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摘要：本文主要利用西門(mén)子PLC與SIWAREX MS電子稱(chēng)重模塊的兼容性，來(lái)完成化工粉體的特殊物理特性的稱(chēng)重工藝要求。
關(guān)鍵字：靜態(tài)稱(chēng)重，SIWAREX MS模塊，可編程技術(shù)，抗干擾，性?xún)r(jià)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(xiàng)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(guó)內(nèi)規(guī)模最大的腈綸專(zhuān)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(yáng)腈綸裝置。主要產(chǎn)品有腈綸纖維和腈綸毛條兩大類(lèi)。
此項(xiàng)目測(cè)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(shí)物如圖1。
　　2） 顆粒直徑在20-30um。
　　3） 含水率在45%-55%。
　　4） 計(jì)量設(shè)備的前一道是離心機(jī)設(shè)備，離心機(jī)的出料過(guò)程是16分鐘/次，每次出料為54kg，投入下方計(jì)量罐中，共向計(jì)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(shí)，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(jì)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(duì)分體計(jì)量的稱(chēng)重影響很大，因此不同的物料計(jì)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(duì)于比重大或比重過(guò)小、含水率高、流動(dòng)性差、易結(jié)塊的粉體物料很難精確稱(chēng)重。
　　針對(duì)客戶(hù)提供的實(shí)物聚丙烯晴，分析得出該物料是易掛壁、易搭橋、流動(dòng)性差的特性。為此我們?cè)谟?jì)量罐內(nèi)加攪拌電機(jī)，解決搭橋和掛壁問(wèn)題，用星型轉(zhuǎn)閥實(shí)現(xiàn)勻速下料。由于有二個(gè)電機(jī)在計(jì)量罐上，對(duì)計(jì)量精度提出了難點(diǎn)。
二、 控制系統(tǒng)構(gòu)成
　　硬件組成主要由西門(mén)子CPU224XP和SIWAREX MS電子稱(chēng)重模塊組成，計(jì)量罐620L有三個(gè)稱(chēng)重模塊支撐。模塊通過(guò)接線(xiàn)盒并聯(lián)接入SIWAREX MS電子稱(chēng)重模塊。控制通過(guò)TP 177A屏幕顯示計(jì)量過(guò)程，硬件組成原理圖如圖2。

 
　　圖2 硬件組成原理圖
    　觸摸屏計(jì)量顯示操作界面如圖3。  

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

 
圖4  SIWATOOL MS校稱(chēng)軟件界面
2、 設(shè)定低通濾波頻率
   　 在聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)可以根據(jù)二個(gè)電機(jī)運(yùn)行時(shí)的震動(dòng)情況，來(lái)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(dòng)，又不會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)過(guò)于滯后影響精度產(chǎn)生超差。在動(dòng)態(tài)過(guò)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(gè)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(gè)電機(jī)震動(dòng)帶來(lái)的影響。
3、PLC可編程稱(chēng)重功能
   　 PLC程序可以調(diào)用西門(mén)子提供的現(xiàn)成子程序，這樣節(jié)省許多編寫(xiě)稱(chēng)重程序的時(shí)間，只需調(diào)用子程序的幾個(gè)變量就可以了，例如：去皮、標(biāo)零、顯示皮重等。如圖5 SIWAREX MS稱(chēng)重主程序，整個(gè)程序可視化，方便操作。
 

　　圖5 SIWAREX MS主程序
    　校稱(chēng)工作也可以通過(guò)TP177 A觸摸屏來(lái)完成。而無(wú)須使用SIWATOOL MS專(zhuān)用軟件，實(shí)現(xiàn)瞬間校稱(chēng)，如圖6觸摸屏校稱(chēng)界面
 

　　圖6 觸摸屏校稱(chēng)界面
4、 SIWAREX MS電子稱(chēng)重模塊的特性
    　SIWAREX MS 是一種多用途稱(chēng)重模塊，適用于所有簡(jiǎn)單稱(chēng)重與測(cè)力應(yīng)用。緊湊的模塊化設(shè)計(jì)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(chēng)重?cái)?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(diǎn)：
　　1） 使用STEP 7-Micro/WIN軟件包進(jìn)行統(tǒng)一設(shè)計(jì) ，與S7-200完全兼容
　　2） 測(cè)量精度0.05%，分辨率達(dá)65000，可小數(shù)點(diǎn)后顯示三位或4位小數(shù)
　　3） 使用“快速啟動(dòng)”軟件包可快速啟動(dòng)和運(yùn)行稱(chēng)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(wú)需校驗(yàn)砝碼
　　6） 更換稱(chēng)重模塊無(wú)需重新校準(zhǔn)，所有傳感器的標(biāo)定數(shù)據(jù)已存儲(chǔ)在CPU中
　　7） 通過(guò)SIWATOOL MS 軟件方便的進(jìn)行設(shè)置和校正稱(chēng)重模塊，即使沒(méi)有PLC相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，也可以輕松完成校稱(chēng)工作
　　8） 本身具有Ex防爆區(qū)域的認(rèn)證，非常適合化工場(chǎng)合應(yīng)用
四、 項(xiàng)目運(yùn)行情況
   　 實(shí)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(hù)1%的期望值內(nèi)。而且二個(gè)電機(jī)同時(shí)運(yùn)行所產(chǎn)生的數(shù)值波動(dòng)在200克內(nèi)，整個(gè)放料時(shí)間控制在25分鐘內(nèi)。這個(gè)結(jié)果對(duì)客戶(hù)來(lái)說(shuō)非常滿(mǎn)意，對(duì)這種稱(chēng)重方式也非常滿(mǎn)意。設(shè)備交付使用以來(lái)，已有兩個(gè)多月，運(yùn)行一直非常穩(wěn)定。
五、 應(yīng)用體會(huì)
   　 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(chēng)重解決方案還需要另配傳統(tǒng)的稱(chēng)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(guò)西門(mén)子專(zhuān)家介紹，首次選用西門(mén)子的稱(chēng)重解決方案，SIWAREX MS稱(chēng)重模塊與西門(mén)子PLC在系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)換成過(guò)程稱(chēng)重?cái)?shù)據(jù)，具有精度高，性能穩(wěn)定等特點(diǎn)，無(wú)需過(guò)多的AD/DA/AD等模數(shù)轉(zhuǎn)換，也不會(huì)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(shí)，成本的控制是也非常重要的。西門(mén)子這套集成化稱(chēng)重系統(tǒng)的成本相對(duì)于其他PLC廠家來(lái)說(shuō)要低很多，整個(gè)控制工藝非常簡(jiǎn)潔，具有非常高的性?xún)r(jià)比，這也是我們選用西門(mén)子SIWAREX MS稱(chēng)重模塊的重要原因。