西门子SIWAREX在粉刷石膏砂浆配料系统中的应用

前言
    当今，在称量自动化和过程控制领域，电子称量系统被广泛地应用到监视和控制各种生产过程中。这些应用可以从简单的皮带张力的监视或容器填充度的测量，一直延伸到复杂的特定配方混合料的生产控制。SIEMENS电子称量系统 (SIWAREX)特别适合于这些高精度的测量任务，或被应用于其它测量手段不适宜使用的场合，例如导致传感器易损的活性材料的检测和受卫生条件限制的纯净物质(如食品、药物、化工产品)的生产。
1 SIWAREX系统在粉刷石膏生产中的应用
    称量和按比例定量控制是先进工业过程控制的关键技术，在众多的工业过程控制中称量技术扮演了重要的角色。通过直接集成在SIMATIC自动化系统的电子称量系统，SIEMENS在集中式和分布式控制系统中提供了统一的称量解决方案。
    SIWAREX称量模块既可以作为中央模块应用于SIEMENS可编程控制器SIMATIC S5或S7，也可以作为分布式输入、输出模块应用于SIMATIC S5、S7、M7或C7：通过使用标准硬件组态SIMATIC components和标准编程软件STEP7，可以极大地减少工程和培训的费用。另外，通过使用SIWATOOL参数化软件，用计算机RS 232C接口直接与称量模块相连，使用户可以在没有任何STEP 7编程基础的情况下，通过输入窗口方便地修改所有的可调节参数。
1.1  SIWAREX U和SIWATOOL的功能
    SIWAREX系列中最通用的模块S1wAREX U，在粉刷石膏生产线中的主要功能是：执行处理生产线所有生产过程中的称量任务，信号数字过滤，超限检测，短路和防过载保护，断线检测等。SIWAREX U有单通道和双通道2种类型模块，测量精度为0．05％，具有65 535分度分辨率。



    SIWATOOL是可以在Windows和STEP 7下运行的，对SIWAREX U进行错误诊断和参数设置的应用软件，它允许同时处理多块离线称量模块和1块在线模块。用计算机RS232C接口直接与称量模块相连，我们可以方便地进行粉刷石膏生产过程的物理量标定、上下限设定、数字过滤器选择、零点设置和参数显示等操作。
1．2 应用于粉刷石膏砂浆配料系统控制的实例
    在南京一夫建材实业有限公司新建的墙体粉刷石膏砂浆生产线工程的配料系统，根据设计选用西门子SIWAREX称量系统。粉刷石膏砂浆是一种抹灰饰面材料，它是由天然石膏通过特殊工艺处理，成为半水型石膏α-CaSO .1／2HzO。
    粉刷石膏砂浆以α-CaSO4 .1／2H2O为基料，掺入与之相适应的填料、高性能外加剂及一定级配的建筑用砂，上述原料分别按产品要求，在SIWAREX称量系统控制下配制而成。生产线的配料系统主要由大、小2台秤组成，大秤称量石膏粉、沙子2种主料，小秤分别称量3种辅料添加剂。所有生产用原料通过5台变频控制的螺旋绞刀帮助下，按照工艺配方要求先后加入到2台秤中。称量完成后，2台秤中的5种原料全部投入到混合机中进行搅拌后，即成成品。接着开始下一次配料工作循环。
    该系统的PLC选用西门子的S7—300，电源模块为PS3075A，CPU模块为6ES7314，数字量输入模块为6ES7 321、数字量输出模块为6ES7322、称量模块为SIWAREX U；传感器选用应变片式，变频器为Schneider的ATV一28HU72N4；人机界面HMI选用DIGITAL的Pro-faceGP系列触摸屏。
    控制系统分手动和自动2种操作方式。在手动方式操作下，主要完成粉刷石膏砂浆生产线的单机调试、故障维修、称量模块的标定等功能。在自动方式下，上位机HMI实现粉刷石膏砂浆配方的设定、原料称量瞬时值和累计报表动态显示、生产线故障报警等功能。下位机PLC执行粉刷石膏砂浆生产工艺配方值的工程转换和精确实现每道工序的生产要求；变频器高、中、低速切换，去皮和零位追踪，超差处理，故障诊断等功能。同时，由于在程序中加入了对生产状况的预测控制和累计误差补偿等算法，使得粉刷石膏砂浆的生产控制精度和稳定性大大提高。SIWAREX系统在粉刷石膏砂浆生产中的工艺控制过程如图1所示。



图1 SIWAREX称量系统控制过程示意
2 结语
    粉刷石膏砂浆配料系统选用西门子S7—300系列PLC与电子称量系统SIWAREX以及DIGITAL触摸屏，生产中操作方便、精度高、安全可靠、生产效率高。另外，由于具有良好的人机交互界面，使得操作工几乎不用培训即可胜任生产岗位，大大减少了企业的人员培训时间和费用。运行半年来，取得了令人满意的效果。