PCC稱(chēng)量裝置在膠水制備自動(dòng)控制系統中的應用

　　稱(chēng)重裝置選用了兩套梅特勒-托利多（mettler toledo）的多斗多料配料稱(chēng)重儀表（型號panther 2000 t600，最大秤量選擇量程5-10000kg，分度值0.005-10），主罐用一套，中轉罐共用一套。每套稱(chēng)量?jì)x表由稱(chēng)重傳感器3只和帶有邏輯控制功能的二次儀表（含傳感器供橋電源）構成。它們具有精度高、可靠性好、專(zhuān)業(yè)的物料處理能力和人機界面友好等特點(diǎn)，對提高生產(chǎn)效率起著(zhù)重要的作用。梅特勒-托利多的控制方案采用了先進(jìn)的總線(xiàn)技術(shù)，可以方便地使用profibus、rs232、rs485或modbus-plus等現場(chǎng)總線(xiàn)實(shí)現與相關(guān)plc（或pcc）系統的高速數據通訊，構成的稱(chēng)重配料系統實(shí)時(shí)性強、可靠性高、組態(tài)靈活，可以方便地滿(mǎn)足各類(lèi)用戶(hù)對稱(chēng)重配料的需求。

　　主罐的膠水溫度控制單元配置了一個(gè)鉑電阻測溫元件、一臺蒸汽控制閥和一臺溫度二次儀表；加水控制設置了快/慢加水閥各1臺；淀粉輸送控制配備了螺旋輸送機和振動(dòng)給料器，并設有高、低料位傳感器。

控制系統的工作原理及主要功能

　　系統工作方式

　　該系統設有手動(dòng)和自動(dòng)兩種工作方式，生產(chǎn)前可預設，并可在生產(chǎn)過(guò)程中根據需要互相切換。當每罐膠水輸送完以后，將進(jìn)行自動(dòng)吹膠。該系統高度自動(dòng)化的設計，可以實(shí)現制膠和用膠過(guò)程的全自動(dòng)控制，從膠水的需求、配方參數、配制直到輸送均由pcc全過(guò)程控制，無(wú)需專(zhuān)人操作。

系統主要功能及特點(diǎn)

　　該系統具有多配方存儲、自動(dòng)選擇配方、參數設置、多種成本報表、自動(dòng)稱(chēng)量注料和配料控制、自動(dòng)輸膠控制等主要功能。

　　設有配方自動(dòng)修正功能。當加料時(shí)，可以通過(guò)操作屏幕監視加料過(guò)程中的偏差，并自動(dòng)通過(guò)改變配方的比例來(lái)修正后續的加料比例，以保證配方的準確性。

　　該系統還可與客戶(hù)的生產(chǎn)管理系統實(shí)現數據通訊。通過(guò)數據交換，根據擬生產(chǎn)的紙制品訂單自動(dòng)確定制膠量，以減少膠水浪費。當初次輸入配方后，如客戶(hù)確需調整配方，也無(wú)需重新計算物料的變化，只需直接輸入膠水的改變結果，程序即可自動(dòng)地去修改配方。

　　外接usb存儲設備，完整地記錄了多個(gè)重要工藝參數的歷史數據。

　　自動(dòng)稱(chēng)量配料的工作原理

　　自動(dòng)稱(chēng)量配料單元是該制膠控制系統的核心部分，它決定了膠水的配制質(zhì)量和生產(chǎn)效率。該系統采用了兩套梅特勒-托利多的電子稱(chēng)量裝置，它的二次儀表與pcc結合，來(lái)實(shí)現對所有物料稱(chēng)量注料和配料的控制，以更精確地控制整個(gè)配料過(guò)程，保證膠水配方得到準確的執行。

　　考慮到pcc的cpu與各儀表站之間的數據通訊采用了速率較低的rs485串行通訊方式，如讓pcc承擔稱(chēng)量值的數字濾波，則它在每次程序掃描周期中必須對各panther稱(chēng)量終端連續進(jìn)行多次數據采集，并需花費較長(cháng)的時(shí)間，這可能影響到稱(chēng)量值數字濾波的準確性并直接影響到稱(chēng)量結果。因此，在系統設計中安排panther稱(chēng)量終端承擔稱(chēng)量值數字濾波任務(wù)，它獨特的traxdsptm數字濾波功能也完全能夠勝任此項任務(wù)。pcc在每一掃描周期中僅需通過(guò)rs485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )從panther終端采集已經(jīng)通過(guò)數字濾波的單個(gè)重量數據并進(jìn)行后續處理（可參見(jiàn)流程圖4和圖5）。

　　中轉罐稱(chēng)量注料和膠水配料

　　硼砂、樹(shù)脂和堿液中轉罐的體積均不大，由于稱(chēng)量工藝的需要，它們被固定在一個(gè)由3個(gè)稱(chēng)量傳感器支撐的臺面上并共用一套稱(chēng)量?jì)x表。其進(jìn)出料管道全部采用金屬軟管連接，以避免附加應力影響稱(chēng)量精度。

　　梅特勒-托利多的3個(gè)稱(chēng)量傳感器的量程各為1000kg，精度為0.05%，稱(chēng)量系統綜合精度為0.5%，該傳感器的重量輸出信號并聯(lián)后（0~40ma）輸送至panther工業(yè)稱(chēng)重終端（二次儀表），該終端內的高精度穩壓電源作為上述傳感器的供橋電源，pcc通過(guò)rs485總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )數據通訊可對其進(jìn)行稱(chēng)量配料參數的設置和采集；pcc還通過(guò)數字量輸入和輸出接點(diǎn)控制各加料泵、給料器的起/停、加料電磁閥的開(kāi)閉（如圖3所示）。panther采用△-∑模數轉換及數字處理技術(shù)，為工業(yè)稱(chēng)重需求提供多種應用方式：稱(chēng)重顯示、檢重、分選、定值控制等。panther稱(chēng)重終端所獨具的traxdsptm數字濾波專(zhuān)利技術(shù)能得到實(shí)時(shí)穩定的重量值，即使在所聯(lián)接的秤體上附有運動(dòng)設備，也可以通過(guò)調節稱(chēng)重終端的參數而使其得到真實(shí)的重量數據。panther稱(chēng)重終端可應用于惡劣的工業(yè)環(huán)境。

　　由1.2節工藝流程中所述，按照事先輸入的制膠配方，在pcc的控制下依次從存儲罐分別往中轉罐加樹(shù)脂、堿液和硼砂，并根據工藝要求從中轉罐分別往主罐加入樹(shù)脂、堿液和硼砂；通過(guò)多次稱(chēng)量和計算得到該三種物料的實(shí)際配料重量值。其稱(chēng)量注料和膠水稱(chēng)量配料的程序流程圖分別如圖4和5所示，這兩幅圖中的邏輯是連續的。

　　主罐稱(chēng)量

　　采用梅特勒-托利多的傳感器和panther工業(yè)稱(chēng)重終端，主罐采用3只傳感器把主罐托起，其重量輸出信號并聯(lián)后接至該二次儀表上，測量主罐的重量。每只傳感器的量程為2000kg，精度為0.05%，該稱(chēng)量系統精度為0.5%，可以在hmi觸摸屏上設置稱(chēng)量參數。

　　成品罐稱(chēng)量

　　由于對成品罐重量的測量精度要求不高，故采用間接稱(chēng)量方式。即在每個(gè)罐底部的引出測量管道上各裝設一臺壓力變送器（輸出信號4-20ma），滿(mǎn)量程對應于2000kg，精度優(yōu)于1%。通過(guò)壓力變送器間接測量成品罐內的液體高度，然后根據罐的幾何尺寸和相關(guān)液體的密度計算出各罐內的物料重量。

　　配料誤差補償

　　該系統采用pcc邏輯控制各氣動(dòng)加料閥門(mén)的動(dòng)作，由于加料閥門(mén)的動(dòng)作延遲和物料的落料延遲，如不采取對應措施將可能導致物料控制偏差，因此，系統中采用了配料誤差補償程序進(jìn)行調節，可較好地控制精度。

　　加水控制

　　膠水工藝配方中要求水的加入量較大，若要減少加料誤差，則加料速度不能過(guò)快，但加料速度過(guò)慢又會(huì )影響制膠效率，因此系統設置快/慢加水方式自動(dòng)切換。在快加水方式時(shí)，快加水閥門(mén)打開(kāi)，保證加水效率，在動(dòng)態(tài)計量值接近設定值之前自動(dòng)切換到慢加水控制方式，以保證控制精度。

　　淀粉輸送控制

　　在淀粉儲蓄罐中，配備了螺旋輸送機和振動(dòng)給料器，設有高、低料位傳感器。振動(dòng)器的作用是把淀粉振松，振散，以免加料時(shí)結塊；當有高料位信號輸出時(shí)，不能再往貯罐中加淀粉，而當低于最低料位時(shí)，系統則自動(dòng)報警并啟動(dòng)振動(dòng)器自動(dòng)給料。該系統設有淀粉缺料、加料故障、加料超時(shí)、超溫以及設備故障等報警信號。

　　主罐膠水溫度控制

　　為保持主罐內膠水的流動(dòng)性，除配備了攪拌裝置外還設置了蒸氣加熱和相應的溫控設備。該溫度控制單元配置了一個(gè)溫度測量點(diǎn)（采用鉑電阻測溫元件）、一臺蒸汽控制閥和一臺帶rs485總線(xiàn)通訊接口的溫度二次儀表（參見(jiàn)圖2），溫度設定范圍為10～50℃（可由觸摸屏設置），控制偏差在±2℃內。pcc與該測溫儀表通過(guò)rs485總線(xiàn)進(jìn)行數據通訊，它們互相配合按預先編制的程序實(shí)現二位式帶死區的間斷溫度自動(dòng)控制。

結束語(yǔ)

　　本系統由于采用了具有分時(shí)多任務(wù)處理機制的pcc和高精度的稱(chēng)量裝置，保證了某些快速任務(wù)的循環(huán)執行和稱(chēng)量配料的精度。應用先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，確保了制膠質(zhì)量的穩定性和粘合紙箱的剝離強度，并降低了生產(chǎn)成本。該設備投產(chǎn)后運行正常，故障率極低。