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技术论坛  全集成配料系统应用
全集成配料系统应用2020-03-16
摘要:文章介绍了配料系统的工作原理、系统组成和特点,简单描述了全集成控制的理念,以及基于全集成理念的技术、配料系统方案及应用。
一、前言
在塑胶、化工、冶金、制药、水泥等过程工业中,原料的配料系统是流程工业的关键环节,它能直接影响到生产的产品质量、效率、能耗等指标。近年来,随着过程工业级控制系统的不断发展,对现场设备提出了新的要求:不仅要求现场设备能实现精确的计量功能,而且还要满足高效率高强度实时性强的连续生产要求,;不仅提供要满足7/24的高可靠工作要求,而且还要具备很低的维护量,甚至免维护的特点;不仅要减少故障率,而且还要实现节能的效果。
相对于电子皮带秤、称重式给料机、螺旋给料机、冲板流量计、圆盘给料机等计量、配料设备而言,配料系统近年来得到越来越多的关注,它在上世纪80年代末被引入到中国后,其在计量、配料方面的优越性,已得到广泛的认可。
二、基本原理、配料系统组成和特点
配料系统用于各工业领域的一种连续称重计量设备。结合了动态称重和静态称重不同的优点,逐步替代皮带秤、螺旋秤等连续称重设备,被应用到越来越多的工业领域中。
2.1基本原理和系统组成
将称量斗及给料机构作为整个秤体,通过仪表或上位机不停地对秤体进行重量信号的采样,计算出重量在单位时间的变化比率作为瞬时流量,再通过各种软硬件的滤波技术处理,得出可以作为控制对象的“实际流量”。
计量配料系统的基本组成可分为设备系统和控制部分两大部分。
设备部分主要由计量斗、喂料给料机、卸料给料机、悬吊装置组成。控制部分主要由称重传感器、信号放大器、输入输出接口、主机(上位机)等组成(如图1)。
配料系统的配料过程分为喂料和卸料两个阶段,配料开始后,首先启动喂料给料机,由控制器对计量斗物料重量进行检测、采样,当计量斗物料重量达到配料设定的上限值时,停止喂料。同时,控制器对计量斗物料重量进行检测、采样,当计量斗物料重量(喂料量)达到配料设定的上限值时,停止喂料。在卸料阶段,控制器启动卸料给料机,将计量斗中的物料卸到下一级输料设备送走。卸料时,控制器对计量斗物料重量进行检测、采样,当计量斗物料重量达到配料设定的下限值时,重新向计量斗喂料。但在第二个喂料阶段开始后,卸料给料机仍不停顿继续卸料。
配料系统连续对整个给料系统包括计量斗、给料机构进行称重,相当于一台静态秤;同时通过变频调速来控制给料机构的卸料流量。
配料系统计量斗内每单位时间内物料重量的减少Δd/Δt对应配料系统的给料流量。配料系统控制器将dv/dt与预设的给料流量进行比较,并通过调节给料机的速度来自动修正,因此可以保持精确的给料流量。
当计量斗内的物料重量低于预设值,称重配料系统控制模块将锁定给料机速度,保持下料机构以容积方式给料,同时打开加料阀进行快速加料。当计量斗内物料重量达到高位预设值,加料阀自动关闭。同时配料系统控制器自动将下料机构切换到称重方式加料。
2.2技术特点
从工作原理和结构来看,自动配料系统兼具静态秤和动态秤的特点。
对于传统的动态称重计量方法,比如:皮带秤、冲板流量计、螺旋秤等,虽然具有连续称量、实现工艺高效率工作的特点,但是也存在系统精度不高(一般低于在0.5~1%)、维护量大等问题;而静态称重方法,虽然大大提高了系统测量精度(可达0.1%,甚至更高),但是只能满足间断式的批量给(配)料应用,不能最大程度地满足现代流程工业的高效率高产出要求,何况有些工业应用本身要求连续给(配)料,不允许存在间断。
而配料系统的出现,正好兼备了这两者的优点,弥补了它们的缺点。它的主要优点有:
Ø系统精度高
配料系统工作时,料仓的测量实际在静态下完成的,而且是在上料和下料后各(一?)测量一次,根据两个工作状态测得两个重量差值算出流量。差值与流量给定值误差还可在下一个周期内进行补偿,并且这两个重量测量时间在几分钟内完成,不存在传感器零点漂移和温度漂移等影响。因此可获得相当高的计量精度,系统计量精度可达到0.5%,甚至0.2%,。
Ø全封闭不锈钢结构,适合各种恶劣现场。
设备系统全部为钢质(配料系统一般采用不锈钢),适用环境条件较差的场合,并且具有坚固耐用、维护量小、不怕高温物料等特点。
很多工矿企业是耗电大户,因此如何节约能源,也是一个很重要的课题。由于配料系统采用了全封闭结构,配料过程中不产生粉尘,省去除尘装置,结构简单,无须配皮带秤等配套,既节省了设备投资,又节约了电能,提高了生产效率。
Ø免维护,标定简单
由于配料系统是通过测量重量差值来计算流量的物料测量方式,根本不存在诸如皮带秤等动态秤中存在零点漂移(皮带跑偏、传感器移位、物料冲击振动皮带打滑、皮带粘料等影响造成)、物料粘附、秤体机械结构变形等因素的影响,而能保证长期稳定的系统测量精度,基本不需要维护和大量的标定工作。
根据其测量原理,它不仅可以进行实物标定,而且可以在生产运行中进行在线标定。即根据计量斗内物料的上、下限重量之差和配料系统流量显示值比较计算准确度,这种标定方式具有简单、方便的特点,省钱省力。
三、全集成设计理念
全集成自动化技术是自动化配料系统技术与产品的核心思想与主导理念。TIA集高度的集成统一性和前所未有的开放性于一身,标准化的网络体系结构,统一的编程组态环境和高度统一的数据集成,使TIA为企业实现了横向和纵向的信息集成;领先的通讯标准,基于组件的自动化技术(CBA)与IT集成,使TIA对全球自动化市场的产品和服务范围真正开放。
 
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