稱重控制與PLC結合在合金配料系統上的研究與應用

2017-06-27 09:15:24張澤春

科技創新與應用 2017年18期

張澤春

摘要：利用托利多電子稱和PLC結合，實現在合金配料系統上的配比重量控制。此系統原為手動配料模式，故障率高，一直嚴重影響后續和最終的產品質量。對此，我們對合金配料系統進行了PLC與專用軟件改造，實現了自動配料過程對稱重的精確控制。

關鍵詞：電子稱；PLC；合金配料；自動配料

引言

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

1 項目背景

原電極制備生產線的配料系統為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，就成為關鍵控制工序首要解決的問題。

而合金配料系統為繼電器式控制系統，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，已經不能滿足現代化生產的需要，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。

2 系統方案

我們通過S7-200系列PLC及自行開發的圖形界面軟件來達到現代化的生產目的。其設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的重量和一個界面顯示復秤重量，同時與PLC實時通訊，聯合控制海綿鈦秤、合金秤，從而自動實現對各料倉的精確控制，自動生成稱重記錄并將數據存入數據庫。結構如圖2所示。

3 系統控制

3.1 有別于傳統自動配料的控制原理

由于合金配料系統是一個動態的實時的配料過程監控系統，因此應用傳統的自動配料系統在精確配料過程中都會因為設備本身、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，我們在進行反復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奏的難度很大，在實際生產時，經過反復論證，我們通過對加料參數進行配置，首先控制加料動作的時間間隔，來調整加料的節奏使之適合現行的生產方式。其次，通過對W1秤的物料控制快加慢加重量，使振動加料時根據各個物料自身密度，特性設定不同的數值，而使得生產過程中出現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，發明了點動式加料的方式對最后的參數給予修正。

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，系統將報警并停止工作，等待修正，正確后才能繼續進行。

3.4 合金包添加功能

配料過程有合金包添加時，是在配方的調用時使系統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，系統將繼續進行下步中間合金的自動添加。

3.5 退料提示功能

某種合金添加出現問題，系統停止工作，提供退料功能，并記錄退料過程。

3.6 復稱校核

進行海綿鈦和中間合金重量復稱校核，保證系統能正確執行配方。

3.7 根據生產要求記錄數據，生產報表

為了便于生產和工藝查詢需要，計算機會自動真實記錄稱重數據，并可以生成各類匯總統計報表。

4 應用效果

中間合金站系統已穩定運行超過17個月，共生產約5000t，未發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量控制和生產效率，減少了損失，確保了產品質量。