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西门子SIWAREX MS电子称重在化工原料称重中的应用

供稿:上海倍鼎测控技术有限公司-西门子物位及称重解决方案战略合作伙伴 2014/7/15 9:17:00

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  • 关键词: s7-200 编码器 电机
  • 摘要:本文主要利用西门子PLC与SIWAREX MS电子称重模块的兼容性,来完成化工粉体的特殊物理特性的称重工艺要求。

摘要:本文主要利用西门子PLC与SIWAREX MS电子称重模块的兼容性,来完成化工粉体的特殊物理特性的称重工艺要求。
关键字:静态称重,SIWAREX MS模块,可编程技术,抗干扰,性价比高
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、 项目背景
  中石化上海石油化工股份有限公司腈纶事业部,是目前国内规模最大的腈纶专业生产企业,占地面积25.45公顷。事业部现有三大腈纶纤维生产装置:南腈纶装置、北腈纶装置和金阳腈纶装置。主要产品有腈纶纤维和腈纶毛条两大类。
此项目测量物料性质以及工艺要求如下:
  1) 输送物料为聚丙烯晴,实物如图1。
  2) 颗粒直径在20-30um。
  3) 含水率在45%-55%。
  4) 计量设备的前一道是离心机设备,离心机的出料过程是16分钟/次,每次出料为54kg,投入下方计量罐中,共向计量罐内投5次物料约有270kg。
  5) 秤重罐在向下方的反应釜内加物料,等添加物料达到250公斤时,秤重罐关闭停止加料,进入下一循环。
  6) 250kg物料要求在30分钟内匀速下料,计量精度在�1%.
 


  图1 聚丙烯晴介质
  由于分体物料的物理特性的不同对分体计量的称重影响很大,因此不同的物料计量控制的方式方法,以及控制系统的硬件配置差别也很大。对于比重大或比重过小、含水率高、流动性差、易结块的粉体物料很难精确称重。
  针对客户提供的实物聚丙烯晴,分析得出该物料是易挂壁、易搭桥、流动性差的特性。为此我们在计量罐内加搅拌电机,解决搭桥和挂壁问题,用星型转阀实现匀速下料。由于有二个电机在计量罐上,对计量精度提出了难点。
二、 控制系统构成
  硬件组成主要由西门子CPU224XP和SIWAREX MS电子称重模块组成,计量罐620L有三个称重模块支撑。模块通过接线盒并联接入SIWAREX MS电子称重模块。控制通过TP 177A屏幕显示计量过程,硬件组成原理图如图2。


 
  图2 硬件组成原理图
     触摸屏计量显示操作界面如图3。  

  图3 触摸屏计量显示操作界面
  当对计量罐标定好后,设备运行首先用增量法对离心机从计量罐上方加料进行计量跟踪。离心机四次加料后或罐内物料大于250kg时。计量设备向离心机发出禁止出料信号,同时处于放料等待状态随时可以接受指令进行放料。开始放料又用减量法计量,并且要均速在30分钟内放完料。放完料后可将该次称重数据与时间进行保存。
三、 控制系统完成的功能
1、 SIWATOOL MS软件校称
     针对SIWAREX MS电子称重模块的校称软件SIWATOOL MS使用非常方便,操作可以独立于SIMATIC S7-200自动化系统的调试。通过RS232接口与PC机Com口相连,在校称界面中,输入标准砝码的重量后,发送至SIWAREX MS电子称重模块中,然后在空秤的时候,点击“零点有效”按钮,放上50KG的标准重量砝码后,点击“砝码重量有效”后,即可瞬间完成校称工作。SIWATOOL校称软件界面如图4。


 
图4  SIWATOOL MS校称软件界面
2、 设定低通滤波频率
     在联机调试时可以根据二个电机运行时的震动情况,来调整滤波频率,使其在最大条件下限制数据的震荡跳动,又不会产生数据过于滞后影响精度产生超差。在动态过程中调试非常便于在监控中调整,较为直观。如图4中的“Limit Frequence”值,设定范围从0.05Hz到5Hz之间的7个可选频率范围。真正从控制应用角度出发,灵活解决了两个电机震动带来的影响。
3、PLC可编程称重功能
     PLC程序可以调用西门子提供的现成子程序,这样节省许多编写称重程序的时间,只需调用子程序的几个变量就可以了,例如:去皮、标零、显示皮重等。如图5 SIWAREX MS称重主程序,整个程序可视化,方便操作。
 


  图5 SIWAREX MS主程序
     校称工作也可以通过TP177 A触摸屏来完成。而无须使用SIWATOOL MS专用软件,实现瞬间校称,如图6触摸屏校称界面
 


  图6 触摸屏校称界面
4、 SIWAREX MS电子称重模块的特性
     SIWAREX MS 是一种多用途称重模块,适用于所有简单称重与测力应用。紧凑的模块化设计易于安装在SIMATIC S7-200系统中。SIWAREX MS模块直接在S7-200 CPU中存取设置和称重数据,与PLC数据传送不需要外加其它通讯接口。
  SIWAREX MS模块还具有以下优点:
  1) 使用STEP 7-Micro/WIN软件包进行统一设计 ,与S7-200完全兼容
  2) 测量精度0.05%,分辨率达65000,可小数点后显示三位或4位小数
  3) 使用“快速启动”软件包可快速启动和运行称重功能
  4) 具有丰富的自诊断功能
  5) 具有理论标定功能,无需校验砝码
  6) 更换称重模块无需重新校准,所有传感器的标定数据已存储在CPU中
  7) 通过SIWATOOL MS 软件方便的进行设置和校正称重模块,即使没有PLC相关经验,也可以轻松完成校称工作
  8) 本身具有Ex防爆区域的认证,非常适合化工场合应用
四、 项目运行情况
     实际设备调试情况250kg的物料,误差在300克到500克之间,精度在千分之3左右,远高于用户1%的期望值内。而且二个电机同时运行所产生的数值波动在200克内,整个放料时间控制在25分钟内。这个结果对客户来说非常满意,对这种称重方式也非常满意。设备交付使用以来,已有两个多月,运行一直非常稳定。
五、 应用体会
     以前选用其他厂家的PLC系统,其模拟量模块的分辨率是数值4000和8000,且以前的称重解决方案还需要另配传统的称重仪表,并且不同品牌产品模拟量数据转换极易造成数据失真。此次经过西门子专家介绍,首次选用西门子的称重解决方案,SIWAREX MS称重模块与西门子PLC在系统内数据直接转换成过程称重数据,具有精度高,性能稳定等特点,无需过多的AD/DA/AD等模数转换,也不会造成数据失真。
     作为一家OEM企业,在确保产品质量的同时,成本的控制是也非常重要的。西门子这套集成化称重系统的成本相对于其他PLC厂家来说要低很多,整个控制工艺非常简洁,具有非常高的性价比,这也是我们选用西门子SIWAREX MS称重模块的重要原因。

更多内容请访问 上海倍鼎测控技术有限公司-西门子物位及称重解决方案战略合作伙伴(http://c.gongkong.com/?cid=7261)

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