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(shí)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(dòng)配料模式，故障率高，一直嚴(yán)重影響后續(xù)和最終的產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)此，我們對(duì)合金配料系統(tǒng)進(jìn)行了PLC與專用軟件改造，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)配料過程對(duì)稱重的精確控制。

關(guān)鍵詞：電子稱；PLC；合金配料；自動(dòng)配料

引言

電極制備生產(chǎn)線擔(dān)負(fù)著寶鈦集團(tuán)電極制備80%的任務(wù)量。合金配料是寶鈦集團(tuán)電極制備生產(chǎn)線的核心工序。因此，其配料系統(tǒng)核心運(yùn)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(xiàng)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(jìn)，為人工手動(dòng)加料，其工藝流程如圖1：

由流程圖可以看出，如何正確地進(jìn)行合金配料，減少不必要的損失和浪費(fèi)，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(gè)配料過程全為手動(dòng)控制配料，配料過程中存在許多問題，這種手動(dòng)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(dòng)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(dá)到現(xiàn)代化的生產(chǎn)目的。其設(shè)計(jì)方案的總體思路是：由一臺(tái)上位機(jī)通過串行口接收處理三臺(tái)稱重顯示儀表傳遞的信號(hào)，有兩個(gè)界面各顯示兩個(gè)串口所對(duì)應(yīng)的重量和一個(gè)界面顯示復(fù)秤重量，同時(shí)與PLC實(shí)時(shí)通訊，聯(lián)合控制海綿鈦秤、合金秤，從而自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)各料倉的精確控制，自動(dòng)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(dòng)配料的控制原理

由于合金配料系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)的配料過程監(jiān)控系統(tǒng)，因此應(yīng)用傳統(tǒng)的自動(dòng)配料系統(tǒng)在精確配料過程中都會(huì)因?yàn)樵O(shè)備本身、所配物料大小、密度等外在因素，無法高效率的，準(zhǔn)確無誤的進(jìn)行生產(chǎn)，我們?cè)谶M(jìn)行反復(fù)論證與實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(dòng)進(jìn)料器加料時(shí)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(duì)震動(dòng)加料的方式加以控制，從而達(dá)到震動(dòng)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?cè)诳刂莆锪险饎?dòng)節(jié)奏的難度很大，在實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，經(jīng)過反復(fù)論證，我們通過對(duì)加料參數(shù)進(jìn)行配置，首先控制加料動(dòng)作的時(shí)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(duì)W1秤的物料控制快加慢加重量，使振動(dòng)加料時(shí)根據(jù)各個(gè)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(cuò)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(shí)際應(yīng)用中各種合金物料因?yàn)轭w粒大小，粉末等因素造成的在震動(dòng)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(diǎn)動(dòng)式加料的方式對(duì)最后的參數(shù)給予修正。

3.3 配方自核對(duì)功能

每種合金都有重量總值的核對(duì)功能，如填寫的重量配比值錯(cuò)誤，系統(tǒng)將報(bào)警并停止工作，等待修正，正確后才能繼續(xù)進(jìn)行。

3.4 合金包添加功能

配料過程有合金包添加時(shí)，是在配方的調(diào)用時(shí)使系統(tǒng)在進(jìn)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(jìn)行按鈕確認(rèn)后，系統(tǒng)將繼續(xù)進(jìn)行下步中間合金的自動(dòng)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(jìn)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(bào)表

為了便于生產(chǎn)和工藝查詢需要，計(jì)算機(jī)會(huì)自動(dòng)真實(shí)記錄稱重?cái)?shù)據(jù)，并可以生成各類匯總統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

4 應(yīng)用效果

中間合金站系統(tǒng)已穩(wěn)定運(yùn)行超過17個(gè)月，共生產(chǎn)約5000t，未發(fā)生一起配料錯(cuò)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(duì)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(shí)該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和智能化，圓滿地解決了管理人員需要準(zhǔn)確現(xiàn)場實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)配料系統(tǒng)工作情況的難題。

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