自動(dòng)配料控制稱重系統(tǒng)
自動(dòng)配料控制稱重系統(tǒng) 目前企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程基本為：粉料采用人工稱料用行車或叉車人工運(yùn)料、手工填料的方式，液料采用稱重計(jì)量，人工泵送料，反應(yīng)釜一般采用手動(dòng)變頻啟動(dòng)方式、水計(jì)量采用就地顯示流量計(jì)，需要人工看數(shù)手動(dòng)控制開(kāi)關(guān)，從以上看出企業(yè)目前基本沒(méi)有自動(dòng)計(jì)量及傳輸控制設(shè)備。
1、粉體配料系統(tǒng)現(xiàn)存問(wèn)題
（1）、人工上料，勞動(dòng)強(qiáng)度大，速度慢；
（2）、液體原料采用桶裝稱重計(jì)量或流量計(jì)顯示，桶內(nèi)殘留和流量計(jì)顯示誤差，造成計(jì)量精度差。
（3）、整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程采用人工手動(dòng)控制，勞動(dòng)強(qiáng)度大，差錯(cuò)率高，廢品率高，致使產(chǎn)品質(zhì)量控制困難大、生產(chǎn)效率低。
（4）、為了適應(yīng)產(chǎn)品規(guī)模化、高質(zhì)量生產(chǎn)的需要，系統(tǒng)的布局、控制模式、管理軟件系統(tǒng)均需要有重新設(shè)計(jì)、實(shí)施。
自動(dòng)配料控制稱重系統(tǒng)
2、用戶需求分析
（1）、產(chǎn)品規(guī)模生產(chǎn)要求系統(tǒng)具有更大的產(chǎn)能、更高的穩(wěn)定性；
（2）、降低人工上料勞動(dòng)強(qiáng)度、提高計(jì)量精度；
（3）、固體及液體物料均應(yīng)自動(dòng)上料、自動(dòng)計(jì)量；
（4）、每次生產(chǎn)的不同配方（原料配比）均可在電腦上進(jìn)行操作；
（5）、生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。
二、粉體配料系統(tǒng)本方案自動(dòng)上料配料系統(tǒng)組成
生產(chǎn)線配料主要完成水和4中液料的配料混合。計(jì)量罐單獨(dú)設(shè)置，液體原料分開(kāi)計(jì)量加料，現(xiàn)場(chǎng)3排攪拌釜分別為1排3個(gè)攪拌罐、2 排3個(gè)攪拌罐、3排5個(gè)攪拌罐。
1、原料罐四個(gè)，分別盛放四種不同的液體原料；水料罐1個(gè)，用于暫存水，預(yù)留用水量。現(xiàn)場(chǎng)分別在3排攪拌罐的上部設(shè)置5T原料計(jì)量罐1臺(tái)，15T水計(jì)量罐1臺(tái)；
2、每個(gè)原料罐底部都安裝有送料管道（管道口徑DN65），分別由自動(dòng)閥門(mén)和手動(dòng)閥門(mén)控制開(kāi)關(guān)，每種液料的自動(dòng)閥門(mén)安裝在靠近管道出口位置，由送料泵負(fù)責(zé)將料通過(guò)管道打到計(jì)量罐，送料泵兩端預(yù)留回流管及回流閥（回流管口徑與主管道相同），在計(jì)量罐進(jìn)料口處的安裝自動(dòng)閥門(mén)，實(shí)現(xiàn)物料的快投和慢投料控制；
3、液料或水通過(guò)管道可直接加進(jìn)計(jì)量罐，計(jì)量罐的四個(gè)支撐底腳與支撐架基礎(chǔ)之間各安裝一只稱重壓力傳感器模塊，負(fù)責(zé)計(jì)量進(jìn)入計(jì)量罐的物料重量，支撐架基礎(chǔ)需做水平調(diào)試；
4、 液體原料計(jì)量完畢通過(guò)計(jì)量罐底部的的自動(dòng)分流裝置，分別自動(dòng)加到相應(yīng)的攪拌罐中。自動(dòng)分流裝置結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖一）：在計(jì)量罐的總卸料閥后水平安裝到各個(gè)攪拌釜的分料自動(dòng)閥門(mén)，把各個(gè)分料自動(dòng)閥門(mén)的前端進(jìn)料管用管道聯(lián)通，這樣可以保證卸料后基本無(wú)存料，到各個(gè)攪拌釜的卸料管道水和液料管道可以合并一條管道，以減少管道用料成本；
5、攪拌好的成品通過(guò)反應(yīng)釜底部的管道泵送至成品罐，由自動(dòng)閥門(mén)和泵控制；
6、全部配料數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)于控制中心的工控機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)；
7、全部配料過(guò)程均由組態(tài)軟件實(shí)施監(jiān)控，通過(guò)控制界面實(shí)施過(guò)程操作，生產(chǎn)數(shù)據(jù)適時(shí)存儲(chǔ)到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，以完成對(duì)各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和分析，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)原料進(jìn)存用料管理、成品管理、人員管理、合同管理等各項(xiàng)功能。
三、粉體配料系統(tǒng)控制方案
1、在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置一個(gè)集中控制操作臺(tái)，動(dòng)態(tài)稱重計(jì)量?jī)x表安裝在操作臺(tái)上，安裝在六個(gè)計(jì)量罐支撐腿下部的稱重傳感器數(shù)據(jù)線與動(dòng)態(tài)計(jì)量?jī)x表相連，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)由計(jì)量?jī)x表經(jīng)通信線上傳給控制中心的工控機(jī)，配方及控制命令由控制中心的工控機(jī)經(jīng)通信線下傳給儀表及PLC控制器；
2、操作臺(tái)內(nèi)部安裝西門(mén)子S系列PLC可編程控制器及繼電器等，負(fù)責(zé)控制各自動(dòng)閥門(mén)和泵的啟停；
3、計(jì)量?jī)x表在PLC的控制下啟動(dòng)，在不同計(jì)量階段輸出不同的信號(hào)（快投、慢投、卸料等）給PLC，由PLC對(duì)外部設(shè)備直接控制；
4、操作臺(tái)上安裝按鈕開(kāi)關(guān)等，可實(shí)現(xiàn)上述各部分的手動(dòng)控制；
5、在現(xiàn)場(chǎng)操作處和集中控制操作臺(tái)上均設(shè)有急停按鈕，兩個(gè)急停按鈕系串聯(lián)關(guān)系，用于緊急情況的應(yīng)急斷電處理；
6、攪拌罐設(shè)攪拌電機(jī)，由變頻器控制。
四、自動(dòng)配料灌裝計(jì)量系統(tǒng)控制部分
控制系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)配料計(jì)量過(guò)程全部自動(dòng)控制，包括各閥門(mén)、泵、電機(jī)、變頻器、計(jì)量?jī)x表的啟動(dòng)、停止，信號(hào)的傳輸、數(shù)據(jù)的記錄、報(bào)表的處理和打印等。
五、粉體配料系統(tǒng)描述
1、粉體配料系統(tǒng)控制系統(tǒng)特點(diǎn)
（1）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制邏輯清楚；
（2）、采用控制領(lǐng)域內(nèi)的主流產(chǎn)品（如研華工控機(jī)、西門(mén)子或歐姆龍PLC、施奈德電器件等），可靠性、穩(wěn)定性好；
（3）、采用我公司獨(dú)有的連續(xù)計(jì)量技術(shù)，效率快、精度高；
（4）、操作臺(tái)集中操作、集中控制，全部?jī)x表一目了然，便于監(jiān)控和操作，增加了安全性、可靠性，降低了操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使操作員不必奔波于各分散的計(jì)量?jī)x表之間；
（5）、操作臺(tái)與控制柜的距離近，控制信號(hào)傳遞距離短、可靠性強(qiáng)；
（6）、具有強(qiáng)大的軟件功能，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)、直觀監(jiān)控，各種配方管理，物料缺料提醒、異常情況報(bào)警等各種功能。
2、 控制流程描述
（1）、生產(chǎn)啟動(dòng)
操作臺(tái)上設(shè)有各工藝環(huán)節(jié)的手動(dòng)操控按鈕及指示燈，以及啟動(dòng)按鈕等。用戶可在操作臺(tái)面板上按動(dòng)按鈕或直接用鼠標(biāo)點(diǎn)擊電腦屏幕上的啟動(dòng)按鈕，即可以手動(dòng)或自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的生產(chǎn)線開(kāi)始生產(chǎn)。
（2）、配方管理
每次生產(chǎn)前可以設(shè)置輸入本次配料的配方，按比例分配所需原料數(shù)量（也可采用缺省方式，即仍然使用上一次的配方）。給自動(dòng)上料提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
（3）、生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)態(tài)計(jì)量
在生產(chǎn)啟動(dòng)的同時(shí)，PLC就將動(dòng)態(tài)計(jì)量啟動(dòng)信號(hào)發(fā)給稱重計(jì)量?jī)x表，儀表即開(kāi)始對(duì)各環(huán)節(jié)的重量進(jìn)行采集、顯示，并在不同的重量階段采用快投料和慢投料策略，以兼顧提高效率和計(jì)量精度。在到達(dá)目標(biāo)值時(shí)，輸出停止計(jì)量信號(hào)，由PLC控制關(guān)閉相關(guān)閥門(mén)、泵等。同時(shí)完成卸料到反應(yīng)釜的動(dòng)作，計(jì)量?jī)x表自動(dòng)清零去皮。
（4）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
本次配料結(jié)束時(shí)，由上位機(jī)（電腦）對(duì)本次實(shí)際數(shù)據(jù)做存儲(chǔ)，并可按要求做一定的精度分析，生成各類報(bào)表，用于生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、管理。
（5）、報(bào)表打印
可根據(jù)用戶需求，在線或離線打印各種所需報(bào)表，如當(dāng)成品日產(chǎn)量、原料消耗，原料庫(kù)存，成品庫(kù)存等等。
3、粉體配料系統(tǒng)配料計(jì)量過(guò)程
動(dòng)態(tài)計(jì)量?jī)x表采用的是動(dòng)態(tài)計(jì)量精度控制方式。在停止或暫停狀態(tài)下，外部運(yùn)行輸入信號(hào)有效時(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)配料過(guò)程。
按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)儀表啟動(dòng)，稱重儀表清零。然后給原料1（1#料）快投料和慢投料有效信號(hào)，系統(tǒng)打開(kāi)閥門(mén)啟動(dòng)料泵，開(kāi)始1#料的快速加料過(guò)程（即同時(shí)打開(kāi)兩個(gè)進(jìn)料閥門(mén)），同時(shí)儀表啟動(dòng)隨時(shí)跟蹤讀取稱重傳感器信號(hào)，當(dāng)重量接近達(dá)到預(yù)設(shè)的大投值時(shí)，儀表將關(guān)閉快投料信號(hào)，使系統(tǒng)進(jìn)入1#料慢加料過(guò)程（關(guān)閉一個(gè)閥門(mén)），同時(shí)儀表繼續(xù)隨時(shí)跟蹤讀取稱重傳感器信號(hào)，儀表將判別料斗重量是否大于等于1#料目標(biāo)值—1#料落差值。如果大于等于則儀表關(guān)閉小投信號(hào)，停止加料過(guò)程（全部閥門(mén)及上料電機(jī)關(guān)閉），本次計(jì)量結(jié)束。如果需要在同一個(gè)計(jì)量罐內(nèi)累計(jì)加量計(jì)量則開(kāi)始第二種物料的加料，此時(shí)儀表首先清零顯示輸出M2（2#料），快投料和慢投料有效，其過(guò)程同上。否則開(kāi)始卸料到反應(yīng)釜。
依次完成2#、3#料的加料過(guò)程后，儀表將分別顯示料斗中四種物料的重量，儀表輸出卸料信號(hào)，系統(tǒng)開(kāi)始卸料過(guò)程，當(dāng)料斗中的重量等于或小于所設(shè)定的零區(qū)范圍時(shí)，儀表關(guān)閉卸料信號(hào)，同時(shí)回到停止?fàn)顟B(tài)（運(yùn)行輸出無(wú)效，暫停輸出無(wú)效）。完成一次配料過(guò)程。
其中物料的落差初始值是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的，隨后在計(jì)量的過(guò)程中落差值根據(jù)實(shí)際測(cè)量值采用自學(xué)習(xí)的方式，逐次逼近目標(biāo)值，使誤差越來(lái)越小。
4、粉體配料系統(tǒng)管道閥門(mén)工作管理
在配料系統(tǒng)啟動(dòng)后，系統(tǒng)PLC自動(dòng)控制順序開(kāi)啟各原料氣動(dòng)閥及稱重上料閥，同時(shí)啟動(dòng)上料電機(jī)，加料結(jié)束自動(dòng)關(guān)閉上料閥門(mén)及電機(jī)，開(kāi)啟卸料閥及攪拌電機(jī)，原料開(kāi)始卸料，反應(yīng)釜開(kāi)始攪拌，反應(yīng)釜攪拌結(jié)束，系統(tǒng)開(kāi)啟反應(yīng)釜卸料閥門(mén)和卸料電機(jī)，把成品料輸送到成品罐，本次配料結(jié)束。灌裝工人可以啟動(dòng)灌裝機(jī)，進(jìn)行裝桶工序操作。配料過(guò)程也可以由操作員按照工藝要求手動(dòng)順序按動(dòng)操作臺(tái)上的閥門(mén)、電機(jī)按鈕，進(jìn)行手動(dòng)配料過(guò)程操作。
5、原料罐存料管理（備選）
原料罐上可以安裝靜態(tài)液位計(jì)（如雷達(dá)液位計(jì)、超聲波液位計(jì)、浮子液位計(jì)、壓力液位計(jì)等），隨時(shí)檢測(cè)液位變化，控制系統(tǒng)適時(shí)跟蹤采集液位高度數(shù)據(jù)，并測(cè)量計(jì)算出原料存量、進(jìn)料量、出料量等，生成數(shù)據(jù)報(bào)表，便于進(jìn)行原料庫(kù)存耗用等管理。
6、 控制系統(tǒng)特點(diǎn)
（1）、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制邏輯清楚；
（2）、采用控制領(lǐng)域內(nèi)的主流產(chǎn)品（如研華工控機(jī)、西門(mén)子或歐姆龍PLC、施奈德電器件等），可靠性、穩(wěn)定性好；
（3）、采用我公司獨(dú)有的連續(xù)計(jì)量技術(shù)，效率快、精度高；
（4）、操作臺(tái)集中操作、集中控制，全部?jī)x表一目了然，便于監(jiān)控和操作，增加了安全性、可靠性，降低了操作員的勞動(dòng)強(qiáng)度，使操作員不必奔波于各分散的計(jì)量?jī)x表之間；
（5）、操作臺(tái)與控制柜的距離近，控制信號(hào)傳遞距離短、可靠性強(qiáng)；
（6）、具有強(qiáng)大的軟件功能，可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)、直觀監(jiān)控，各種配方管理，物料缺料提醒、異常情況報(bào)警等各種功能。
7、粉體配料系統(tǒng)控制流程描述
（1）、生產(chǎn)啟動(dòng)
操作臺(tái)上設(shè)有各工藝環(huán)節(jié)的手動(dòng)操控按鈕及指示燈，以及啟動(dòng)按鈕等。用戶可在操作臺(tái)面板上按動(dòng)按鈕或直接用鼠標(biāo)點(diǎn)擊電腦屏幕上的啟動(dòng)按鈕，即可以手動(dòng)或自動(dòng)啟動(dòng)相應(yīng)的生產(chǎn)線開(kāi)始生產(chǎn)。
（2）、配方管理
每次生產(chǎn)前可以設(shè)置輸入本次配料的配方，按比例分配所需原料數(shù)量（也可采用缺省方式，即仍然使用上一次的配方）。給自動(dòng)上料提供數(shù)據(jù)依據(jù)。
（3）、生產(chǎn)過(guò)程動(dòng)態(tài)計(jì)量
在生產(chǎn)啟動(dòng)的同時(shí)，PLC就將動(dòng)態(tài)計(jì)量啟動(dòng)信號(hào)發(fā)給稱重計(jì)量?jī)x表，儀表即開(kāi)始對(duì)各環(huán)節(jié)的重量進(jìn)行采集、顯示，并在不同的重量階段采用快投料和慢投料策略，以兼顧提高效率和計(jì)量精度。在到達(dá)目標(biāo)值時(shí)，輸出停止計(jì)量信號(hào)，由PLC控制關(guān)閉相關(guān)閥門(mén)、泵等。同時(shí)完成卸料到反應(yīng)釜的動(dòng)作，計(jì)量?jī)x表自動(dòng)清零去皮。
（4）、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
本次配料結(jié)束時(shí)，由上位機(jī)（電腦）對(duì)本次實(shí)際數(shù)據(jù)做存儲(chǔ)，并可按要求做一定的精度分析，生成各類報(bào)表，用于生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、管理。
（5）、報(bào)表打印
可根據(jù)用戶需求，在線或離線打印各種所需報(bào)表，如當(dāng)成品日產(chǎn)量、原料消耗，原料庫(kù)存，成品庫(kù)存等等。
8、配料計(jì)量過(guò)程
動(dòng)態(tài)計(jì)量?jī)x表采用的是動(dòng)態(tài)計(jì)量精度控制方式。在停止或暫停狀態(tài)下，外部運(yùn)行輸入信號(hào)有效時(shí)，啟動(dòng)自動(dòng)配料過(guò)程。
按下啟動(dòng)按鈕，系統(tǒng)儀表啟動(dòng)，稱重儀表清零。然后給原料1（1#料）快投料和慢投料有效信號(hào)，系統(tǒng)打開(kāi)閥門(mén)啟動(dòng)料泵，開(kāi)始1#料的快速加料過(guò)程（即同時(shí)打開(kāi)兩個(gè)進(jìn)料閥門(mén)），同時(shí)儀表啟動(dòng)隨時(shí)跟蹤讀取稱重傳感器信號(hào)，當(dāng)重量接近達(dá)到預(yù)設(shè)的大投值時(shí)，儀表將關(guān)閉快投料信號(hào)，使系統(tǒng)進(jìn)入1#料慢加料過(guò)程（關(guān)閉一個(gè)閥門(mén)），同時(shí)儀表繼續(xù)隨時(shí)跟蹤讀取稱重傳感器信號(hào)，儀表將判別料斗重量是否大于等于1#料目標(biāo)值—1#料落差值。如果大于等于則儀表關(guān)閉小投信號(hào)，停止加料過(guò)程（全部閥門(mén)及上料電機(jī)關(guān)閉），本次計(jì)量結(jié)束。如果需要在同一個(gè)計(jì)量罐內(nèi)累計(jì)加量計(jì)量則開(kāi)始第二種物料的加料，此時(shí)儀表首先清零顯示輸出M2（2#料），快投料和慢投料有效，其過(guò)程同上。否則開(kāi)始卸料到反應(yīng)釜。
依次完成2#、3#料的加料過(guò)程后，儀表將分別顯示料斗中四種物料的重量，儀表輸出卸料信號(hào)，系統(tǒng)開(kāi)始卸料過(guò)程，當(dāng)料斗中的重量等于或小于所設(shè)定的零區(qū)范圍時(shí)，儀表關(guān)閉卸料信號(hào)，同時(shí)回到停止?fàn)顟B(tài)（運(yùn)行輸出無(wú)效，暫停輸出無(wú)效）。完成一次配料過(guò)程。
其中物料的落差初始值是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的，隨后在計(jì)量的過(guò)程中落差值根據(jù)實(shí)際測(cè)量值采用自學(xué)習(xí)的方式，逐次逼近目標(biāo)值，使誤差越來(lái)越小。
9、粉體配料系統(tǒng)管道閥門(mén)工作管理
在配料系統(tǒng)啟動(dòng)后，系統(tǒng)PLC自動(dòng)控制順序開(kāi)啟各原料氣動(dòng)閥及稱重上料閥，同時(shí)啟動(dòng)上料電機(jī)，加料結(jié)束自動(dòng)關(guān)閉上料閥門(mén)及電機(jī)，開(kāi)啟卸料閥及攪拌電機(jī)，原料開(kāi)始卸料，反應(yīng)釜開(kāi)始攪拌，反應(yīng)釜攪拌結(jié)束，系統(tǒng)開(kāi)啟反應(yīng)釜卸料閥門(mén)和卸料電機(jī)，把成品料輸送到成品罐，本次配料結(jié)束。灌裝工人可以啟動(dòng)灌裝機(jī)，進(jìn)行裝桶工序操作。配料過(guò)程也可以由操作員按照工藝要求手動(dòng)順序按動(dòng)操作臺(tái)上的閥門(mén)、電機(jī)按鈕，進(jìn)行手動(dòng)配料過(guò)程操作。
10、原料罐存料管理（備選）
原料罐上可以安裝靜態(tài)液位計(jì)（如雷達(dá)液位計(jì)、超聲波液位計(jì)、浮子液位計(jì)、壓力液位計(jì)等），隨時(shí)檢測(cè)液位變化，控制系統(tǒng)適時(shí)跟蹤采集液位高度數(shù)據(jù)，并測(cè)量計(jì)算出原料存量、進(jìn)料量、出料量等，生成數(shù)據(jù)報(bào)表，便于進(jìn)行原料庫(kù)存耗用等管理。
粉體配料系統(tǒng)性能特點(diǎn)：
˙系統(tǒng)可靠，適用性強(qiáng)，稱量精度高，自動(dòng)化精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，便于管理。
˙電子式稱重顯示設(shè)計(jì)，計(jì)量精度高，校正、保養(yǎng)容易
˙專業(yè)的物料處理能力，配合用戶計(jì)量原料之特性，使用各類型供料機(jī)及進(jìn)出料閥門(mén)
˙友好的人機(jī)接口界面，可銜接各類型控制器，執(zhí)行定量計(jì)量或配料之流程控制
˙多種控制模式選擇，可采用PLC、人機(jī)介面、單片機(jī)、工控機(jī)等型式進(jìn)行控制
˙豐富的系統(tǒng)集成經(jīng)驗(yàn)，各種周邊配備均可依用戶需求規(guī)劃設(shè)計(jì)
˙合理的現(xiàn)場(chǎng)布局設(shè)計(jì)，可根據(jù)用戶生產(chǎn)量及車間環(huán)境進(jìn)行配置
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