一、簡介

本文介紹了河北秦皇島市某有限公司生產的原料連續稱量配料控製係統的設計方案與功能描述，該配料係統采用先進的 SIEMENS（西門子）PLC、工業控製計算機及 PANTHER 電子稱量設備。其主要組成部分包括動力部分、控製部分、喂排料部分及稱量部分等，是為浮法玻璃生產設計的計算機全自動控製控製係統。

二、係統設計要求

1.料倉部分設計：

配料車間使用排倉式儲料，共設粉料倉 8 個、碎玻璃料倉 1 個，粉料倉的出口處有活化漏鬥（碎玻璃和石灰石用絲杠閘門），料倉的活化漏鬥出口處通過軟連接至喂料機的入口處，係統將根據料倉物料流動情況來決定活化漏鬥的啟動情況，保證物料供給的正常。

2.喂料部分

喂料部分包括活化料鬥和喂料設備（電磁振動給料機或螺旋輸送機,根據物

料的實際量程選擇不同的規格）

芒硝加料團破碎機。

3.秤量部分設計

秤量部分采用三傳感器電子鬥秤，秤鬥上安有除塵口並與集料皮帶導料槽相通,以防止粉塵的外泄。秤量係統采用“減量法”秤量方式。排料采用電磁振動給料機。排料應有分時操作的功能，使物料均勻的鋪成夾層狀態。芒硝和煤粉先入預混機混合，預混機同其他物料同時排料。碎玻璃均勻的撒在混合料上。

電子秤的靜態精度：國家Ⅲ秤標準（經計量部門檢定）

電子秤的動態精度：95%以上的單料誤差≤3 個 d

4.物料的混合控製

配合料皮帶將物料通過中間複合秤放入混合機內，完成物料的混合操作。混合料由混合機排入料倉經流槽至混合料皮帶機送入窯頭料倉，混合機型號3750L。

5.砂岩在線測水

選用在線測水技術，混合機加水係統應與在線測水相連接，按照設定值自動調節加水量，測水裝置不應有放射汙染。

6.控製係統

係統應具有全自動、半自動和手動的功能。係統的控製由料倉的出口直至將合格的混合料送到窯頭料倉。

配料部分、混合部分和輸送部分的控製全部來自配料控製室，控製室內有模擬顯示屏及工業電視來監視全部的生產過程。

控製室應有混合機、配料皮帶機、混合料皮帶機等設備的電流表，該係統設備應具有連鎖功能。
稱量控製係統（計算機數據處理係統）采用上位機+可編程控製器的形式，應具有以下功能：

稱量控製係統應有掉電保護功能；

上位機管理係統自動采集數據；

係統具有自診斷功能；

具有過衝量自動修正和點動補料功能；

配方及設定值的管理及傳送；

自動控製混合機加水；

超差報警及故障打印；

友好的人機界麵，多種使用權限多種口令限製；

顯示、打印當前配方和生產報表；

顯示、打印、存儲各種物料的班、日、月的單耗和總耗；

7.配料控製係統工作條件

1、 水壓：0.3 MPa，水溫：85℃
2、 蒸汽壓力：0.3 MPa
3、 壓縮空氣壓力：0.5 Mpa
4、 電源：三相 380V；單相 220V 50HZ

三、配料係統實現原則
係統在設備選型和實施過程中遵循以下下原則：

通用性：在選型過程中充分考慮備件購買的方便性，在滿足設計要求的情況下盡量選擇通用設備標準性：在選型和編程中使用標準方法以盡可能得到係統設備廠商的將來可能提供的升級支持可靠性：盡可能的增加異常檢測，同時考慮非關鍵設備故障時係統的容錯性，提高係統可靠性；對於關鍵設備，使用冗餘方法，將故障停機時間縮短到最小
四、原料配料控製係統硬件簡介

卓越的控製方式
可以選擇為全自動控製方式、半自動控製方式及手動控製方式。

全自動控製方式：在這種方式下計算機作為上位機，PLC 作為一個站，係統起停由計算機控製，配方數據由計算機寫入，計算機把數據傳送給 PLC 進行啟動配料設備、自動喂排料、各種原料稱量校驗、加水汽混合，皮帶傳送進倉，並對配料過程進行監控及有關數據進行處理、製表、打印報單。

半自動控製方式：在不用計算機情況下，PLC 能獨立工作，配方料單由 SIMATIC 2OP7 觸摸屏輸入，PLC 自動完成啟動配料設備、自動喂排料、各種原料稱量校驗、加水汽混合，皮帶傳送進倉，此種方式不能打印報單。

手動控製方式：操作台設有手動方式開關，可以通過選擇開關選擇

手動方式，通過手動按鈕啟停各類設備，啟動配料設備、手動喂排料、手動加水汽混合，皮帶傳送進倉。

本配料控製係統是一個三級冗餘的控製係統，將係統按模塊分隔，互相聯係，又可以自然地分開，計算機自動方式是要經常使用的方式，操作者隻需按啟動或停止按鈕，係統就會自動啟動各類設備，自動的將一批批混合好的物料送至窯頭料倉，並帶有數據管理功能。

可靠的動力部分
動力部分包括 4 個控製櫃，分別為 D1～4 櫃。D1 櫃為總電源開關櫃；D2 櫃為喂排料電磁振動給料機驅動櫃，外配交流電源穩壓器，對輸入電源進行穩壓，減小電磁振動給料機對上級電源的衝擊；D3 櫃為除塵風機、配料輸送帶、混合料輸送帶及預混機、白雲石、純堿、絞刀、及加水泵控製櫃；D4 櫃為混合機控製櫃（軟啟動）。

針對計算機、PLC、稱重儀表等設備，設置 1 台 UPS，保證了計算機、PLC、儀表的電源質量。

先進的控製部分
控製部分包括 T1～4 櫃。T1～2 櫃為八種原料喂排料控製及稱重顯示；T3 櫃為 SIMATIC OP7、測水儀表安裝櫃；T4 櫃為模擬盤、PLC 及其外圍繼電器電路。
PLC 采用 SIEMENS（西門子）SIMATIC S7-300，CPU315，是適用於中、大型規模的可編程控製製器，它具有高速、堅固、通訊能力強、人機界麵操作良好的特點。

SIMATIC S7-300 通過其 MPI（多點接口）可以與編程器或 PC 機，操作員麵板 SIMATIC OP27 連接，進行數據交換，實現操作員控製和監控功能。在計算機中可以存儲每批、每班、每日、每月的配料情況及報警信息。可以存儲、調顯或打印各種物料的班、日、月單耗和總耗。

SIMATIC S7-300 通過其 PROFIBUS-DP 與各分稱、測水儀表連接形成網絡，進行數據傳送。

SIMATIC S7-300 通過其 I/O 接口及其外圍繼電器矩陣對各類設備進行控製，實現配料線自動控製。

SIMATIC S7-300 設有 SIMATIC OP27 良好的人機界麵，在不用計算機情況下，操作員可以通過它進行料方設定，幹混、加水及加汽時間設定，報警確認等，操作方便。
模擬盤用高亮度的 LED 顯示整個配料控製係統自動控製過程中的配料流程、各個現場設備的位置及工作狀態，清晰明朗，一目了然。操作台對各類設備起停均設有自動方式、控製室手動方式及現場手動方式,便於設備的啟動及檢修。

可靠的喂排料部分

配料控製係統平台共設九種原料配料裝置，分別為砂岩粉、長石、白雲石、純堿、芒硝、碳粉、石灰石、水、碎玻璃。

矽砂及純堿料倉底安裝有 VBA 係列料鬥活化器，它具有良好的閘閉作用，它周期性振動，能有效地消除各種料倉的起拱、堵塞和粘倉現象。在振動過

程中，鬆散物料的內摩擦力得到補償，對料倉倉壁的外摩擦力減小，提高了料倉的使用壽命。

白雲石、純堿喂料采用絞刀方式，可緩衝白雲石料對稱鬥的衝擊，防止白雲石料“放炮”的現象，其它原料喂排料均采用 DMA 電磁振動給料機，它

可以把顆粒狀及粉狀物料從存儲倉或漏鬥中均勻地、連續定量地傳送給皮帶。電磁振動給料機由可控矽控製板驅動，通過控製其振幅大小，來控製物料K8凯发登录入口。它可以瞬時的改變和啟閉料流，所以給料精度高。
為保證排料時料流的平穩，在部分原料：長石、石灰石、純堿、中間倉的秤鬥上安裝有 K36 旋風式氣震器，排料時間歇動作，使秤鬥產生抖動，以消除鬥壁的粘料及鬥內蓬料。喂排料均設有手動及自動兩種方式。
芒硝、碳粉兩種原料先排入小混合機進行預混後，再排向配料輸送帶。

排料采取延時排放方式，排放於配料輸送帶，進入中間站前各種物料分層疊加，有利於物料充分混合。

精確的稱量部分
稱量部分設十一個稱量單元，分別為砂岩（1）、砂岩（2）、白雲石、石灰石、長石、純堿、芒硝、碳粉、水、碎玻璃及中間站總校驗。每個稱量單元由三個電阻應變式稱重傳感器並聯和稱重顯示儀表 PANTHER（磐獅）組成。

PANTHER（磐獅）稱重顯示儀表具有如下特點：
7 位熒光段碼顯示器，亮度高；
一體化 PCB 板結構，模塊化樹形結構參數設定菜單；

雙向 ProfiBus 總線接口，稱重數據傳送功能；標準模擬傳感器輸入接口，可驅動 8 隻 350 歐姆的傳感器；最大顯示分度數 10，000d；寬電源電壓 85～364V，100VAC、120VAC、230VAC；

PANTHER 的設計符合有關國際計量和電氣安全標準，以及電磁兼容性標準。 稱量方式采用減量法（WIGHTOUT）稱量，單速喂料，雙速排料。“減量法”

亦稱二次稱量方式，首先單速進行喂料操作，其喂料值要大於實際配方值，所有秤喂料操作結束後，示儀清零進行排料操作，排料分為快排和慢排兩個過程，快排縮短了稱量周期，而慢排保證了稱量精確度。稱量部分設中間站，即把所有生料合起來進行一次稱量，在進入混合機前進行最後一次檢驗，核對分稱和值與中間站稱量值，以避免錯料入倉。

先進的測水設備

針對砂岩含水量的波動，測水裝置采用先進的德國進口電容測水儀，裝置穩定性好、精確度高，安全無放射輻射、測水範圍 0～15%，測水精度 0.1%。可根據不同產地的砂岩預存多大 100 條修正測水曲線，以達到精確的測量，和方便用戶變料。

優越的加水方式

加水方式為水稱加水方式。

水稱加水方式是根據混合料要求的水分值和各原料所測的水分值計算出所補充的水重量，通過快慢喂水閥向水稱稱鬥注水，進行稱量，當達到要求時喂水閥關閉。此種方式加水量精確。

五、原料配料控製係統軟件功能簡介

1、稱量管理

配方編輯。提供配方數據的喂料值，含水率，排料值，慢排（喂）值，允許誤差，懸浮量的編輯和保存

配方下載。提供配方數據下載到控製器中

配方打印。可根據用戶需求，提供配方打印參數設置。提供混合機幹混時間，混合機濕混時間，混合機排料時間，中間倉排料時間，預混混合時間，預混排料時間，喂料超限時間，排料超限時間，加汽時間，加汽引入水份的編輯，保存和下載。

測水設備設置。提供測水設備的使用不用選擇，水份波動上下限，水份默認值的編輯，保存和下載。

過衝量自動修正和點動補料功能。能夠以操作員設置的懸浮量為基礎，係統通過計算實際懸浮量進行修正，對於懸浮量設置過小采用點動補料，已保證稱量準確。混合機加水自動補償。根據實測砂岩含水率的變化，自動調整混合機加水的設定值。

2、配料係統監控

提供各台秤的毛重，稱量的監控

提供混合機，預混機的工作狀態和相關門的開關狀態監控

提供皮帶、除鐵器、除塵器的工作狀態監控

提供各種物料的喂、排料狀態監控

提供混合機幹混、濕混、加水、加汽、排料狀態監控

使用工業攝象機對混合料輸送皮帶上的物料進行實時監控

3、係統報警監控

係統提供如下報警：

喂（排）料超差

排除廢料

預混機門未關好

預混機門未開好

混合機排門未關好

混合機排門未開好

中間倉門未關好

中間倉門未開好

皮帶未啟好

喂料時間過長

排料時間過長

物料含水超限

物料含水波動超限

翻板不在位

儀表未及時切換淨重、毛重

配料儀表通訊故障

計算機與控製器通訊故障

4、實時打印

係統提供可選的實時打印功能，可由用戶設置。如果用戶選擇了實時打印功

能，在每批料配料完成後打印該批料的實際配料數據。在係統檢測到每個報警發

生後也自動打印報警數據。

5、曆史數據管理

係統由於采用標準數據庫和微軟的 ActiveX 技術，可以很方便的實現曆史數據的管理，係統提供如下曆史數據管理功能：

曆史報警查詢：可根據用戶輸入的任意時間段，對曆史數據進行查詢和打印。

曆史配料數據查詢。可根據用戶輸入的任意時間段，對曆史數據進行查詢和打印。

數據導出。可根據用戶輸入的任意時間段，將曆史數據導出。係統支持Office 係統 Excel 和 Access 格式的導出,歸檔。數據刪除。可根據用戶輸入的任意時間段，將曆史數據刪除。

6、係統權限管理
係統支持多級權限，可以由係統管理員增加、刪除操作員，並指定操作員權限。在使用係統時，首先要登錄係統，防止未經授權的用戶使用。
7、係統冗餘

係統以 SIMATIC S7-300 作為邏輯控製單元，以 OP27 和工業計算機作為操作終端。這種結構設計的係統能夠保證在上位機故障時，通過 OP27 進行配方的輸入和配料狀態的監控，保證正常配料。在上位機正常工作時，又能通過 OP27 檢驗上位機的工作狀態。

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