西门子SIWAREX MS电子称重在化工原料称重中的应用

• 关键词：s7-200,编码器,电机,流量计
• 作者：西门子称重事业部
• 摘要：本文主要利用西门子PLC与SIWAREX MS电子称重模块的兼容性，来完成化工粉体的特殊物理特性的称重工艺要求。

摘要：本文主要利用西门子PLC与SIWAREX MS电子称重模块的兼容性，来完成化工粉体的特殊物理特性的称重工艺要求。
关键字：静态称重，SIWAREX MS模块，可编程技术，抗干扰，性价比高
Abstract: This paper introduces that how to weigh the special chemical powder based on the compatibility of SIEMENS PLC and SIWAREX MS weighing module.
Key Words: Static Weighing, SIWAREX MS Module, Programming Technology, Anti-jamming, High function-price ratio
一、 项目背景
　　中石化上海石油化工股份有限公司腈纶事业部，是目前国内规模最大的腈纶专业生产企业，占地面积25.45公顷。事业部现有三大腈纶纤维生产装置：南腈纶装置、北腈纶装置和金阳腈纶装置。主要产品有腈纶纤维和腈纶毛条两大类。
此项目测量物料性质以及工艺要求如下：
　　1） 输送物料为聚丙烯晴，实物如图1。
　　2） 颗粒直径在20-30um。
　　3） 含水率在45%-55%。
　　4） 计量设备的前一道是离心机设备，离心机的出料过程是16分钟/次，每次出料为54kg，投入下方计量罐中，共向计量罐内投5次物料约有270kg。
　　5） 秤重罐在向下方的反应釜内加物料，等添加物料达到250公斤时，秤重罐关闭停止加料，进入下一循环。
　　6） 250kg物料要求在30分钟内匀速下料，计量精度在�1%.
 

　　图1 聚丙烯晴介质
　　由于分体物料的物理特性的不同对分体计量的称重影响很大，因此不同的物料计量控制的方式方法，以及控制系统的硬件配置差别也很大。对于比重大或比重过小、含水率高、流动性差、易结块的粉体物料很难精确称重。
　　针对客户提供的实物聚丙烯晴，分析得出该物料是易挂壁、易搭桥、流动性差的特性。为此我们在计量罐内加搅拌电机，解决搭桥和挂壁问题，用星型转阀实现匀速下料。由于有二个电机在计量罐上，对计量精度提出了难点。
二、 控制系统构成
　　硬件组成主要由西门子CPU224XP和SIWAREX MS电子称重模块组成，计量罐620L有三个称重模块支撑。模块通过接线盒并联接入SIWAREX MS电子称重模块。控制通过TP 177A屏幕显示计量过程，硬件组成原理图如图2。

 
　　图2 硬件组成原理图
    　触摸屏计量显示操作界面如图3。  

　　图3 触摸屏计量显示操作界面
　　当对计量罐标定好后，设备运行首先用增量法对离心机从计量罐上方加料进行计量跟踪。离心机四次加料后或罐内物料大于250kg时。计量设备向离心机发出禁止出料信号，同时处于放料等待状态随时可以接受指令进行放料。开始放料又用减量法计量，并且要均速在30分钟内放完料。放完料后可将该次称重数据与时间进行保存。
三、 控制系统完成的功能
1、 SIWATOOL MS软件校称
   　 针对SIWAREX MS电子称重模块的校称软件SIWATOOL MS使用非常方便，操作可以独立于SIMATIC S7-200自动化系统的调试。通过RS232接口与PC机Com口相连，在校称界面中，输入标准砝码的重量后，发送至SIWAREX MS电子称重模块中，然后在空秤的时候，点击“零点有效”按钮，放上50KG的标准重量砝码后，点击“砝码重量有效”后，即可瞬间完成校称工作。SIWATOOL校称软件界面如图4。

 
图4  SIWATOOL MS校称软件界面
2、 设定低通滤波频率
   　 在联机调试时可以根据二个电机运行时的震动情况，来调整滤波频率，使其在最大条件下限制数据的震荡跳动，又不会产生数据过于滞后影响精度产生超差。在动态过程中调试非常便于在监控中调整，较为直观。如图4中的“Limit Frequence”值，设定范围从0.05Hz到5Hz之间的7个可选频率范围。真正从控制应用角度出发，灵活解决了两个电机震动带来的影响。
3、PLC可编程称重功能
   　 PLC程序可以调用西门子提供的现成子程序，这样节省许多编写称重程序的时间，只需调用子程序的几个变量就可以了，例如：去皮、标零、显示皮重等。如图5 SIWAREX MS称重主程序，整个程序可视化，方便操作。
 

　　图5 SIWAREX MS主程序
    　校称工作也可以通过TP177 A触摸屏来完成。而无须使用SIWATOOL MS专用软件，实现瞬间校称，如图6触摸屏校称界面
 

　　图6 触摸屏校称界面
4、 SIWAREX MS电子称重模块的特性
    　SIWAREX MS 是一种多用途称重模块，适用于所有简单称重与测力应用。紧凑的模块化设计易于安装在SIMATIC S7-200系统中。SIWAREX MS模块直接在S7-200 CPU中存取设置和称重数据，与PLC数据传送不需要外加其它通讯接口。
　　SIWAREX MS模块还具有以下优点：
　　1） 使用STEP 7-Micro/WIN软件包进行统一设计 ，与S7-200完全兼容
　　2） 测量精度0.05%，分辨率达65000，可小数点后显示三位或4位小数
　　3） 使用“快速启动”软件包可快速启动和运行称重功能
　　4） 具有丰富的自诊断功能
　　5） 具有理论标定功能，无需校验砝码
　　6） 更换称重模块无需重新校准，所有传感器的标定数据已存储在CPU中
　　7） 通过SIWATOOL MS 软件方便的进行设置和校正称重模块，即使没有PLC相关经验，也可以轻松完成校称工作
　　8） 本身具有Ex防爆区域的认证，非常适合化工场合应用
四、 项目运行情况
   　 实际设备调试情况250kg的物料，误差在300克到500克之间，精度在千分之3左右，远高于用户1%的期望值内。而且二个电机同时运行所产生的数值波动在200克内，整个放料时间控制在25分钟内。这个结果对客户来说非常满意，对这种称重方式也非常满意。设备交付使用以来，已有两个多月，运行一直非常稳定。
五、 应用体会
   　 以前选用其他厂家的PLC系统，其模拟量模块的分辨率是数值4000和8000，且以前的称重解决方案还需要另配传统的称重仪表，并且不同品牌产品模拟量数据转换极易造成数据失真。此次经过西门子专家介绍，首次选用西门子的称重解决方案，SIWAREX MS称重模块与西门子PLC在系统内数据直接转换成过程称重数据，具有精度高，性能稳定等特点，无需过多的AD/DA/AD等模数转换，也不会造成数据失真。
   　 作为一家OEM企业，在确保产品质量的同时，成本的控制是也非常重要的。西门子这套集成化称重系统的成本相对于其他PLC厂家来说要低很多，整个控制工艺非常简洁，具有非常高的性价比，这也是我们选用西门子SIWAREX MS称重模块的重要原因。