難點。 二、 控制系統(tǒng)構(gòu)成   硬件組成主要由西門子CPU224XP和SIWAREX MS電子稱重模塊組成,計量罐620L有三個稱重模塊支撐。模塊通過接線盒并聯(lián)接入SIWAREX MS電子稱重模塊??刂仆ㄟ^TP 177A屏幕顯示計量過程,硬件組成原理圖如圖2。

    圖2 硬件組成原理圖      觸摸屏計量顯示操作界面如圖3。  

  圖3 觸摸屏計量顯示操作界面   當(dāng)對計量罐標(biāo)定好后,設(shè)備運(yùn)行首先用增量法對離心機(jī)從計量罐上方加料進(jìn)行計量跟蹤。離心機(jī)四次加料后或罐內(nèi)物料大于250kg時。計量設(shè)備向離心機(jī)發(fā)出禁止出料信號,同時處于放料等待狀態(tài)隨時可以接受指令進(jìn)行放料。開始放料又用減量法計量,并且要均速在30分鐘內(nèi)放完料。放完料后可將該次稱重數(shù)據(jù)與時間進(jìn)行保存。 三、 控制系統(tǒng)完成的功能 1、 SIWATOOL MS軟件校稱      針對SIWAREX MS電子稱重模塊的校稱軟件SIWATOOL MS使用非常方便,操作可以獨立于SIMATIC S7-200自動化系統(tǒng)的調(diào)試。通過RS232接口與PC機(jī)Com口相連,在校稱界面中,輸入標(biāo)準(zhǔn)砝碼的重量后,發(fā)送至SIWAREX MS電子稱重模塊中,然后在空秤的時候,點擊“零點有效”按鈕,放上50KG的標(biāo)準(zhǔn)重量砝碼后,點擊“砝碼重量有效”后,即可瞬間完成校稱工作。SIWATOOL校稱軟件界面如圖4。

  圖4  SIWATOOL MS校稱軟件界面 2、 設(shè)定低通濾波頻率      在聯(lián)機(jī)調(diào)試時可以根據(jù)二個電機(jī)運(yùn)行時的震動情況,來調(diào)整濾波頻率,使其在最大條件下限制數(shù)據(jù)的震蕩跳動,又不會產(chǎn)生數(shù)據(jù)過于滯后影響精度產(chǎn)生超差。在動態(tài)過程中調(diào)試非常便于在監(jiān)控中調(diào)整,較為直觀。如圖4中的“Limit Frequence”值,設(shè)定范圍從0.05Hz到5Hz之間的7個可選頻率范圍。真正從控制應(yīng)用角度出發(fā),靈活解決了兩個電機(jī)震動帶來的影響。 3、PLC可編程稱重功能      PLC程序可以調(diào)用西門子提供的現(xiàn)成子程序,這樣節(jié)省許多編寫稱重程序的時間,只需調(diào)用子程序的幾個變量就可以了,例如:去皮、標(biāo)零、顯示皮重等。如圖5 SIWAREX MS稱重主程序,整個程序可視化,方便操作。  

  圖5 SIWAREX MS主程序      校稱工作也可以通過TP177 A觸摸屏來完成。而無須使用SIWATOOL MS專用軟件,實現(xiàn)瞬間校稱,如圖6觸摸屏校稱界面  

  圖6 觸摸屏校稱界面 4、 SIWAREX MS電子稱重模塊的特性      SIWAREX MS 是一種多用途稱重模塊,適用于所有簡單稱重與測力應(yīng)用。緊湊的模塊化設(shè)計易于安裝在SIMATIC S7-200系統(tǒng)中。SIWAREX MS模塊直接在S7-200 CPU中存取設(shè)置和稱重數(shù)據(jù),與PLC數(shù)據(jù)傳送不需要外加其它通訊接口。   SIWAREX MS模塊還具有以下優(yōu)點:   1) 使用STEP 7-Micro/WIN軟件包進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計 ,與S7-200完全兼容   2) 測量精度0.05%,分辨率達(dá)65000,可小數(shù)點后顯示三位或4位小數(shù)   3) 使用“快速啟動”軟件包可快速啟動和運(yùn)行稱重功能   4) 具有豐富的自診斷功能   5) 具有理論標(biāo)定功能,無需校驗砝碼   6) 更換稱重模塊無需重新校準(zhǔn),所有傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)已存儲在CPU中   7) 通過SIWATOOL MS 軟件方便的進(jìn)行設(shè)置和校正稱重模塊,即使沒有PLC相關(guān)經(jīng)驗,也可以輕松完成校稱工作   8) 本身具有Ex防爆區(qū)域的認(rèn)證,非常適合化工場合應(yīng)用 四、 項目運(yùn)行情況      實際設(shè)備調(diào)試情況250kg的物料,誤差在300克到500克之間,精度在千分之3左右,遠(yuǎn)高于用戶1%的期望值內(nèi)。而且二個電機(jī)同時運(yùn)行所產(chǎn)生的數(shù)值波動在200克內(nèi),整個放料時間控制在25分鐘內(nèi)。這個結(jié)果對客戶來說非常滿意,對這種稱重方式也非常滿意。設(shè)備交付使用以來,已有兩個多月,運(yùn)行一直非常穩(wěn)定。 五、 應(yīng)用體會      以前選用其他廠家的PLC系統(tǒng),其模擬量模塊的分辨率是數(shù)值4000和8000,且以前的稱重解決方案還需要另配傳統(tǒng)的稱重儀表,并且不同品牌產(chǎn)品模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換極易造成數(shù)據(jù)失真。此次經(jīng)過西門子專家介紹,首次選用西門子的稱重解決方案,SIWAREX MS稱重模塊與西門子PLC在系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成過程稱重數(shù)據(jù),具有精度高,性能穩(wěn)定等特點,無需過多的AD/DA/AD等模數(shù)轉(zhuǎn)換,也不會造成數(shù)據(jù)失真。      作為一家OEM企業(yè),在確保產(chǎn)品質(zhì)量的同時,成本的控制是也非常重要的。西門子這套集成化稱重系統(tǒng)的成本相對于其他PLC廠家來說要低很多,整個控制工藝非常簡潔,具有非常高的性價比,這也是我們選用西門子SIWAREX MS稱重模塊的重要原因。

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