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关于新型工业称重配料仪表控制方案

目前我国电子工业称重是一门新兴现代自动化技术,它是从计量衡器基础上发展而来,普通计量用衡器主要是示值显示,而工业称重配料一般直接参与控制,对称重称重配料仪表精度和稳定性的要求都很高,精度和稳定性直接决定产品的质量。由于发展时间比较短,应用还不是很成熟,各厂家在组成系统和信号处理上各不相同,为方便系统互连,往往牺牲最关键的精度指标。
常见的称重配料仪表组合控制方案主要有以下几种:
1、方案一:采用带模拟电流输出的称重计量仪表:仪表直接接受传感器信号,仪表可指示重量、并将重量值转换成4~20mA信号输出至DCS或PLC信号模块,由DCS或PLC再将4~20mA信号转换成重量值,并由DCS或PLC进行控制。
缺点:由于信号经过称重配料仪表和DCS两次转换,误差会大大增加;而且校秤时称重仪表和DCS要单独进行校准,必须进行两次;仪表和DCS数值不统一,容易引起误导。
2、方案二:采用带通讯输出的称重计量仪表:仪表直接接受传感器信号,仪表可指示重量、并将重量值采用数字信号经通讯接口传输至DCS或PLC信号模块,由DCS或PLC显示重量值,并由DCS或PLC进行控制。该方案可有效避免仪表和DCS显示值不统一的问题,校秤时仅校称重仪表即可。
缺点:由于信号经过仪表和DCS进行通讯传输,配料误差不会增加,但配料计量仪表和DCS的通讯处理比较复杂,需要专门的驱动程序。一般仪表的通讯稳定性不好,通讯中断或超时频率较高、会影响控制功能。
3、方案三:采用带通讯输出的称重控制仪表:仪表直接接受荷重传感器信号,仪表可指示重量、并将重量值采用数字信号经通讯接口传输至DCS或PLC信号模块,由DCS或PLC显示重量值,该方案与方案二近似,差别是由仪表进行控制,DCS仅作数据指示,控制风险较小。该方案可有效避免仪表和DCS显示值不统一的问题,校秤时仅校称重仪表即可。缺点:由于信号经过仪表和DCS 进行通讯传输,误差不会增加,但计量仪表和DCS的通讯处理比较复杂,需要专门的驱动程序。一般仪表的通讯稳定性不好,通讯中断不会影响控制功能,但会影响数据显示。该类仪表仅能进行定量控制,不能控制速度。
4、方案四:采用带模拟电流输出的重量变送器:变送器直接接受重量传感器信号,但不能现场指示重量,只将重量值转换成4~20mA信号输出至DCS或PLC信号模块,由DCS或PLC再将4~20mA信号转换成重量值,并由 DCS或PLC进行控制。缺点:由于信号经过变送仪表和DCS两次转换,误差会大大增加;而且校秤时要先调变送器,然后在DCS上进行校准。
新型称重方案
滨州新大新机电科技有限公司公司长期从事工业称重应用和研究,以上几种控制方案在工程中都有应用,积累了丰富的工程经验。先后使用过龙芯智业称重仪表,托利多称重变送器、托利多T600控制仪、志美CB920称重显示控制器及国产多个知名品牌设备,均存在这样和那样的问题,集中反映在以下方面:测量精度难以控制;
通讯互连互通问题最难解决,与现有PLC\DCS接驳困难。早期产品通讯功能较差,许多参数无法在线修改,修改设置会中断生产;通讯中断频率高;校准程序复杂,个别甚至必须进行两次校准;
控制程序比较简单,现有产品大多适用于定量包装行业,对于比较复杂的工艺,如化工称重配料,需要同步控制机泵和调节阀,同时需要手自切换、临时中断、随即添加等,在现有称重配料控制器上都无法实现。
为此我们组织技术人员,设计开发了新型的称重配料控制系统,选用西门子200系列PLC和文本显示器,配合智能数字称重接线盒进行测量和控制。
该方案采用智能数字接线盒进行称重数据的D\A转换,将毫伏信号直接转换成数字信号,采用工业串行通讯协议RS485标准将信号传输至PLC,PLC进行数据处理、计算和控制,并将信号传输至DCS系统进行数据监控。
该方案有以下优点:
*采用数字接线盒进行一次性信号转换,可达到200000字\mV的分辨率,大大提高了测量精度;
*采用性能稳定的PLC进行数据处理和控制,由于PLC接受的是通讯信号,不再进行信号转换,不会增加额外误差;PLC直接进行控制可降低设备故障风险,DCS进行监控和数据管理,真正达到了分散控制、集中管理的原则。
*由于PLC选用西门子200系列兼容产品,与现有DCS系统和PLC系统兼容性好,不需专门开发驱动程序,调试简单而且通讯稳定,通讯故障率低。
*采用文本显示器进行信息显示,可直接显示中文信息,比一般数码管式的称重仪表更方便,而且信息量大,可以指示传感器故障等信息。
*校准方便,即可从现场校准,又可从DCS上进行校准,二者任选其一。
*配好的物料可受控转向不同的目标容器。
*专用触摸按键操作面板和专用接线模组,维修更换方便,比一般开关按钮更适合化工腐蚀环境。
*从经济性上讲,该方案造价低于进口称重控制仪表或进口称重变送器造价,与国产称重配料仪表持平。
常用操作功能
*操作模式:装卸联动、定量装料、定量卸料、随机装料、随机卸料、手动操作(手动开关泵、手动开关阀)。
*运行状态指示:自动装料、自动卸料、手动开阀、手动开泵、生产中断、配料超差
*设备状态指示:欠载、超载、秤不稳定、传感器通讯故障
*远程监控的通讯参数:所有重量参数、配料参数、内部参数和运行状态均可在线读写,可进行远程操作。
*过冲量自动补偿功能
*远程校准功能
*用户需要的其它逻辑控制