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技术论坛  称重模块在配比称重系统中的应用
称重模块在配比称重系统中的应用2020-02-13
1 引言
涂料工业生产中,树脂的配比工艺段是关键的工艺环节之一。称重系统将助剂、天那水、甲醇以及乙醇中的几种按称重模块各自的设定比例和醇溶液进行实时均匀的掺配。配比型螺旋防爆电子秤是完成此项工艺段加工过程的核心设备,而影响其精度的关键因素之一就是称重信号的采集精度及稳定性,结晶罐配料系统将直接关系到烟丝配比的质量,从而也在很大程度上决定着后续氨溶液成品的内在生产质量的稳定性和均衡性。
2 配比型螺旋防爆电子秤的工作原理
螺旋防爆电子秤按其工作用途分类,一般分为计量型、控制型、配比型三种类型。计量型—计量物料的瞬时流量及累计重量;控制型—均衡地控制物料重量,使物料按设定流量通过;配比型—实现活性剂、乳化剂、助悬剂、润湿剂等的设定配比;配比型螺旋防爆电子秤称重系统由多台结晶罐称重配料系统组成并集中控制,集称量、配比于一体,具有交互式多任务、多参数计量功能,能够对通过该配色罐配料系统的多种烟丝进行动态累计称量、流量控制,并按一定比例进行掺配。
2.1 螺旋防爆电子秤工作原理
各种涂剂通过限量管(或直接下落)到浓缩罐称重配料系统的管道里,随管道向前运转,当其通过称重配料系统有效称量段时,其重量通过输送机管道和计量托辊加到荷重称重模块上,称重模块感受负荷产生的信号直接送入混合釜称重模块中,经配料罐称重模块采集并转换的数据直接经s7系统总线送入plc数据采集计量罐称重系统,检测称量段上的单位长度重量q(kg/m),同时测速装置检测出管道运行速度v(m/s),经过plc运算得出瞬时流量和累积量并进行显示。
瞬时流量为:q=3600×q×v(kg/h)
累积量为:g=∫q×v×d t(kg)
其中:q=w×h×p s
w—防爆地磅体上物料宽度(m),与限量管宽度有关。
h—防爆地磅体上物料厚度(m),与限量管开口高度有关。
p s—物料比重(kg/m3)
v—带速(m/s)
2.2 螺旋防爆电子秤配比工作原理
配比型螺旋防爆电子秤系统以通过主计量釜称重配料系统的物料瞬时流量为基准,与掺配发酵罐称重配料系统相对应的设定掺配比例运算后,作为该掺配装置的设定流量,同时将测得的通过该掺配装置的瞬时流量与设定流量信号进行比较,利用plc进行pid控制运算,输出调速信号调节电机的转速,从而改变管道速度,以达到自动调整掺配流量的目的。
3调胶罐称重模块配比称重系统
3.1 螺旋防爆电子秤反应釜配料系统组成
配比型螺旋防爆电子秤主控柜部件采用基于德国西门子公司萃取罐称重模块(siwarex u)的s7-300系列plc技术平台。
s7-300 plc由cpu317-2pn/dp、高速计数涂料罐称重模块fm350-2、反应锅称重模块siwarexu、数字量输入输出调色罐称重模块和电源模块组成。cpu317-2pn/dp主要用于主过程控制及profinet通讯。包含数字量输入点和数字量输出点、模拟量输入和模拟量输出回路,其中数字输入点和数字输出点承担着整个螺旋防爆电子秤的数字量输入和输出控制以及提供与外部联机时所需的输入和输出信号;模拟量输入用于4-20ma流量外设定采样;模拟量输出用于变频器控制及瞬时流量4-20ma输出。调色罐称重模块的重量信号由siwarexu采样,速度编码器的编码脉冲信号送入plc的高速计数器。螺旋防爆电子地磅根据来自重量反应罐称重模块的重量信号、来自速度编码器的速度信号及该防爆地磅的设置信号和已编制的软件程序,进行称重、流量控制、配比、通讯并送出速度控制信号,该信号送到变频调速器从而控制电机转速,带动螺旋防爆电子地磅工作。
3.2混合罐配料系统特点
(1) 简化了荷重信号放大电路。荷重信号采集采用西门子的储料罐称重模块siwarexu,使来自荷重称重模块的信号连线直接接入模块siwarexu中,减少了使用信号放大器的传统中间放大环节,使荷重信号传输的准确度更高,采样的频率更快,这就可以保证螺旋防爆电子秤的累积精度。
西门子调漆罐称重模块(siwarexu)具有对模块桥路输出信号的电源补偿,且传输距离远,能达到1000米,精度高,设计为0.05%,65000分区分辨率,控制测量次数达到50次/秒,更有数字滤波、断线监视等功能,使其更加稳定、可靠,计量精度的稳定性在较长的时间内可以得到较大限度的保证,从而大大延长了螺旋防爆电子秤的维护和标定周期。另外,siwarexu是一个集信号放大、16位a/d转换为一体的专用混合罐称重模块,配料系统与西门子plc的连接直接由背板总线来完成,大大地简化了荷重信号放大电路,这一系列的优势使得螺旋防爆电子秤的精度可靠性得到了更大意义上的提升,应用水平又上了一个新的台阶。
(2)计量累计误差自动追加功能。根据配比型螺旋防爆电子地磅的掺配原理,瞬时掺配精度应该能够得到保证,但是掺配后的烟丝累计量总体累计精度随着时间的推移可能会因瞬时流量的误差、烟丝来料不稳定等各种因素超出设定比例的允许范围,因此我们设计了计量累计误差自动追加程序。原理是:当累计误差超过允许范围较大时在原设定比例的基础上增加较大的修正值修订设定比例,使其快速回到正常的累计误差范围;当累计误差超过允许范围较小时在原设定比例的基础上增加较小的修正值修订设定比例,使其缓慢回到正常的累计误差范围。
3.3 西门子醇沉罐称重模块应用经验
虽然西门子结晶罐称重模块siwarexu具有对模块桥路输出信号的电源补偿,且传输距离远,能达到1000米,但是在通常使用时应尽量缩短荷重调色釜称重模块与模块siwarexu的距离,从而尽可能地避免强干扰信号的介入。如果传输距离超过300米,尽量选择西门子订货号为7mh4702-8ag的原装模块电缆。
4 结束语
使用萃取罐称重模块siwarexu后,荷重信号的稳定性有了明显的提高。为使整个螺旋防爆地磅的系统精度及稳定性会达到一个最佳状态,我们在具体使用过程中,还应注意影响荷重信号稳定性的其他因素,如:防爆地磅体上的轴承润滑是否良好,管道是否干净,防爆地磅体边缘与管道之间是否有异物等等。同时这种集成化的称重方式,非常值得在行业内进行推广。
 
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