電子工業(yè)稱重是一門新興現(xiàn)代自動化技術,它是從計量衡器基礎上發(fā)展而來,普通計量用衡器主要是示值顯示,而工業(yè)稱重配料一般直接參與控制,對稱重配料儀表精度和穩(wěn)定性的要求都很高,精度和穩(wěn)定性直接決定產(chǎn)品的質量。由于發(fā)展時間比較短,應用還不是很成熟,各廠家在組成系統(tǒng)和信號處理上各不相同,為方便系統(tǒng)互連,往往犧牲zui關鍵的精度指標。
常見的稱重配料儀表組合控制方案主要有以下幾種:
1、方案一:采用帶模擬電流輸出的稱重計量儀表:儀表直接接受傳感器信號,儀表可指示重量、并將重量值轉換成4——20mA信號輸出至DCS或PLC信號模塊,由DCS或PLC再將4——20mA信號轉換成重量值,并由DCS或PLC進行控制。
缺點:由于信號經(jīng)過稱重配料儀表和DCS兩次轉換,誤差會大大增加;而且校秤時稱重儀表和DCS要單獨進行校準,必須進行兩次;儀表和DCS數(shù)值不統(tǒng)一,容易引起誤導。
2、方案二:采用帶通訊輸出的稱重計量儀表:儀表直接接受傳感器信號,儀表可指示重量、并將重量值采用數(shù)字信號經(jīng)通訊接口傳輸至DCS或PLC信號模塊,由DCS或PLC顯示重量值,并由DCS或PLC進行控制。該方案可有效避免儀表和DCS顯示值不統(tǒng)一的問題,校秤時僅校稱重儀表即可。
缺點:由于信號經(jīng)過儀表和DCS進行通訊傳輸,配料誤差不會增加,但配料計量儀表和DCS的通訊處理比較復雜,需要專門的驅動程序。一般儀表的通訊穩(wěn)定性不好,通訊中斷或超時頻率較高、會影響控制功能。
3、方案三:采用帶通訊輸出的稱重控制儀表:儀表直接接受荷重傳感器信號,儀表可指示重量、并將重量值采用數(shù)字信號經(jīng)通訊接口傳輸至DCS或PLC信號模塊,由DCS或PLC顯示重量值,該方案與方案二近似,差別是由儀表進行控制,DCS僅作數(shù)據(jù)指示,控制風險較小。該方案可有效避免儀表和DCS顯示值不統(tǒng)一的問題,校秤時僅校稱重儀表即可。缺點:由于信號經(jīng)過儀表和DCS進行通訊傳輸,誤差不會增加,但計量儀表和DCS的通訊處理比較復雜,需要專門的驅動程序。一般儀表的通訊穩(wěn)定性不好,通訊中斷不會影響控制功能,但會影響數(shù)據(jù)顯示。該類儀表僅能進行定量控制,不能控制速度。
4、方案四:采用帶模擬電流輸出的重量變送器:變送器直接接受重量傳感器信號,但不能現(xiàn)場指示重量,只將重量值轉換成4——20mA信號輸出至DCS或PLC信號模塊,由DCS或PLC再將4——20mA信號轉換成重量值,并由DCS或PLC進行控制。缺點:由于信號經(jīng)過變送儀表和DCS兩次轉換,誤差會大大增加;而且校秤時要先調變送器,然后在DCS上進行校準。
新型稱重方案
從事工業(yè)稱重應用和研究,以上幾種控制方案在工程中都有應用,積累了豐富的工程經(jīng)驗。先后使用過龍芯智業(yè)稱重儀表,托利多稱重變送器、托利多T600控制儀、志美CB920稱重顯示控制器及國產(chǎn)多個設備,均存在這樣和那樣的問題,集中反映在以下方面:測量精度難以控制;
通訊互連互通問題zui難解決,與現(xiàn)有PLC\DCS接駁困難。早期產(chǎn)品通訊功能較差,許多參數(shù)無法在線修改,修改設置會中斷生產(chǎn);通訊中斷頻率高;校準程序復雜,個別甚至必須進行兩次校準;
控制程序比較簡單,現(xiàn)有產(chǎn)品大多適用于定量包裝行業(yè),對于比較復雜的工藝,如化工稱重配料,需要同步控制機泵和閥門,同時需要手自切換、臨時中斷、隨即添加等,在現(xiàn)有稱重配料控制器上都無法實現(xiàn)。
為此我們組織技術人員,設計開發(fā)了新型的稱重配料控制系統(tǒng),選用西門子200系列PLC和文本顯示器,配合智能數(shù)字稱重接線盒進行測量和控制。
該方案采用智能數(shù)字接線盒進行稱重數(shù)據(jù)的D\A轉換,將毫伏信號直接轉換成數(shù)字信號,采用工業(yè)串行通訊協(xié)議RS485標準將信號傳輸至PLC,PLC進行數(shù)據(jù)處理、計算和控制,并將信號傳輸至DCS系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)監(jiān)控。
該方案有以下優(yōu)點:
*采用數(shù)字接線盒進行一次性信號轉換,可達到200000字\mV的分辨率,大大提高了測量精度;
*采用性能穩(wěn)定的PLC進行數(shù)據(jù)處理和控制,由于PLC接受的是通訊信號,不再進行信號轉換,不會增加額外誤差;PLC直接進行控制可降低設備故障風險,DCS進行監(jiān)控和數(shù)據(jù)管理,真正達到了分散控制、集中管理的原則。
*由于PLC選用西門子200系列兼容產(chǎn)品,與現(xiàn)有DCS系統(tǒng)和PLC系統(tǒng)兼容性好,不需專門開發(fā)驅動程序,調試簡單而且通訊穩(wěn)定,通訊故障率低。
*采用文本顯示器進行信息顯示,可直接顯示中文信息,比一般數(shù)碼管式的稱重儀表更方便,而且信息量大,可以指示傳感器故障等信息。
*校準方便,即可從現(xiàn)場校準,又可從DCS上進行校準,二者任選其一。
*配好的物料可受控轉向不同的目標容器。
*觸摸按鍵操作面板和接線模組,維修更換方便,比一般開關按鈕更適合化工腐蝕環(huán)境。
*從經(jīng)濟性上講,該方案造價低于進口稱重控制儀表或進口稱重變送器造價,與國產(chǎn)稱重配料儀表持平。
常用操作功能
*操作模式:裝卸聯(lián)動、定量裝料、定量卸料、隨機裝料、隨機卸料、手動操作(手動開關泵、手動開關閥)。
*運行狀態(tài)指示:自動裝料、自動卸料、手動開閥、手動開泵、生產(chǎn)中斷、配料超差
*設備狀態(tài)指示:欠載、超載、秤不穩(wěn)定、傳感器通訊故障
*遠程監(jiān)控的通訊參數(shù):所有重量參數(shù)、配料參數(shù)、內部參數(shù)和運行狀態(tài)均可在線讀寫,可進行遠程操作。
*過沖量自動補償功能
*用戶需要的其它邏輯控制
*遠程校準功能