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| 全集成配料系統(tǒng)應(yīng)用 | 2020-03-16 |
| 摘要：文章介紹了配料系統(tǒng)的工作原理、系統(tǒng)組成和特點(diǎn)，簡(jiǎn)單描述了全集成控制的理念，以及基于全集成理念的技術(shù)、配料系統(tǒng)方案及應(yīng)用。 一、前言 在塑膠、化工、冶金、制藥、水泥等過(guò)程工業(yè)中，原料的配料系統(tǒng)是流程工業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它能直接影響到生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、效率、能耗等指標(biāo)。近年來(lái)，隨著過(guò)程工業(yè)級(jí)控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提出了新的要求：不僅要求現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能實(shí)現(xiàn)精確的計(jì)量功能，而且還要滿足高效率高強(qiáng)度實(shí)時(shí)性強(qiáng)的連續(xù)生產(chǎn)要求，；不僅提供要滿足7/24的高可靠工作要求，而且還要具備很低的維護(hù)量，甚至免維護(hù)的特點(diǎn)；不僅要減少故障率，而且還要實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。 相對(duì)于電子皮帶秤、稱(chēng)重式給料機(jī)、螺旋給料機(jī)、沖板流量計(jì)、圓盤(pán)給料機(jī)等計(jì)量、配料設(shè)備而言，配料系統(tǒng)近年來(lái)得到越來(lái)越多的關(guān)注，它在上世紀(jì)80年代末被引入到中國(guó)后，其在計(jì)量、配料方面的性，已得到廣泛的認(rèn)可。 二、基本原理、配料系統(tǒng)組成和特點(diǎn) 配料系統(tǒng)用于各工業(yè)領(lǐng)域的一種連續(xù)稱(chēng)重計(jì)量設(shè)備。結(jié)合了動(dòng)態(tài)稱(chēng)重和靜態(tài)稱(chēng)重不同的優(yōu)點(diǎn)，逐步替代皮帶秤、螺旋秤等連續(xù)稱(chēng)重設(shè)備，被應(yīng)用到越來(lái)越多的工業(yè)領(lǐng)域中。 2.1基本原理和系統(tǒng)組成 將稱(chēng)量斗及給料機(jī)構(gòu)作為整個(gè)秤體，通過(guò)儀表或上位機(jī)不停地對(duì)秤體進(jìn)行重量信號(hào)的采樣，計(jì)算出重量在單位時(shí)間的變化比率作為瞬時(shí)流量，再通過(guò)各種軟硬件的濾波技術(shù)處理，得出可以作為控制對(duì)象的“實(shí)際流量”。 計(jì)量配料系統(tǒng)的基本組成可分為設(shè)備系統(tǒng)和控制部分兩大部分。 設(shè)備部分主要由計(jì)量斗、喂料給料機(jī)、卸料給料機(jī)、懸吊裝置組成?？刂撇糠种饕煞Q(chēng)重傳感器、信號(hào)放大器、輸入輸出接口、主機(jī)(上位機(jī))等組成（如圖1）。 配料系統(tǒng)的配料過(guò)程分為喂料和卸料兩個(gè)階段，配料開(kāi)始后，首先啟動(dòng)喂料給料機(jī)，由控制器對(duì)計(jì)量斗物料重量進(jìn)行檢測(cè)、采樣，當(dāng)計(jì)量斗物料重量達(dá)到配料設(shè)定的上限值時(shí)，停止喂料。同時(shí)，控制器對(duì)計(jì)量斗物料重量進(jìn)行檢測(cè)、采樣，當(dāng)計(jì)量斗物料重量（喂料量）達(dá)到配料設(shè)定的上限值時(shí)，停止喂料。在卸料階段，控制器啟動(dòng)卸料給料機(jī)，將計(jì)量斗中的物料卸到下一級(jí)輸料設(shè)備送走。卸料時(shí)，控制器對(duì)計(jì)量斗物料重量進(jìn)行檢測(cè)、采樣，當(dāng)計(jì)量斗物料重量達(dá)到配料設(shè)定的下限值時(shí)，重新向計(jì)量斗喂料。但在第二個(gè)喂料階段開(kāi)始后，卸料給料機(jī)仍不停頓繼續(xù)卸料。 配料系統(tǒng)連續(xù)對(duì)整個(gè)給料系統(tǒng)包括計(jì)量斗、給料機(jī)構(gòu)進(jìn)行稱(chēng)重，相當(dāng)于一臺(tái)靜態(tài)秤；同時(shí)通過(guò)變頻調(diào)速來(lái)控制給料機(jī)構(gòu)的卸料流量。 配料系統(tǒng)計(jì)量斗內(nèi)每單位時(shí)間內(nèi)物料重量的減少Δd/Δt對(duì)應(yīng)配料系統(tǒng)的給料流量。配料系統(tǒng)控制器將dv/dt與預(yù)設(shè)的給料流量進(jìn)行比較，并通過(guò)調(diào)節(jié)給料機(jī)的速度來(lái)自動(dòng)修正，因此可以保持精確的給料流量。 當(dāng)計(jì)量斗內(nèi)的物料重量低于預(yù)設(shè)值，稱(chēng)重配料系統(tǒng)控制模塊將鎖定給料機(jī)速度，保持下料機(jī)構(gòu)以容積方式給料，同時(shí)打開(kāi)加料閥進(jìn)行快速加料。當(dāng)計(jì)量斗內(nèi)物料重量達(dá)到高位預(yù)設(shè)值，加料閥自動(dòng)關(guān)閉。同時(shí)配料系統(tǒng)控制器自動(dòng)將下料機(jī)構(gòu)切換到稱(chēng)重方式加料。 2.2技術(shù)特點(diǎn) 從工作原理和結(jié)構(gòu)來(lái)看，自動(dòng)配料系統(tǒng)兼具靜態(tài)秤和動(dòng)態(tài)秤的特點(diǎn)。 對(duì)于傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)稱(chēng)重計(jì)量方法，比如：皮帶秤、沖板流量計(jì)、螺旋秤等，雖然具有連續(xù)稱(chēng)量、實(shí)現(xiàn)工藝高效率工作的特點(diǎn)，但是也存在系統(tǒng)精度不高(一般低于在0.5~1%)、維護(hù)量大等問(wèn)題；而靜態(tài)稱(chēng)重方法，雖然大大提高了系統(tǒng)測(cè)量精度(可達(dá)0.1%,甚至更高)，但是只能滿足間斷式的批量給(配)料應(yīng)用，不能地滿足現(xiàn)代流程工業(yè)的高效率高產(chǎn)出要求，何況有些工業(yè)應(yīng)用本身要求連續(xù)給(配)料，不允許存在間斷。 而配料系統(tǒng)的出現(xiàn)，正好兼?zhèn)淞诉@兩者的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了它們的缺點(diǎn)。它的主要優(yōu)點(diǎn)有： Ø系統(tǒng)精度高 配料系統(tǒng)工作時(shí)，料倉(cāng)的測(cè)量實(shí)際在靜態(tài)下完成的，而且是在上料和下料后各（一？）測(cè)量一次，根據(jù)兩個(gè)工作狀態(tài)測(cè)得兩個(gè)重量差值算出流量。差值與流量給定值誤差還可在下一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)償，并且這兩個(gè)重量測(cè)量時(shí)間在幾分鐘內(nèi)完成，不存在傳感器零點(diǎn)漂移和溫度漂移等影響。因此可獲得相當(dāng)高的計(jì)量精度，系統(tǒng)計(jì)量精度可達(dá)到0.5%，甚至0.2%，。 Ø全封閉不銹鋼結(jié)構(gòu)，適合各種惡劣現(xiàn)場(chǎng)。 設(shè)備系統(tǒng)全部為鋼質(zhì)（配料系統(tǒng)一般采用不銹鋼），適用環(huán)境條件較差的場(chǎng)合，并且具有堅(jiān)固耐用、維護(hù)量小、不怕高溫物料等特點(diǎn)。 很多工礦企業(yè)是耗電大戶(hù)，因此如何節(jié)約能源，也是一個(gè)很重要的課題。由于配料系統(tǒng)采用了全封閉結(jié)構(gòu)，配料過(guò)程中不產(chǎn)生粉塵，省去除塵裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)須配皮帶秤等配套，既節(jié)省了設(shè)備投資，又節(jié)約了電能，提高了生產(chǎn)效率。 Ø免維護(hù)，標(biāo)定簡(jiǎn)單 由于配料系統(tǒng)是通過(guò)測(cè)量重量差值來(lái)計(jì)算流量的物料測(cè)量方式，根本不存在諸如皮帶秤等動(dòng)態(tài)秤中存在零點(diǎn)漂移(皮帶跑偏、傳感器移位、物料沖擊振動(dòng)皮帶打滑、皮帶粘料等影響造成)、物料粘附、秤體機(jī)械結(jié)構(gòu)變形等因素的影響，而能保證長(zhǎng)期穩(wěn)定的系統(tǒng)測(cè)量精度，基本不需要維護(hù)和大量的標(biāo)定工作。 根據(jù)其測(cè)量原理，它不僅可以進(jìn)行實(shí)物標(biāo)定，而且可以在生產(chǎn)運(yùn)行中進(jìn)行在線標(biāo)定。即根據(jù)計(jì)量斗內(nèi)物料的上、下限重量之差和配料系統(tǒng)流量顯示值比較計(jì)算準(zhǔn)確度，這種標(biāo)定方式具有簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn)，省錢(qián)省力。 三、全集成設(shè)計(jì)理念 全集成自動(dòng)化技術(shù)是自動(dòng)化配料系統(tǒng)技術(shù)與產(chǎn)品的核心思想與主導(dǎo)理念。TIA集高度的集成統(tǒng)一性和的開(kāi)放性于一身，標(biāo)準(zhǔn)化的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一的編程組態(tài)環(huán)境和高度統(tǒng)一的數(shù)據(jù)集成，使TIA為企業(yè)實(shí)現(xiàn)了橫向和縱向的信息集成；的通訊標(biāo)準(zhǔn)，基于組件的自動(dòng)化技術(shù)(CBA)與IT集成，使TIA對(duì)自動(dòng)化市場(chǎng)的產(chǎn)品和服務(wù)范圍真正開(kāi)放。 | |
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