西門子SIWAREXFTA稱重模塊在耐火材料配料中的應用

1、西門子西門子 SIWAREXFTASIWAREXFTA 稱重模塊在耐火材稱重模塊在耐火材料配料中的應用料配料中的應用摘要：介紹西門子 SIWAREXFTA 高精度稱重模塊在 S7-300 系統(tǒng)中的應用，將稱重功能直接集成在 PLC 系統(tǒng)中，并利用 SIMATIC 系統(tǒng)中強大的編程功能，實現(xiàn)稱重配料和控制的完美解決方案。關鍵字：電子稱重模塊;耐火材料;CCN 耐火材料;配料系統(tǒng)一、前言目前國內(nèi)耐火材料生產(chǎn)廠家在配料過程中，大多使用稱重儀表配上 PLC 可編程控制器的形式來實現(xiàn)自動稱重和控制功能。稱重儀表和PLC 控制系統(tǒng)之間需要傳輸大量的實時數(shù)據(jù)和控制聯(lián)鎖，通訊和控制回路接摘要：介紹西門子 SI

2、WAREXFTA 高精度稱重模塊模塊在 S7-300300 系統(tǒng)中的應用，將稱重功能直接集成在 PLCPLC 系統(tǒng)中，并利用 SIMATIC 系統(tǒng)中強大的編程功能，實現(xiàn)稱重配料和控制的完美解決方案。關鍵字：電子電子稱重模塊;耐火材料;CCN 耐火材料;配料系統(tǒng)一、前言目前國內(nèi)耐火材料生產(chǎn)廠家在配料過程中，大多使用稱重儀表儀表配上 PLC 可編程控制器的形式來實現(xiàn)自動稱重和控制功能。稱重儀表和 PLC 控制系統(tǒng)之間需要傳輸大量的實時數(shù)據(jù)和控制聯(lián)鎖，通訊和控制回路接線較復雜，稱重配料的控制信號易產(chǎn)生滯后，稱重配料系統(tǒng)維護量較大。上位機生產(chǎn)管理系統(tǒng)通常采用 VB 或 VC 等語言編程開發(fā)，編程較復雜

3、。生產(chǎn)廠家對配料工藝和需求的改變，也增加了系統(tǒng)開發(fā)和維護成本。二、耐火材料稱重配料控制系統(tǒng)的要求某國外公司在中國建立耐火材料工廠，該工廠所生產(chǎn)的耐火材料產(chǎn)品主要用于外銷，部分產(chǎn)品供國內(nèi)使用。該耐火材料配料系統(tǒng)分不定型耐火材料及 CCN 耐火材料兩大類。不定型耐火材料分為酸中性耐火材料和堿性耐火材料，CCN 耐火材料分為 AG 和 ZGZG 兩種。不定型耐火材料廣泛應用于冶煉高爐等，其中酸中性耐火材料有約 35 種原料按照不同重量配比組成。堿性耐火材料有約 14 種原料按照不同重量配比組成。不定型配料系統(tǒng)結(jié)構如圖 1：ltlt=/圖 1不定型配料系統(tǒng)結(jié)構CCN 耐火材料主要用于生產(chǎn)連鑄三大件，其

4、中 AG 由約 2222 種原料按照不同重量配比組成。ZG 由約 10 種原料按照不同重量配比組成。CCN 配料系統(tǒng)結(jié)構如圖2：圖 2CCN 配料系統(tǒng)結(jié)構用戶配方數(shù)量相對所配物料種類更多，達到數(shù)百種。同時生產(chǎn)工藝中的質(zhì)量控制環(huán)節(jié)對耐火配料系統(tǒng)內(nèi)部有嚴格的檢測程序，一但某種物料的重量值超過了配料合格允許的百分比，則啟動容錯程序?qū)ζ溥M行補料。如補料也無法達到要求，則一批物料將全部自動進入廢品倉，導致原料的損失。因此用戶對系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性提出了較高的要求。由于涉及到耐火材料配方的保密，用戶對生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)中配方的高度保密性提出了極為嚴格的要求。在前期技術交流時用戶特別強調(diào)避免通過物料的種類、稱重儀

5、表的重量數(shù)據(jù)、配比等側(cè)面了解配方的組成。一些進口進口原料價值較高，例如 100100Kg 的 CCN 原料制成的成品價格可達數(shù)萬元人民幣。為提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本，要求稱重控制系統(tǒng)要有較高的精度。三、SIWAREXFTA 稱重配料控制系統(tǒng)西門子的 PLC 在國內(nèi)用戶眾多，其運行的可靠性和穩(wěn)定性也受到用戶的一致認可。考慮到稱重配料高精度和控制系統(tǒng)可靠性以及耐火材料配方的保密性等要求，我們在稱重配料系統(tǒng)中選用了西門子公司的 PLC 控制器和 SIWAREXFTA 稱重模塊。1.SIWAREXFTA 稱重擴展模塊SIWAREXFTA 稱重模塊作為西門子 S7PLC 中高精度稱重功能的擴展模塊，可

6、以直接集成在西門子 S7-300PLC 系統(tǒng)中，與 PLC 統(tǒng)一硬件和通信方式，稱重精度高達 0.05%，分度值達 36000d。更換 FTA 稱重模塊時，料斗秤無需重新標定。具有精確快速的加料/下料控制數(shù)字量輸出（反應時間1msms），可應用于大多數(shù)高精度稱重控制應用。如圖 3：圖 3SIWAREXFTA 多秤集成硬件圖2.稱重配料系統(tǒng)的配置整個生產(chǎn)工藝共分為 4 套相對獨立的稱重配料系統(tǒng)，介紹酸中性稱量系統(tǒng)，該系統(tǒng)共有 4040 個稱重料倉，使用 7 個 SIWAREXFTA 稱重模塊集成到一臺 S7-315-2DPCPUCPU 上，通過 ProfibusDP 總線連接到上位機系統(tǒng)內(nèi)?，F(xiàn)場

7、每個稱重料倉由三只稱重傳感器傳感器支承，稱重傳感器信號通過現(xiàn)場接線盒連接到 FTA 模塊上。上位機系統(tǒng)通過以太網(wǎng)將配方下載到稱重模塊內(nèi)，稱重模塊按照配方的預設值控制每個稱重料倉的加料和下料工序，并實時監(jiān)測現(xiàn)場各設備的運行情況，提供豐富的報警和診斷信息，并形成歷史數(shù)據(jù)記錄供工廠運行效率和事故分析。酸中性稱量系統(tǒng)的硬件配置如圖 4：圖4稱量系統(tǒng)的硬件配置3.稱重配料系統(tǒng)的特點稱重系統(tǒng)以 SIWAREXFTA 稱重模塊取代常規(guī)配料控制儀表，使得稱重配料與控制系統(tǒng)完美的結(jié)合在一起，整個配料系統(tǒng)的運行統(tǒng)一由 PLC 進行控制。由于稱重配料系統(tǒng)所配物料種類較多，并且每個螺旋給料機有多級給料速度控制，螺旋下

8、料口裝有控制精確給料的氣動閥，部份下料裝置采用多級振動給料機及微量秤等，整個稱重控制系統(tǒng) I/O 約 2000 點。在系統(tǒng)自動配料時，為控制料倉壓力變化對配料精度產(chǎn)生的影響，配料系統(tǒng)與上面的料倉自動加料系統(tǒng)有相應的聯(lián)鎖控制關系。西門子 SIWAREXFTA 稱重模塊將稱重功能直接集成到S7-300PLC 中，加上 FTA 模塊本身集成的 1616 個開關開關量 I/O 點和一路 4-20mA模擬量輸出功能，可以輕松的實現(xiàn)這種較復雜的稱重配料應用。稱重數(shù)據(jù)的傳輸現(xiàn)場稱重傳感器的信號直接進入 PLC 系統(tǒng)，代替了普通稱重儀表通過 4-20mA 信號送入 PLC。避免了信號轉(zhuǎn)換帶來的誤差和傳輸?shù)臅r間

9、延遲。稱重控制的數(shù)據(jù)實時性高，更新稱重數(shù)據(jù)的速度更快，且控制精度更高。通訊能力SIWAREXFTA與西門子 SIMATIC 具有統(tǒng)一的通信接口。19 臺 SIWAREXFTA稱重模塊所獲得的現(xiàn)場稱重料斗的重量信號通過 PLC 的背板總線直接送入 S7-315DPCPU 存儲區(qū)。上位機與稱重模塊可以方便的以總線通訊方式進行數(shù)據(jù)交換。由于稱重系統(tǒng)和控制系統(tǒng)在統(tǒng)一的軟硬件平臺上，因此這種數(shù)據(jù)交換方式傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量更大，速度更快，實時性好。維護方便在使用 SIWAREXFTA 稱重模塊編程時，我們利用西門子提供的一個 FB41 程序和例程，可以在 S7-315 的 CPU 存儲區(qū)中直接讀取各種稱重過程值

10、，很方便的根據(jù)工藝聯(lián)鎖的要求進行編程和設置。每個 SIWAREXFTA 模塊都可以互換。因為所有的設置和標定參數(shù)都存在 S7-300CPU 中，所以更換 FTA 模塊，稱重料斗無需重新標定。CPU 中所有 FTA 稱重料倉設置和標定參數(shù)也可以備份在 MMCMMC 卡或計算機中，用于系統(tǒng)故障時的數(shù)據(jù)快速恢復。對于現(xiàn)場的調(diào)試和標定，西門子提供了基于 Windows 操作系統(tǒng)的SIWATOOLFTA 專用程序。使得技術人員無需了解 PLC 編程方面的知識就能夠方便的設置和調(diào)試秤，并且在軟件中方便的查詢秤的各種運行狀態(tài)及參數(shù)，如圖 5：圖 5SIWATOOLFTA 軟件界面圖配方的保密所有生產(chǎn)工藝配方都設有代碼編號存儲在 PLC 中，并設有保護口令。工藝配方的修改和維護由專人管理。操作人員只需選擇配方的編號并確認，稱重配料系統(tǒng)自動的按照配方和加料時序執(zhí)行配料生產(chǎn)流程。四、結(jié)束語該耐火材料工廠 06 年底投產(chǎn)至今，系統(tǒng)運行良好。SIWAREXFTA 稱重配料系統(tǒng)稱量精度優(yōu)于 OIML，稱重配料的控制精度可達到3，少量特殊物料及微量秤的控制精度可達到5，完全滿足了用戶的生產(chǎn)要求。西門子稱重擴展模塊在幾年的運行時間經(jīng)受了考驗，證明了 S