稱重控制與PLC結(jié)合在合金配料系統(tǒng)上的研究與應(yīng)用

張澤春

摘 要：利用托利多電子稱和PLC結(jié)合，實現(xiàn)在合金配料系統(tǒng)上的配比重量控制。此系統(tǒng)原為手動配料模式，故障率高，一直嚴重影響后續(xù)和最終的產(chǎn)品質(zhì)量。對此，我們對合金配料系統(tǒng)進行了PLC與專用軟件改造，實現(xiàn)了自動配料過程對稱重的精確控制。

關(guān)鍵詞：電子稱；PLC；合金配料；自動配料

引言

電極制備生產(chǎn)線擔負著寶鈦集團電極制備80%的任務(wù)量。合金配料是寶鈦集團電極制備生產(chǎn)線的核心工序。因此，其配料系統(tǒng)核心運行的可靠性，直接影響著鑄錠成品率及其產(chǎn)品質(zhì)量。

1 項目背景

原電極制備生產(chǎn)線的配料系統(tǒng)為1988年從德國引進，為人工手動加料，其工藝流程如圖1：

由流程圖可以看出，如何正確地進行合金配料，減少不必要的損失和浪費，減小事故安全隱患，就成為關(guān)鍵控制工序首要解決的問題。

而合金配料系統(tǒng)為繼電器式控制系統(tǒng)，整個配料過程全為手動控制配料，配料過程中存在許多問題，這種手動配料模式，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要，而迫切的需要一種高效率、高精度、無配料故障的自動配料系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)方案

我們通過S7-200系列PLC及自行開發(fā)的圖形界面軟件來達到現(xiàn)代化的生產(chǎn)目的。其設(shè)計方案的總體思路是：由一臺上位機通過串行口接收處理三臺稱重顯示儀表傳遞的信號，有兩個界面各顯示兩個串口所對應(yīng)的重量和一個界面顯示復(fù)秤重量，同時與PLC實時通訊，聯(lián)合控制海綿鈦秤、合金秤，從而自動實現(xiàn)對各料倉的精確控制，自動生成稱重記錄并將數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫。結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3 系統(tǒng)控制

3.1 有別于傳統(tǒng)自動配料的控制原理

由于合金配料系統(tǒng)是一個動態(tài)的實時的配料過程監(jiān)控系統(tǒng)，因此應(yīng)用傳統(tǒng)的自動配料系統(tǒng)在精確配料過程中都會因為設(shè)備本身、所配物料大小、密度等外在因素，無法高效率的，準確無誤的進行生產(chǎn)，我們在進行反復(fù)論證與實驗之后找到了行之有效的解決方法，控制原理如圖3。

3.2 通過震動加料的方式以及物料參數(shù)的方式控制精度

由于海綿鈦和合金料不同物料之間的密度不同，顆粒大小也不同，這就給震動進料器加料時增加了很大的不可控性。而通過原理圖可以看出，我們正是通過對震動加料的方式加以控制，從而達到震動控制精度的目的。然而，由于多料倉中物料的多樣性，使得我們在控制物料震動節(jié)奏的難度很大，在實際生產(chǎn)時，經(jīng)過反復(fù)論證，我們通過對加料參數(shù)進行配置，首先控制加料動作的時間間隔，來調(diào)整加料的節(jié)奏使之適合現(xiàn)行的生產(chǎn)方式。其次，通過對W1秤的物料控制快加慢加重量，使振動加料時根據(jù)各個物料自身密度，特性設(shè)定不同的數(shù)值，而使得生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的錯誤概率幾乎為零，也在極大的程度上減小了操作工的工作量，提高了工作效率。最后，考慮到實際應(yīng)用中各種合金物料因為顆粒大小，粉末等因素造成的在震動過程中流速快慢不一致而造成加料過量的因素，發(fā)明了點動式加料的方式對最后的參數(shù)給予修正。

3.3 配方自核對功能

每種合金都有重量總值的核對功能，如填寫的重量配比值錯誤，系統(tǒng)將報警并停止工作，等待修正，正確后才能繼續(xù)進行。

3.4 合金包添加功能

配料過程有合金包添加時，是在配方的調(diào)用時使系統(tǒng)在進行海綿鈦添加完成后，將有等待合金包的加入的程序。并由人工進行按鈕確認后，系統(tǒng)將繼續(xù)進行下步中間合金的自動添加。

3.5 退料提示功能

某種合金添加出現(xiàn)問題，系統(tǒng)停止工作，提供退料功能，并記錄退料過程。

3.6 復(fù)稱校核

進行海綿鈦和中間合金重量復(fù)稱校核，保證系統(tǒng)能正確執(zhí)行配方。

3.7 根據(jù)生產(chǎn)要求記錄數(shù)據(jù)，生產(chǎn)報表

為了便于生產(chǎn)和工藝查詢需要，計算機會自動真實記錄稱重數(shù)據(jù)，并可以生成各類匯總統(tǒng)計報表。

4 應(yīng)用效果

中間合金站系統(tǒng)已穩(wěn)定運行超過17個月，共生產(chǎn)約5000t，未發(fā)生一起配料錯誤的事件，完全滿足了鈦及鈦合金鑄錠配料質(zhì)量控制和生產(chǎn)效率，減少了損失，確保了產(chǎn)品質(zhì)量。

5 結(jié)束語

通過對合金配料系統(tǒng)的PLC改造，全年未發(fā)生一起質(zhì)量事故，改造后全年損失減少至少約20萬元。同時該系統(tǒng)實現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動化和智能化，圓滿地解決了管理人員需要準確現(xiàn)場實時監(jiān)控整個配料系統(tǒng)工作情況的難題。

參考文獻

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[2]章皓，王先優(yōu).可編程控制器在配料自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].機電工程，2002（6）.