品 名： 称重控制系统
品 牌： 凯士配料
型 号： HS
一、企业现有生产过程情况概述
配料称重控制系统目前企业的生产过程基本为：粉料采用人工称料用行车或叉车人工运料、手工填料的方式，液料采用称重计量，人工泵送料，反应釜一般采用手动变频启动方式、水计量采用就地显示流量计，需要人工看数手动控制开关，从以上看出企业目前基本没有自动计量及传输控制设备。
1、配料称重控制系统现存问题
（1）、人工上料，劳动强度大，速度慢；
（2）、液体原料采用桶装称重计量或流量计显示，桶内残留和流量计显示误差，造成计量差。
（3）、整个产品生产过程采用人工手动控制，劳动强度大，差错率高，废品率高，致使产品质量控制困难大、生产效率低。
（4）、为了适应产品规模化、高质量生产的需要，系统的布局、控制模式、管理软件系统均需要有重新设计、实施。
2、用户需求分析
（1）、产品规模生产要求系统具有更大的产能、更高的稳定性；
（2）、降低人工上料劳动强度、提高计量；
（3）、固体及液体物料均应自动上料、自动计量；
（4）、每次生产的不同配方（原料配比）均可在电脑上进行操作；
（5）、生产过程实现自动化控制。
二、配料称重控制系统本方案自动上料配料系统组成
生产线配料主要完成水和4中液料的配料混合。计量罐单独设置，液体原料分开计量加料，现场3排搅拌釜分别为1排3个搅拌罐、2 排3个搅拌罐、3排5个搅拌罐。
1、原料罐四个，分别盛放四种不同的液体原料；水料罐1个，用于暂存水，预留用水量。现场分别在3排搅拌罐的上部设置5T原料计量罐1台，15T水计量罐1台；
2、每个原料罐底部都安装有送料管道（管道口径DN65），分别由自动阀门和手动阀门控制开关，每种液料的自动阀门安装在靠近管道出口位置，由送料泵负责将料通过管道打到计量罐，送料泵两端预留回流管及回流阀（回流管口径与主管道相同），在计量罐进料口处的安装自动阀门，实现物料的快投和慢投料控制；
3、液料或水通过管道可直接加进计量罐，计量罐的四个支撑底脚与支撑架基础之间各安装一只称重压力传感器模块，负责计量进入计量罐的物料重量，支撑架基础需做水平调试；
4、 液体原料计量完毕通过计量罐底部的的自动分流装置，分别自动加到相应的搅拌罐中。自动分流装置结构（见图一）：在计量罐的总卸料阀后水平安装到各个搅拌釜的分料自动阀门，把各个分料自动阀门的前端进料管用管道联通，这样可以保证卸料后基本无存料，到各个搅拌釜的卸料管道水和液料管道可以合并一条管道，以减少管道用料成本；
5、搅拌好的成品通过反应釜底部的管道泵送至成品罐，由自动阀门和泵控制；
6、全部配料数据均存储于控制中心的工控机数据库内；
7、全部配料过程均由组态软件实施监控，通过控制界面实施过程操作，生产数据适时存储到系统数据库，以完成对各种生产数据进行存储和分析，同时还能实现原料进存用料管理、成品管理、人员管理、合同管理等各项功能。
三、配料称重控制系统，系统控制方案
1、在生产现场设置一个集中控制操作台，动态称重计量仪表安装在操作台上，安装在六个计量罐支撑腿下部的称重传感器数据线与动态计量仪表相连，实时数据由计量仪表经通信线上传给控制中心的工控机，配方及控制命令由控制中心的工控机经通信线下传给仪表及PLC控制器；
2、操作台内部安装西门子S系列PLC可编程控制器及继电器等，负责控制各自动阀门和泵的启停；
3、计量仪表在PLC的控制下启动，在不同计量阶段输出不同的信号（快投、慢投、卸料等）给PLC，由PLC对外部设备直接控制；
4、操作台上安装按钮开关等，可实现上述各部分的手动控制；
5、在现场操作处和集中控制操作台上均设有急停按钮，两个急停按钮系串联关系，用于紧急情况的应急断电处理；
6、搅拌罐设搅拌电机，由变频器控制。
四、自动配料灌装计量系统控制部分
控制系统可实现配料计量过程全部自动控制，包括各阀门、泵、电机、变频器、计量仪表的启动、停止，信号的传输、数据的记录、报表的处理和打印等。
五、配料称重控制系统描述
1、配料称重控制系统特点
（1）、结构简单，控制逻辑清楚；
（2）、采用控制领域内的主流产品（如研华工控机、西门子或欧姆龙PLC、施奈德电器件等），可靠性、稳定性好；
（3）、采用我公司独有的连续计量技术，效率快、高；
（4）、操作台集中操作、集中控制，全部仪表一目了然，便于监控和操作，增加了安全性、可靠性，降低了操作员的劳动强度，使操作员不必奔波于各分散的计量仪表之间；
（5）、操作台与控制柜的距离近，控制信号传递距离短、可靠性强；
（6）、具有强大的软件功能，可实现生产过程实时、直观监控，各种配方管理，物料缺料提醒、异常情况报警等各种功能。
2、 控制流程描述
（1）、生产启动
操作台上设有各工艺环节的手动操控按钮及指示灯，以及启动按钮等。用户可在操作台面板上按动按钮或直接用鼠标点击电脑屏幕上的启动按钮，即可以手动或自动启动相应的生产线开始生产。
（2）、配方管理
每次生产前可以设置输入本次配料的配方，按比例分配所需原料数量（也可采用缺省方式，即仍然使用上的配方）。给自动上料提供数据依据。
（3）、生产过程动态计量
在生产启动的同时，PLC就将动态计量启动信号发给称重计量仪表，仪表即开始对各环节的重量进行采集、显示，并在不同的重量阶段采用快投料和慢投料策略，以兼顾提高效率和计量。在到达目标值时，输出停止计量信号，由PLC控制关闭相关阀门、泵等。同时完成卸料到反应釜的动作，计量仪表自动清零去皮。
（4）、配料称重控制系统数据存储
本次配料结束时，由上位机（电脑）对本次实际数据做存储，并可按要求做一定的分析，生成各类报表，用于生产统计、管理。
（5）、配料称重控制系统报表打印
可根据用户需求，在线或离线打印各种所需报表，如当成品日产量、原料消耗，原料库存，成品库存等等。
3、配料计量过程
动态计量仪表采用的是动态计量控制方式。在停止或暂停状态下，外部运行输入信号有效时，启动自动配料过程。
按下启动按钮，系统仪表启动，称重仪表清零。然后给原料1（1#料）快投料和慢投料有效信号，系统打开阀门启动料泵，开始1#料的快速加料过程（即同时打开两个进料阀门），同时仪表启动随时跟踪读取称重传感器信号，当重量接近达到预设的大投值时，仪表将关闭快投料信号，使系统进入1#料慢加料过程（关闭一个阀门），同时仪表继续随时跟踪读取称重传感器信号，仪表将判别料斗重量是否大于等于1#料目标值—1#料落差值。如果大于等于则仪表关闭小投信号，停止加料过程（全部阀门及上料电机关闭），本次计量结束。如果需要在同一个计量罐内累计加量计量则开始第二种物料的加料，此时仪表首先清零显示输出M2（2#料），快投料和慢投料有效，其过程同上。否则开始卸料到反应釜。
依次完成2#、3#料的加料过程后，仪表将分别显示料斗中四种物料的重量，仪表输出卸料信号，系统开始卸料过程，当料斗中的重量等于或小于所设定的零区范围时，仪表关闭卸料信号，同时回到停止状态（运行输出无效，暂停输出无效）。完成配料过程。
其中物料的落差初始值是根据经验设定的，随后在计量的过程中落差值根据实际测量值采用自学习的方式，逐次逼近目标值，使误差越来越小。
4、配料称重控制系统管道阀门工作管理
在配料系统启动后，系统PLC自动控制顺序开启各原料气动阀及称重上料阀，同时启动上料电机，加料结束自动关闭上料阀门及电机，开启卸料阀及搅拌电机，原料开始卸料，反应釜开始搅拌，反应釜搅拌结束，系统开启反应釜卸料阀门和卸料电机，把成品料输送到成品罐，本次配料结束。灌装工人可以启动灌装机，进行装桶工序操作。配料过程也可以由操作员按照工艺要求手动顺序按动操作台上的阀门、电机按钮，进行手动配料过程操作。
5、原料罐存料管理（备选）
原料罐上可以安装静态液位计（如雷达液位计、超声波液位计、浮子液位计、压力液位计等），随时检测液位变化，控制系统适时跟踪采集液位高度数据，并测量计算出原料存量、进料量、出料量等，生成数据报表，便于进行原料库存耗用等管理。
6、 控制系统特点
（1）、结构简单，控制逻辑清楚；
（2）、采用控制领域内的主流产品（如研华工控机、西门子或欧姆龙PLC、施奈德电器件等），可靠性、稳定性好；
（3）、采用我公司独有的连续计量技术，效率快、高；
（4）、操作台集中操作、集中控制，全部仪表一目了然，便于监控和操作，增加了安全性、可靠性，降低了操作员的劳动强度，使操作员不必奔波于各分散的计量仪表之间；
（5）、操作台与控制柜的距离近，控制信号传递距离短、可靠性强；
（6）、具有强大的软件功能，可实现生产过程实时、直观监控，各种配方管理，物料缺料提醒、异常情况报警等各种功能。
7、配料称重控制系统控制流程描述
（1）、生产启动
操作台上设有各工艺环节的手动操控按钮及指示灯，以及启动按钮等。用户可在操作台面板上按动按钮或直接用鼠标点击电脑屏幕上的启动按钮，即可以手动或自动启动相应的生产线开始生产。
（2）、配方管理
每次生产前可以设置输入本次配料的配方，按比例分配所需原料数量（也可采用缺省方式，即仍然使用上的配方）。给自动上料提供数据依据。
（3）、生产过程动态计量
在生产启动的同时，PLC就将动态计量启动信号发给称重计量仪表，仪表即开始对各环节的重量进行采集、显示，并在不同的重量阶段采用快投料和慢投料策略，以兼顾提高效率和计量。在到达目标值时，输出停止计量信号，由PLC控制关闭相关阀门、泵等。同时完成卸料到反应釜的动作，计量仪表自动清零去皮。
（4）、数据存储
本次配料结束时，由上位机（电脑）对本次实际数据做存储，并可按要求做一定的分析，生成各类报表，用于生产统计、管理。
（5）、报表打印
可根据用户需求，在线或离线打印各种所需报表，如当成品日产量、原料消耗，原料库存，成品库存等等。
8、配料称重控制系统配料计量过程
动态计量仪表采用的是动态计量控制方式。在停止或暂停状态下，外部运行输入信号有效时，启动自动配料过程。
按下启动按钮，系统仪表启动，称重仪表清零。然后给原料1（1#料）快投料和慢投料有效信号，系统打开阀门启动料泵，开始1#料的快速加料过程（即同时打开两个进料阀门），同时仪表启动随时跟踪读取称重传感器信号，当重量接近达到预设的大投值时，仪表将关闭快投料信号，使系统进入1#料慢加料过程（关闭一个阀门），同时仪表继续随时跟踪读取称重传感器信号，仪表将判别料斗重量是否大于等于1#料目标值—1#料落差值。如果大于等于则仪表关闭小投信号，停止加料过程（全部阀门及上料电机关闭），本次计量结束。如果需要在同一个计量罐内累计加量计量则开始第二种物料的加料，此时仪表首先清零显示输出M2（2#料），快投料和慢投料有效，其过程同上。否则开始卸料到反应釜。
依次完成2#、3#料的加料过程后，仪表将分别显示料斗中四种物料的重量，仪表输出卸料信号，系统开始卸料过程，当料斗中的重量等于或小于所设定的零区范围时，仪表关闭卸料信号，同时回到停止状态（运行输出无效，暂停输出无效）。完成配料过程。
其中物料的落差初始值是根据经验设定的，随后在计量的过程中落差值根据实际测量值采用自学习的方式，逐次逼近目标值，使误差越来越小。
9、配料称重控制系统管道阀门工作管理
在配料系统启动后，系统PLC自动控制顺序开启各原料气动阀及称重上料阀，同时启动上料电机，加料结束自动关闭上料阀门及电机，开启卸料阀及搅拌电机，原料开始卸料，反应釜开始搅拌，反应釜搅拌结束，系统开启反应釜卸料阀门和卸料电机，把成品料输送到成品罐，本次配料结束。灌装工人可以启动灌装机，进行装桶工序操作。配料过程也可以由操作员按照工艺要求手动顺序按动操作台上的阀门、电机按钮，进行手动配料过程操作。
10、配料称重控制系统原料罐存料管理（备选）
原料罐上可以安装静态液位计（如雷达液位计、超声波液位计、浮子液位计、压力液位计等），随时检测液位变化，控制系统适时跟踪采集液位高度数据，并测量计算出原料存量、进料量、出料量等，生成数据报表，便于进行原料库存耗用等管理。
六、配料称重控制系统自动配料控制系统优点
1、采用了连续动态计量的方式进行固态液态物料计量，效率高；
2、采用了操作台，使操作员可在控制室中监视生产线的工作状态，完成一切操作，提高了工作效率及处理异常情况的速度；
3、称重仪表安装集中化，使得与上位机和PLC的通信更加便捷、安全、可靠；
4、生产、管理软件功能强大，可完成各种生产控制和数据管理功能；
5、具有自动、半自动、手动功能，可在突发上位机故障时自行半自动操作，这种方法具有与全自动一样的和可靠性；
6、升级扩充方便。今后如果再需要扩充系统，仅需将新安装好的系统的传感器线、阀门控制线拉至控制室，接入操作台，并在软件界面上增加相应的功能模块即可，简单快捷；
7、具有液位检测功能。根据不同公司要求，在原料罐和成品罐内可设置投入式液位计或液位开关，可对液位实时监控，避免事故的发生。
七、软件功能
新的系统软件含生产管理和数据管理两部分，生产管理主要完成对生产线工况的实时控制和监视，对各种计量数据做采集、存储，对各种状态做判别和故障报警。数据管理则对生产数据进行分析、分类存储、提供查询、统计功能和应用户要求编制的各种报表的显示和打印功能。
八、配料称重控制系统，系统扩展性
新建系统可扩展性良好。今后如果在此基础上扩充生产线或扩充计量点，只需增加所需的计量仪表，并在控制柜的端子上增加相应数量的继电器、并对软件适当升级即可。对系统构架和布局均不产生影响。因此，如果必要，建议在操作台上预留今后可能用到的仪表安装孔，为美观起见，可暂用仪表盖板封住预留孔。