基于全集成理念的SIWAREX失重秤
圖2:失重式定量給料和加料的重量曲線
2.2技術(shù)特點
從工作原理和結(jié)構(gòu)來看,失重秤兼具靜態(tài)秤和動態(tài)秤的特點。
對于傳統(tǒng)的動態(tài)稱重計量方法,比如:皮帶秤、沖板流量計、螺旋秤等,雖然具有連續(xù)稱量、實現(xiàn)工藝高效率工作的特點,但是也存在系統(tǒng)精度不高(一般低于在0.5~1%)、維護量大等問題;而靜態(tài)稱重方法,雖然大大提高了系統(tǒng)測量精度(可達0.1%,甚至更高),但是只能滿足間斷式的批量給(配)料應用,不能最大程度地滿足現(xiàn)代流程工業(yè)的高效率高產(chǎn)出要求,何況有些工業(yè)應用本身要求連續(xù)給(配)料,不允許存在間斷。
而失重秤的出現(xiàn),正好兼?zhèn)淞诉@兩者的優(yōu)點,彌補了它們的缺點。它的主要優(yōu)點有:
?系統(tǒng)精度高
失重秤工作時,料倉的測量實際在靜態(tài)下完成的,而且是在上料和下料后各(一?)測量一次,根據(jù)兩個工作狀態(tài)測得兩個重量差值算出流量。差值與流量給定值誤差還可在下一個周期內(nèi)進行補償,并且這兩個重量測量時間在幾分鐘內(nèi)完成,不存在傳感器零點漂移和溫度漂移等影響。因此可獲得相當高的計量精度,系統(tǒng)計量精度可達到0.5%,甚至0.2%,。
?全封閉不銹鋼結(jié)構(gòu),適合各種惡劣現(xiàn)場。
設(shè)備系統(tǒng)全部為鋼質(zhì)(西門子失重秤一般采用不銹鋼),適用環(huán)境條件較差的場合,并且具有堅固耐用、維護量小、不怕高溫物料等特點。
很多工礦企業(yè)是耗電大戶,因此如何節(jié)約能源,也是一個很重要的課題。由于失重秤采用了全封閉結(jié)構(gòu),配料過程中不產(chǎn)生粉塵,省去除塵裝置,結(jié)構(gòu)簡單,無須配皮帶秤等配套,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。
?免維護,標定簡單
由于失重秤是通過測量重量差值來計算流量的物料測量方式,根本不存在諸如皮帶秤等動態(tài)秤中存在零點漂移(皮帶跑偏、傳感器移位、物料沖擊振動皮帶打滑、皮帶粘料等影響造成)、物料粘附、秤體機械結(jié)構(gòu)變形等因素的影響,而能保證長期穩(wěn)定的系統(tǒng)測量精度,基本不需要維護和大量的標定工作。
根據(jù)其測量原理,它不僅可以進行實物標定,而且可以在生產(chǎn)運行中進行在線標定。即根據(jù)計量斗內(nèi)物料的上、下限重量之差和失重秤流量顯示值比較計算準確度,這種標定方式具有簡單、方便的特點,省錢省力。
三、全集成設(shè)計理念
全集成自動化技術(shù)(TotallyIntegratedAutomation)是西門子自動化系統(tǒng)技術(shù)與產(chǎn)品的核心思想與主導理念。TIA集高度的集成統(tǒng)一性和前所未有的開放性于一身,標準化的網(wǎng)絡體系結(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)實現(xiàn)了橫向和縱向的信息集成;領(lǐng)先的通訊標準,基于組件的自動化技術(shù)(CBA)與IT集成,使TIA對全球自動化市場的產(chǎn)品和服務范圍真正開放。
1996年.西門子自動化與驅(qū)動集團提出“全集成自動化”TIA的概念系統(tǒng)結(jié)構(gòu)(如圖3所示)。這一嶄新概念革命性地囊括了“制造”與“過程”領(lǐng)域的眾多知識與經(jīng)驗,為生產(chǎn)線提供了一種優(yōu)秀的解決方案。對用戶而言,在整個生產(chǎn)過程的生命周期中,以S7系列PLC為核心的TIA技術(shù)有助于企業(yè)實現(xiàn)生產(chǎn)力的最大化。從最初的規(guī)劃與設(shè)計,工程的實施,到安裝與調(diào)試,運行與維護,以至于系統(tǒng)升級改造,TIA使企業(yè)在整個生命周期中獲得最高的生產(chǎn)力和產(chǎn)品質(zhì)量,并顯著降低項目成本。此外,TIA還能大大縮短產(chǎn)品上市和系統(tǒng)投入運行的時間,從而全面增強企業(yè)核心競爭力。
由于稱重系統(tǒng)相對結(jié)構(gòu)比較復雜,維護量比較大,長期以來技術(shù)領(lǐng)先的稱重技術(shù)廠家一直在考慮如何設(shè)計一種既能減少成本,簡化稱重系統(tǒng)結(jié)構(gòu),又能提高稱重系統(tǒng)整體性能的解決方案?;赥IA的設(shè)計理念,西門子公司設(shè)計推出了以SIMATICS7為核心的西門子SIWAREX稱重方案,無疑是一種滿足新要求的一種可行的解決方案。
圖3:西門子全集成控制結(jié)構(gòu)示意圖
如前所述,失重秤的配料過程分喂料和卸料兩個階段,控制部分比較復雜。失重秤的配料精度主要由稱量精度和配料速度來決定的,這兩個參量是兩個相互矛盾的控制量,要提高稱量精度,希望秤體越穩(wěn)定越好,即喂料(或卸料)速度越慢越好,但勢必增加配料時間,效率低;反之,如果喂料(或卸料)速度過快,秤體振動大,精度很難保證。
因此,采用合適的控制系統(tǒng)是保證失重秤配料精度的關(guān)鍵因素,這個控制系統(tǒng)既要保證控制系統(tǒng)和設(shè)備部分完美的結(jié)合起來,實現(xiàn)同步工作,也要保證好的實時性、穩(wěn)定性及可靠性,以保證秤體部分和控制部分之間能夠順暢地“溝通”。
SIWAREXFTC(靈活的連續(xù)稱重技術(shù))是一種高精度、高速的稱重控制模塊,直接集成于西門子PLC控制系統(tǒng),可用于失重式給料設(shè)備的稱重控制應用。
在生產(chǎn)過程中,給料流量的精確控制對保證產(chǎn)品質(zhì)量起到了重要的作用。西門子SWAREXFTC稱重模塊可以精確的控制生產(chǎn)過程中粉末、顆粒、片狀、條狀和塊狀固體物料的給料流量。
圖4:SIWAREX FTC和S7控制器組成的控制系統(tǒng)
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