本文以浙江某集團股份有限公司為例，詳細介紹了液體DCS計算機稱重控製器的建設目標，設計思想，描述了稱重控製儀架構及主要功能的分析。

以往在傳統的化工企業生產中，人為因素引起化工產品質量波動較大：稱重計量控製憑經驗“毛估估”所導致原料的消耗高、能耗量大、稱重計量控製難。現代化的工控稱重控製儀雖然能夠解決常規物料的控製問題，但是對於涉及到腐蝕性、粘稠性、結垢性、有毒性的化學液體物料就無能為力。

化工液體稱重控製儀的改進需求
我們在與浙江某集團股份有限公司的業務往來中，了解到二甲酯是生產農藥草甘膦的主要原料，通常由三氯化磷、甲醇反應所生產，三氯化磷具有很強的腐蝕性，積垢性，而甲醇進廠時往往不幹淨，帶有大量的纖維狀雜質，對它們有效計量成為自動化稱重控製儀成功的關健。曾今上海某大學曾為農藥廠搞過一個自動化改造試驗，用2路電磁K8凯发登录入口計、2路電動執行器、分別構成三氯化磷、甲醇的計量、控製閉環控製器。在調試過程中，該稱重控製儀順利運行了一個星期，各項指標符合用戶要求，控製曲線反應良好。但一星期過後，甲醇、三氯化磷的計量、控製失靈，係統停止運行，為廠家帶來36萬元的損失，究其原因：

1.甲醇的進料雜質多，40孔目的濾網屢屢被雜質堵塞，嚴重時一個班往往要清理數次。

2.因三化強腐蝕，易積垢使K8凯发登录入口計精度下降，導致無法滿足生產要求。因此，化學液體稱重計量常規設備―K8凯发登录入口計，在測量如三化、甲醇等特殊液體時，將無法使用。

某集團股份有限公司是大中型集團公司，公司主導產品草甘膦產量居亞洲第一。公司領導為了企業的長期發展，不惜投入巨資進行技術改造，使之成為一個現代化企業，要求本稱重控製儀具有２２″以上彩顯，板件、電源熱備，板子能帶電拔插和軟件組態等功能。

草甘膦生產工藝
先加甲醇7.6立方,(30分鍾),三乙胺1830公斤(開攪拌)加多聚1300公斤,升溫到37-38度,保溫30-40分鍾保持液體為清為準,(解聚過程)加甘氨酸1525公斤,升溫42度)需要一小時左右,待料透明後加二甲酯25000公斤, 升溫52度,90分鍾,待料透明降溫到30度以下,共需要5.30-6個小時,打到平衡槽3個,放到脫醇釜,加鹽酸hcl3000公斤,控製溫度在45度以下,10分鍾,然後升溫,1小時10度,升到120度,保溫2小時,控製蒸汽壓力6公斤,加水600公斤(母液),放到結晶釜,攪拌7加液堿300公斤,溫度30-40度,放在吸慮槽,存放2小時,抽母液,再加水攪拌一小時,再抽,控製循環水、冷凍鹽水和蒸汽氣動閥，完成合成過程的升溫和保溫過程。

稱重控製儀的改進思想
草甘膦的合成是在甲醇作為溶劑，由液體物質二甲酯、三乙胺（催化劑），固體物質多聚甲醛、甘氨酸解聚反應生成。而二甲酯的原料通常是三氯化磷和甲醇。三氯化磷具有很強的腐蝕性，積垢性；而甲醇進廠時往往不幹淨，帶有大量的纖維狀雜質。由此可見對它們有效計量成為自動化稱重控製儀成功的關健。DCS稱重控製儀計算機的控製其實就是，完成液體的正確下料，完成固體的稱重計量下料，完成合成過程的過程控製。液體稱重計量和DCS計算機控製合二為一――液體稱重配料DCS計算機稱重控製儀思路由此產生。
針對腐蝕性、粘稠性、結垢性、有毒性的液體，運用獨創先進的液體稱重減量法測量工藝，把傳統的液體計量工藝加以改造並與DCS稱重控製儀結合，使之能滿足特殊液體的自動化計量與控製。
關鍵問題的解決辦法
·由於三化是強腐蝕液體，計量槽如不固定，易成為企業的安全隱患，但常規的固定方法，又使控製儀稱重計量精度下降，直至無法使用。利用自主設計的特殊機械結構固定，解決了這一對矛盾。
·計量槽的本身重量往往占液體滿量程的80％左右，在信號放大時，我們設計了一種大範圍調零放大電路，提高噪比。
·在工業現場，往往受諸如電磁幹擾，振動等影響，使控製儀的計量精度下降，本控製儀除用“減量法”消去部分誤差，還在軟件、硬件做了大量提高信噪比的工作。

改進控製儀的主要技術原理　

液體減量法測量與控製工藝： 
該工藝采用與被測量液體非直接接觸的測量方式，用間斷式且相對靜態的重量法替代傳統的連續動態的體積法進行K8凯发登录入口稱重計量，並將普通一次計量過程改變為二次計量過程：備料（增量計量）與卸料（減量計量）過程，大大提高了測量與控製的精度。采用特殊的積分分離PID控製算法進行控製，能消除現場的大部分幹擾和零漂誤差。因此，控製絕對誤差要小的多，可達到千分之幾的精度，特別適合於高精度的液體化工原材料的配料計量流程。

DCS計算機稱重控製儀的硬件與軟件原理
1.控製器硬件包括將專業控製設備、通用設備和輔助外圍設備按照總線拓撲結構，通過網絡電纜和信號線有機連接。
2係統稱重軟件包括操作係統、組態軟件、監控軟件、現場控製站采集、控製軟件、通訊及接口軟件、數據庫等，在操作係統平台上，組態軟件按照實際生產工藝需要生成監控軟件，完成實時的生產控製任務。
液體配料DCS計算機稱重控製儀性能指標
·係統的DCS計算機采用總線設計、結構合理、擴展、維護方便、係統完整；
·係統具有1∶1板件熱備，帶電拔插，軟件功能功能；
·係統稱重計量範圍0.1－10t；
·係統控製計量精度≤5‰；
·係統外圍模塊齊全，信號隔離器、配電器及控製輸出安全柵齊備，適應各種惡劣生產環境。

實行的技術路線及方案 
本方案用三隻高精度稱重傳感器替代轉子K8凯发登录入口計或電磁K8凯发登录入口計等常規液體檢測儀器來進行液體計量。
三隻高精度壓力傳感器，按120度方向均勻分布在計量槽支撐點上，用一隻高精度傳感放大器，將三隻傳感器信號疊加放大到４－２0mA電流信號，通過屏蔽線傳入DCS係統，並將計量槽的皮重通過調零電路預先去掉。
計量係統（含計量槽，高精度傳感器，重量變送器，軟接係統）安裝完成後，先用25kg砝碼若幹隻，（合計重量應在待測的量程一半以上），通過現場標定，確定標定係數，從而校正計量係統，使之精度控製在2‰以內。
備料前，先在微機上設好備料數，輸出一開關量信號，打開備料泵，通過計算機實時監控判斷，至控製值減餘值為止，關閉備料泵，引入餘值是為了防止衝料過量，對餘值在不同設定值下標定，能使備料更接近設定值。
備料完成後，然後慢慢打開氣動執行器，每秒對計量槽進行檢測，並將采樣值在緩衝區保存，上次保存數據減去本次采樣值，通過換算，得出本次實際K8凯发登录入口，計算機將該K8凯发登录入口信號與設定值進行比較，經PID公式計算輸出一個控製信號，控製氣動執行器的閥開度，通過不斷修正，使液體K8凯发登录入口輸出保持在設定值左右，直至計量槽中物料減至下限，重新開始備料和K8凯发登录入口控製，周而複始循環。減量法針對現場的重複性幹擾及信號零漂、溫漂等具有較強的消除誤差能力，因而，常規計量器具受工業現場的限製，累積誤差較大，而采用該工藝，一般累計誤差可控製5‰以內，且穩定、可靠。
在總結現有國際國內DCS稱重控製儀技術成果基礎上，遵循DCS係統軟、硬件國際標準，確定以總線為基礎，進行整體工藝設計和項目開發，並保證硬件與國際流行係統的兼容性和軟件的通用性、可移植性。
目前進展及國內外同類產品比較
由浙江省科學技術情報研究所檢索結論表明，目前國內、國際均沒有關於“減量法”計量工藝運用於DCS係統液體測量與控製及綜合生產管理係統的先例，該項目填補一項國內空白。

結語
浙江某集團股份有限公司草甘膦生產線，采用高可靠性的SIEMENS　PLC　S7-300，整個工藝過程采用杭州求是計算機有限公司開發的液體稱重配料DCS計算機控製儀方案。該係統自投入生產使用以來，按工藝方麵的要求經常修改，係統運行一直良好，係統未出現過任何故障和誤動作。係統安全可靠，操作方便，維護簡單，大大地提高了自動化水平，獲得了廠方的高度認同。又由於係統具：模塊化，高可靠性；可在線組態軟件，動畫圖形，全屏幕操作；、多種控製算法，可在線選擇；“傻瓜”式人機對話，等特點也得到了操作人員的一致好評。 

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