摘要：本文主要利用西門子PLC與SIWAREX MS電子稱重模塊的兼容性，來完成化工粉體的特殊物理特性的稱重工藝要求。
關鍵字：靜態稱重，SIWAREX MS模塊，可編程技術，抗干擾，性價比高
Abstract: This paper introduces that how to weigh the special chemical powder based on the compatibility of SIEMENS PLC and SIWAREX MS weighing module.
Key Words: Static Weighing, SIWAREX MS Module, Programming Technology, Anti-jamming, High function-price ratio
一、 項目背景
中石化上海石油化工股份有限公司腈綸事業部，是目前國內規模最大的腈綸專業生產企業，占地面積25.45公頃。事業部現有三大腈綸纖維生產裝置：南腈綸裝置、北腈綸裝置和金陽腈綸裝置。主要產品有腈綸纖維和腈綸毛條兩大類。
此項目測量物料性質以及工藝要求如下：
1） 輸送物料為聚丙烯晴，實物如圖1。
2） 顆粒直徑在20-30um。
3） 含水率在45%-55%。
4） 計量設備的前一道是離心機設備，離心機的出料過程是16分鐘/次，每次出料為54kg，投入下方計量罐中，共向計量罐內投5次物料約有270kg。
5） 秤重罐在向下方的反應釜內加物料，等添加物料達到250公斤時，秤重罐關閉停止加料，進入下一循環。
6） 250kg物料要求在30分鐘內勻速下料，計量精度在±1%.
圖1 聚丙烯晴介質
由于分體物料的物理特性的不同對分體計量的稱重影響很大，因此不同的物料計量控制的方式方法，以及控制系統的硬件配置差別也很大。對于比重大或比重過小、含水率高、流動性差、易結塊的粉體物料很難精確稱重。
針對客戶提供的實物聚丙烯晴，分析得出該物料是易掛壁、易搭橋、流動性差的特性。為此我們在計量罐內加攪拌電機，解決搭橋和掛壁問題，用星型轉閥實現勻速下料。由于有二個電機在計量罐上，對計量精度提出了難點。
二、 控制系統構成
硬件組成主要由西門子CPU224XP和SIWAREX MS電子稱重模塊組成，計量罐620L有三個稱重模塊支撐。模塊通過接線盒并聯接入SIWAREX MS電子稱重模塊。控制通過TP 177A屏幕顯示計量過程，硬件組成原理圖如圖2。
圖2 硬件組成原理圖
觸摸屏計量顯示操作界面如圖3。
圖3 觸摸屏計量顯示操作界面
當對計量罐標定好后，設備運行首先用增量法對離心機從計量罐上方加料進行計量跟蹤。離心機四次加料后或罐內物料大于250kg時。計量設備向離心機發出禁止出料信號，同時處于放料等待狀態隨時可以接受指令進行放料。開始放料又用減量法計量，并且要均速在30分鐘內放完料。放完料后可將該次稱重數據與時間進行保存。
三、 控制系統完成的功能
1、 SIWATOOL MS軟件校稱
針對SIWAREX MS電子稱重模塊的校稱軟件SIWATOOL MS使用非常方便，操作可以獨立于SIMATIC S7-200自動化系統的調試。通過RS232接口與PC機Com口相連，在校稱界面中，輸入標準砝碼的重量后，發送至SIWAREX MS電子稱重模塊中，然后在空秤的時候，點擊“零點有效”按鈕，放上50KG的標準重量砝碼后，點擊“砝碼重量有效”后，即可瞬間完成校稱工作。SIWATOOL校稱軟件界面如圖4。
圖4 SIWATOOL MS校稱軟件界面
2、 設定低通濾波頻率
在聯機調試時可以根據二個電機運行時的震動情況，來調整濾波頻率，使其在最大條件下限制數據的震蕩跳動，又不會產生數據過于滯后影響精度產生超差。在動態過程中調試非常便于在監控中調整，較為直觀。如圖4中的“Limit Frequence”值，設定范圍從0.05Hz到5Hz之間的7個可選頻率范圍。真正從控制應用角度出發，靈活解決了兩個電機震動帶來的影響。
3、PLC可編程稱重功能
PLC程序可以調用西門子提供的現成子程序，這樣節省許多編寫稱重程序的時間，只需調用子程序的幾個變量就可以了，例如：去皮、標零、顯示皮重等。如圖5 SIWAREX MS稱重主程序，整個程序可視化，方便操作。
圖5 SIWAREX MS主程序
校稱工作也可以通過TP177 A觸摸屏來完成。而無須使用SIWATOOL MS專用軟件，實現瞬間校稱，如圖6觸摸屏校稱界面
圖6 觸摸屏校稱界面
4、 SIWAREX MS電子稱重模塊的特性
SIWAREX MS 是一種多用途稱重模塊，適用于所有簡單稱重與測力應用。緊湊的模塊化設計易于安裝在SIMATIC S7-200系統中。SIWAREX MS模塊直接在S7-200 CPU中存取設置和稱重數據，與PLC數據傳送不需要外加其它通訊接口。
SIWAREX MS模塊還具有以下優點：
1） 使用STEP 7-Micro/WIN軟件包進行統一設計 ，與S7-200完全兼容
2） 測量精度0.05%，分辨率達65000，可小數點后顯示三位或4位小數
3） 使用“快速啟動”軟件包可快速啟動和運行稱重功能
4） 具有豐富的自診斷功能
5） 具有理論標定功能，無需校驗砝碼
6） 更換稱重模塊無需重新校準，所有傳感器的標定數據已存儲在CPU中
7） 通過SIWATOOL MS 軟件方便的進行設置和校正稱重模塊，即使沒有PLC相關經驗，也可以輕松完成校稱工作
8） 本身具有Ex防爆區域的認證，非常適合化工場合應用
四、 項目運行情況
實際設備調試情況250kg的物料，誤差在300克到500克之間，精度在千分之3左右，遠高于用戶1%的期望值內。而且二個電機同時運行所產生的數值波動在200克內，整個放料時間控制在25分鐘內。這個結果對客戶來說非常滿意，對這種稱重方式也非常滿意。設備交付使用以來，已有兩個多月，運行一直非常穩定。
五、 應用體會
以前選用其他廠家的PLC系統，其模擬量模塊的分辨率是數值4000和8000，且以前的稱重解決方案還需要另配傳統的稱重儀表，并且不同品牌產品模擬量數據轉換極易造成數據失真。此次經過西門子專家介紹，首次選用西門子的稱重解決方案，SIWAREX MS稱重模塊與西門子PLC在系統內數據直接轉換成過程稱重數據，具有精度高，性能穩定等特點，無需過多的AD/DA/AD等模數轉換，也不會造成數據失真。
作為一家OEM企業，在確保產品質量的同時，成本的控制是也非常重要的。西門子這套集成化稱重系統的成本相對于其他PLC廠家來說要低很多，整個控制工藝非常簡潔，具有非常高的性價比，這也是我們選用西門子SIWAREX MS稱重模塊的重要原因。
