失重秤原理方案-西門子.doc

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1、基于全集成理念的SIWAREX失重秤摘要：文章介紹了失重秤的工作原理、系統(tǒng)組成和特點(diǎn)，簡單描述了西門子全集成控制的理念，以及基于全集成理念的SIWAREX技術(shù)、失重秤方案及應(yīng)用。關(guān)鍵詞：失重秤SIWAREX全集成免維護(hù)一、前言在塑膠、化工、冶金、制藥、水泥等過程工業(yè)中，原料的配料系統(tǒng)是流程工業(yè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它能直接影響到生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量、效率、能耗等指標(biāo)。近年來，隨著過程工業(yè)級(jí)控制系統(tǒng)的不斷發(fā)展，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備提出了新的要求：不僅要求現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備能實(shí)現(xiàn)精確的計(jì)量功能，而且還要滿足高效率高強(qiáng)度實(shí)時(shí)性強(qiáng)的連續(xù)生產(chǎn)要求，；不僅提供要滿足7/24的高可靠工作要求

2、，而且還要具備很低的維護(hù)量，甚至免維護(hù)的特點(diǎn)；不僅要減少故障率，而且還要實(shí)現(xiàn)節(jié)能的效果。相對(duì)于電子皮帶秤、稱重式給料機(jī)、螺旋給料機(jī)、沖板流量計(jì)、圓盤給料機(jī)等計(jì)量、配料設(shè)備而言，失重秤近年來得到越來越多的關(guān)注，它在上世紀(jì)80年代末被引入到中國后，其在計(jì)量、配料方面的優(yōu)越性，已得到廣泛的認(rèn)可。二、基本原理、系統(tǒng)組成和特點(diǎn)失重秤(Loss-In-Weigh)是80年代中期開始應(yīng)用于各流程工業(yè)領(lǐng)域的一種連續(xù)稱重計(jì)量設(shè)備。它結(jié)合了動(dòng)態(tài)稱重和靜態(tài)稱重不同的優(yōu)點(diǎn)，逐步替代皮帶秤、螺旋秤等連續(xù)稱重設(shè)備，被應(yīng)用到越來越多的工業(yè)領(lǐng)域中。2.1基本原理和系統(tǒng)組成將

3、稱量斗及給料機(jī)構(gòu)作為整個(gè)秤體，通過儀表或上位機(jī)不停地對(duì)秤體進(jìn)行重量信號(hào)的采樣，計(jì)算出重量在單位時(shí)間的變化比率作為瞬時(shí)流量，再通過各種軟硬件的濾波技術(shù)處理，得出可以作為控制對(duì)象的“實(shí)際流量”。失重秤的基本組成可分為設(shè)備系統(tǒng)和控制部分兩大部分。設(shè)備部分主要由計(jì)量斗、喂料給料機(jī)、卸料給料機(jī)、懸吊裝置組成?？刂撇糠种饕煞Q重傳感器、信號(hào)放大器、輸入輸出接口、主機(jī)(上位機(jī))等組成（如圖1）。圖1：典型的失重秤秤體及結(jié)構(gòu)示意圖失重秤的配料過程分為喂料和卸料兩個(gè)階段，配料開始后，首先啟動(dòng)喂料給料機(jī)，由控制器對(duì)計(jì)量斗物料重量進(jìn)行檢測(cè)、采樣，當(dāng)計(jì)量斗物料重量達(dá)

4、到配料設(shè)定的上限值時(shí)，停止喂料。同時(shí)，控制器對(duì)計(jì)量斗物料重量進(jìn)行檢測(cè)、采樣，當(dāng)計(jì)量斗物料重量（喂料量）達(dá)到配料設(shè)定的上限值時(shí)，停止喂料。在卸料階段，控制器啟動(dòng)卸料給料機(jī)，將計(jì)量斗中的物料卸到下一級(jí)輸料設(shè)備送走。卸料時(shí)，控制器對(duì)計(jì)量斗物料重量進(jìn)行檢測(cè)、采樣，當(dāng)計(jì)量斗物料重量達(dá)到配料設(shè)定的下限值時(shí)，重新向計(jì)量斗喂料。但在第二個(gè)喂料階段開始后，卸料給料機(jī)仍不停頓繼續(xù)卸料。失重秤連續(xù)對(duì)整個(gè)給料系統(tǒng)包括計(jì)量斗、給料機(jī)構(gòu)進(jìn)行稱重，相當(dāng)于一臺(tái)靜態(tài)秤；同時(shí)通過變頻調(diào)速來控制給料機(jī)構(gòu)的卸料流量。失重秤計(jì)量斗內(nèi)每單位時(shí)間內(nèi)物料重量的減少Δd/Δt對(duì)應(yīng)失重秤的給料

5、流量。失重秤控制器將dv/dt與預(yù)設(shè)的給料流量進(jìn)行比較，并通過調(diào)節(jié)給料機(jī)的速度來自動(dòng)修正，因此可以保持精確的給料流量(如圖2)。圖2：失重式定量給料和加料的重量曲線當(dāng)計(jì)量斗內(nèi)的物料重量低于預(yù)設(shè)值，失重秤控制模塊將鎖定給料機(jī)速度，保持下料機(jī)構(gòu)以容積方式給料，同時(shí)打開加料閥進(jìn)行快速加料。當(dāng)計(jì)量斗內(nèi)物料重量達(dá)到高位預(yù)設(shè)值，加料閥自動(dòng)關(guān)閉。同時(shí)失重秤控制器自動(dòng)將下料機(jī)構(gòu)切換到稱重方式加料。2.2技術(shù)特點(diǎn)從工作原理和結(jié)構(gòu)來看，失重秤兼具靜態(tài)秤和動(dòng)態(tài)秤的特點(diǎn)。對(duì)于傳統(tǒng)的動(dòng)態(tài)稱重計(jì)量方法，比如：皮帶秤、沖板流量計(jì)、螺旋秤等，雖然具有連續(xù)稱量、實(shí)現(xiàn)工藝高效率

6、工作的特點(diǎn)，但是也存在系統(tǒng)精度不高(一般低于在0.5~1%)、維護(hù)量大等問題；而靜態(tài)稱重方法，雖然大大提高了系統(tǒng)測(cè)量精度(可達(dá)0.1%,甚至更高)，但是只能滿足間斷式的批量給(配)料應(yīng)用，不能最大程度地滿足現(xiàn)代流程工業(yè)的高效率高產(chǎn)出要求，何況有些工業(yè)應(yīng)用本身要求連續(xù)給(配)料，不允許存在間斷。而失重秤的出現(xiàn)，正好兼?zhèn)淞诉@兩者的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了它們的缺點(diǎn)。它的主要優(yōu)點(diǎn)有：?系統(tǒng)精度高失重秤工作時(shí)，料倉的測(cè)量實(shí)際在靜態(tài)下完成的，而且是在上料和下料后各（一？）測(cè)量一次，根據(jù)兩個(gè)工作狀態(tài)測(cè)得兩個(gè)重量差值算出流量。差值與流量給定值誤差還可在下一個(gè)周期內(nèi)進(jìn)行

7、補(bǔ)償，并且這兩個(gè)重量測(cè)量時(shí)間在幾分鐘內(nèi)完成，不存在傳感器零點(diǎn)漂移和溫度漂移等影響。因此可獲得相當(dāng)高的計(jì)量精度，系統(tǒng)計(jì)量精度可達(dá)到0.5%，甚至0.2%，。?全封閉不銹鋼結(jié)構(gòu)，適合各種惡劣現(xiàn)場(chǎng)。設(shè)備系統(tǒng)全部為鋼質(zhì)（西門子失重秤一般采用不銹鋼），適用環(huán)境條件較差的場(chǎng)合，并且具有堅(jiān)固耐用、維護(hù)量小、不怕高溫物料等特點(diǎn)。很多工礦企業(yè)是耗電大戶，因此如何節(jié)約能源，也是一個(gè)很重要的課題。由于失重秤采用了全封閉結(jié)構(gòu)，配料過程中不產(chǎn)生粉塵，省去除塵裝置，結(jié)構(gòu)簡單，無須配皮帶秤等配套，既節(jié)省了設(shè)備投資，又節(jié)約了電能，提高了生產(chǎn)效率。?免維護(hù)，標(biāo)定簡單由于失重秤

8、是通過測(cè)量重量差值來計(jì)算流量的物料測(cè)量方式，根本不存在諸如皮帶秤等動(dòng)態(tài)秤中存在零點(diǎn)漂移(皮帶跑偏、傳感器移位、物料沖擊振動(dòng)皮帶打滑、皮帶粘料等影響造成)、物料粘附、