一、绪论

1.自动配料系统简介

目前，自动投料系统在用量大的物料（固体或液体）称量中，被广泛使用，实现了称量、配料的自动化，实现自动化生产。而我所见的塑料溶剂中，对使用相对较少的小粉料，有的还不太重视，仍存在小作坊配料的形式。人工按照配方用台电子秤、电子秤对各项小粉料称量，混合，包装。这样的配料方式，人员的劳动强度大，作业环境差，称量精度差，易配错，不易满足快速、连续的生产，给生产带来不良因素。现在配料的是在小粉料及混合液体中搅拌进行控制。它也可以在类似的称量系统中使用。

2．喂料系统工艺流程：

称重喂料机主要由数据主要从事电气自动化、智能化方面的研究。釆集设备、称重仪表、变量执行设备这3部分组成。数据采集设备主要包括称量模块、流动电流检测仪和浊度计等仪器仪表,其釆集的模拟量信号经处理后送入相应的称重仪表。各称重仪表执行相应控制算法后得到控制量，此控制量经变量执行设备计量泵控制乙醇。供液称重混合自动配料由存储反应罐、混合设备、输送设备和控制自动配料系统组成。主要功能:接收和储存液体(散装或铁桶)；不同液体和沉积液体的分布和混合；分发到间歇性或连续性称重配料罐。适用于需要液体的溶剂企业的批量生产。此配料生产计量，效率高，解决客户手动携带液体的重型体力劳动，节约劳动力，解决搬运过程中液体的偏差和开封过程中残留液体的浪费，节约液体反应罐的存储，合理使用空间，灵活设置保存点和使用点。自动配料系统由可编程控制器自动控制，无需手动控制即可持续存储、使用和分配液体。采用重量比例前馈控制与流动电流混凝搅拌串级控制的复合控制策略。

从配料上来说，溶剂工厂可分为数种。区别在于聚合物的处理和运输手法，或区别在于称量斗的数量。一般应用的料斗数目为二个：一个用于聚合物，另一个用于甲醇及碳酸钙。也有用四或五个料斗：三个独立料斗用于聚合物、甲醇及水份，一个用于液体添加剂，而另外一个用于固体添加剂。最多可有八个料斗：每种物料对应一个配料斗，有三个聚合物料斗，一个水份配料斗，一个液体添加剂料斗，一个固体添加剂料斗和二个不同标号甲醇料斗。

一般说来，就是由三种主要物料（聚合物、甲醇及水份）及一些添加剂（如果需要），根据预先设定之配方，以配料程序混合，再载入搅拌斗中。

这个过程有二大特点，就是十分程序化和要求很高的精确度，否则很容易导致浪费和损失。因此，一个高质量的自动化系统便显得十分需要，而且这个系统必须在速度、可靠性及灵活性各方面都能有最佳的表现。

3．产品描述：

称重配料机由计算机、机柜和外围设备（前配料秤、后自动配料秤、料位机）组成。自动配料监控系统由电子秤两台计算机作为整个系统的人机界面。其中一台为主站，完成全部系统参数设定、过程监控、数据记录；另一台作为从站，以主站为依托，主管后配料系统的数据设定、过程监控。主站直接同西门子S7—300PLC称重系统、前配料秤自动控制称重仪表和后配料秤相通信。前配料现场采用密封型接线盒，防尘、防潮，可确保信号传输可靠。前配料秤称重仪表采用专用工业过程控制仪，提供给预混合解决方案主要有赖于称重模块、称重模块和PLC控制。料罐或料斗的重量信息，透过安装在其下的计量模块，传送到称重模块。他根据这些信息及预先设定的配料程序，进行分析并作出相应的控制。利用称重模块和PLC控制器，可独立的控制整个程序。配合计算机及特别设计的软件，可把整个系统的操作界面简化，而使到控制人员更易掌握及使用。通过RS一485总线与中控室实现通信，既可独立控制，又可实现PLC联机控制。对于自动化生产线中的系统或者单台自动称重设备，PLC与RS485口直接通讯或者采用模拟量输入、输出模块组态，同时设置PLC执行生产工艺控制，VB程序可编译成独立执行EXE文件或者SETUP安装文件，便于使用和移植。为了便于介绍，本文以单台称重设备为例介绍该系统的开发方法。重量比例控制是以调节计量泵的冲程为目的的，由于冲程与原溶剂重量成比例关系，因此，选用的冲程调节器为比例调节器。由于溶剂厂溶剂搅拌被控对象具有大时滞特性，多数溶剂厂采用PID串级控制方案。采用串级控制的溶剂搅拌控制性能较好，得到的出厂质量较理想；但当原溶剂溶剂质发生变化时，串级配料系统的控制品质会明显下降。因此，针对溶剂被控对象的特性，，采用模糊自整定PID称重仪表作为主调节器，以改善由于溶剂质发生变化时的动态性能和抗干扰能力，组成模糊自整定PID串级配料系统。

称重模块根据吨位不同可选SB系列或RN系列。

SB系列为剪切梁式称重模块，不锈钢材质，防护等级IP68，量程范围从60公斤到60吨，精度为OIMLR60认证(C3)3000d,综合最小误差≤±0.02%Cn。RN系列为轮辐式称重模块，不锈钢材质，防护等级IP66/IP68，量程范围从0.5吨到5吨，精度为C3级OIMLR60认证(C3)6000d,综合最小误差≤±0.018%Cn，输出阻抗1000±0.5Ώ，灵敏度2mV/V.

称重模块通常采用双通道SIWAREXU，作为S7-300的特殊功能模块，可以直接连接模拟量称重传感器信号（1mV/V–4mV/V）。转换精度为0,05%，分辨率16位（65,000内分度），测量速率50次/秒，2个串口可带4路显示，用SIWATOOLS软件调试和标定。SIWAREXU称重模块可以根据不同要求有二种选择：单通道，双通道。

使用SIWAREX称重模块优势在于：由于不是采用称重模块信号首先连接到称重仪表，再连接到PLC方式；而采用直接连接到PLC模块方式，从而降低集成价格和工程造价；减少开发周期；降低系统故障发生率；提高分辨率/精度；大大提高数据实时性和加速生产率；100%与SIMATIC兼容；无故障时间长。

4．配料系统组成

调速配料系统通常有两种调速方式：调节反应釜给料机给料和调节混合罐变频速度给料。该称重配料系统采用调节反应釜给料机进行给料。控制过程主要是通过配料混合罐防爆电子秤对反应釜给料机输送的物料进行计量。称重仪表接收来称重模块发送的称重信号和速度模块发送速度信号，经处理后转化为累计值和瞬时流量，并将累计值、瞬时流量信号传送给工业控制机（上位机）、智能调节器通过内置PID调节器，进行比较运算后自动调节PID值，用来调节变频器，再由变频器去调节反应釜给料机的转速，当流量增大时，降低反应釜给料机的转速，反之提高反应釜给料机的转速，从而使得几种物料的流量和阶段累计量均保持在设定的范围内，进而得到可靠的产品质量。西门子提供了灵活的配料系统以应付不同系统的不同需要。普遍说来，一台称重控制器负责控制一个搅拌装置。但是如果几个搅拌装置在一起时，配料控制器能够在同一时间控制多个搅拌装置。一个配料斗可以是单秤单料控制，如：根据配方控制聚合物加料放料；也可以采用一个配料斗实现单秤多料控制，如：根据配方分时段地控制甲醇及水份加料。通常情况采用单秤多料控制方式，这样可以节省设备和空间，但无法提高称量精度和加快配料速度。

另一个自动化溶剂工厂的系统结构，采用单秤单料控制方式。在这系统中，聚合物、甲醇和水份每个称重点均由独立的配料斗，由称重模块和SIMATICS7-300可编程控制器控制加料和出料，通过I/O模块控制电机和阀门，灵活地控制多种原料配比的能力，能够根据预先编定的程序，自动运行、控制输入、输出及从打印机印出报告，所以基本上不需要上位控制系统。如果配置了计算机及配料软件，可把设定及控制工作（例如配方设定、运行开关、警告监察及记录、打印报告等）简化。西门子特别提供了WINCC组态软件，单秤单料控制方式的优点在于每个物料用一个称量斗，同一时间内可以同时进行自动配料；利用称重模块直接接入PLC，不需要通过称重仪表的中间转换，从而更具有快速实时相应和保证数据处理的高精度的集中处理。用于对现场的工况进行集中监视、数据记录、参数设置、定时存盘、报表打印及报警提示记录等，将切换开关置于控制室，可对现场设备进行启停操作；同时控制室与调度室进行通讯，将现场情况传送到调度室，调度人员能在上位机上直观地观察到生产过程中设备的运行状况、实时数据和历史数据等，并将这些数据进行处理存储、打印等。通过这些实时数据的采集、处理，从而充分地提高该溶剂厂产品的质量、生产效率，发挥人力、物力和实现高度自动化控制。