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案例頻道 引言
在精細化工生產工藝中，自動配料系統是一道非常重要的工序，它由前、后配料兩個子系統組成。前配料系統在總控微機系統的控制下，將五鈉、芒硝、純堿等固體原料與燒堿、磺酸、泡花堿、水等液體原料在配料鍋里攪拌后形成料漿。料漿經老化、暫存后被高壓泵打人噴粉塔內，由熱風干燥后形成基粉。前配料系統主要完成主料和各種配料的稱重、配比。后配料系統將前配料系統形成的基粉通過電子皮帶秤和傳送帶送人預混器，與泵人的香精、非離子等原料混合后，由傳送帶送人成品倉。后配料系統實現了對輸送物料流量的計量。自動配料系統采用DCS集散控制方式，選用西門子S7—300 PLC構成數據采集控制系統，模塊化設計，經濟實用。人機界面監控軟件采用國內工控領域頭牌組態軟件“組態王”，具有開放性好、便于用戶維護和二次開發的優點。系統所有過程控制數據及設備運行狀態可集中管理、實時記錄，隨時打印和查閱。
1 監控系統的結構與功能
自動配料監控系統由計算機、機柜和外圍設備（前配料秤、后配料秤、料位機）組成。
1．1 監控系統的結構
自動配料監控系統由兩臺計算機作為整個系統的人機界面。其中一臺為主站，完成全部系統參數設定、過程監控、數據記錄；另一臺作為從站，以主站為依托，主管后配料系統的數據設定、過程監控。主站直接同西門子S7—300 PLC系統、前配料秤自動控制儀表和后配料秤相通信。圖l為前配料系統監測控制框圖，圖2為后配料系統監測控制框圖。
前配料監控系統現場采用密封型接線盒，防塵、防潮，可確保信號傳輸可靠。前配料秤儀表采用專用工業過程控制儀，通過RS一485總線與中控室實現通信，既可獨立控制，又可實現PLC聯機控制。各閥位及卸料器位置信號檢測采用霍爾傳感器，具有無觸點、抗干擾、抗粉塵、耐潮濕的特點。料倉倉位采用重錘式料位計，可實現連續倉位檢測。后配料監控系統主秤采用高精度配料皮帶秤，附料采用減量秤（失重秤），非離子泵、香精泵、流量檢測采用間接方式，即通過壓力變送器實時檢測管道壓力，由壓力變化判斷出料口、進料口是否堵塞。
1.2 監控系統的功能
監控系統具有人機交互、通訊、顯示及存儲、打印等功能，并具有數據、圖形顯示，狀態監控、數據輸入、信息存儲等各種有關操作的功能畫面。系統可實現實時過程數據監視、模擬顯示工藝流程、實時數據記錄查閱、系統操作員權限設定、工藝參數設定、設置運行過程事件報警及手動與自動控制切換。監控系統中現場控制儀表實時顯示流量、載荷、累計值、溫度等。溫度指示通過現場溫度顯示儀表、壓力指示通過現場壓力顯示儀表及電機的電流經現場顯示儀表遠傳至中控室集中顯示。變頻器調節配備自動切換開關，與主控計算機通訊。
2 監控系統控制過程
2．1 前配料監控系統的控制過程
2．1．1 自動稱料
自動稱料控制單元主要為l0臺稱重控制儀表，PLC作為輔助控制系統，計算機人機界面顯示配比參數（配方）及監控記錄實時數據。在自動控制方式下，單擊前配工藝畫面中自動配料“啟動”按鈕 ，或前配控制柜“啟動”按鈕，稱重控制儀表就按設定好的配方打開10臺秤的稱料閥。如果系統檢測到某臺秤配料閥未關，會發生報警并進入暫停狀態。每臺秤根據稱料快慢設有提前量，當控制儀表檢測到秤稱料重量達到設定值時，會減去提前量，控制儀表則關閉進料閥。提前量可人為修正或自動修正，使控制儀表控制配料秤每次配料精度達到設定的目標值。
2．1．2 自動配料
自動配料是將已經稱好的原料按一定的順序投放到攪拌鍋中，同時開啟攪拌和加熱。這一控制過程由溫控儀表與PLC共同完成。溫控儀表控制溫度上限，加熱由PLC控制完成。自動配料有固定順序和可編程序兩種控制方式。在固定順序方式下，各種原料的放料順序是固定的，不可改變。在可編程序方式下，各種原料的放料順序可根據配方在人機界面上人為沒定。
2．2 后配料監控系統的控制過程
后配料控制以基粉秤的流量檢測為基礎。控制主機通過RS一485通訊方式檢測到基粉秤的流量，并根據配比值給出香精泵、非離子泵的控制電流。PLC輸出4～20mA控制香精泵、非離子泵變頻器，使香精和非離子的出料苗隨基粉秤的流量變化，香精
2．3 監控系統報警控制過程
2．3．1 報警事件
自動稱料開始時，如果某個放料閥未關，或系統檢測不到放料閥關閉信號，系統會發出報警聲響，暫停稱重儀表的稱料過程，并使運行指示燈閃爍。出現報警，自動放料不會進行，待消除故障或認為產生的報警原因不影響放料，按復位按鈕后，再按“放料”按鈕，則繼續放料。
2．3．2 切換報警
自動放料開始時，系統首先檢查每種原料切換是否到位，如果切換不到位或切換不一致，報警系統開始報警，自動放料就不能進行。通過檢查，認為可以放料，按復位按鈕后，再按“放料”按鈕，則開始放料。
2．3.3 配料鍋滿報警
如果配料鍋中已配原料漿未放出，仍往該鍋放料，產生報警信號，自動放料就不能啟動。待檢查確認可以放料，按復位按鈕，再按“放料”按鈕，則開始進行自動放料。
2.3．4 急停
稱料過程中，由于緊急情況需要停止稱料，按下自鎖“稱料急停”按鈕，各個秤的進料閥就全部關閉，停止稱料。需要重新開始稱料時，旋起“急停”按鈕控制工程網版權所有，再按“啟動”按鈕控制工程網版權所有，則重新開始稱料。自動放料時，按一下“放料急停”按鈕控制工程網版權所有，系統會關閉所有放料閥，停止放料、攪拌和輸送。
3 系統人機界面
主站和從站的人機界面采用組態王組態軟件加VB開發的通訊程序，由前配工藝、后配工藝、前配配方、參數設定、歷史曲線及報警信息等組成。系統主菜單由一系列按鈕組合而成（如圖3所示）。當鼠標停留在菜單按鈕上時，按鈕凸起，單擊不同的按鈕可進入不同的畫面。操作的功能畫面主要有兩類，一類是顯示操作畫面，即顯示數據（顯示方式為數字、曲線、歷史趨勢等）、供操作人員進行操作的功能軟開關和軟按鈕等；另一類是工藝流程畫面，顯示設備的工藝布置、工藝流程及相應的檢測數據。配工藝前配工藝流程界面中可以實時顯示前配料秤的瞬時流量、配方比例、稱料配料狀態、料位以及閥門關閉信號、鍋的溫度、電機電流等。在界面上還有其他一些操作，如自動／手動控制按鈕、自動稱料的單次和連續切換按鈕、物料按鈕及復位按鈕等。
3．2 后配工藝
后配工藝流程界面可以實時顯示基粉秤、輔料秤、失重秤的流量、累積值、重量，顯示基粉秤的載荷、預混器電流、卸料器狀態、非離子瞬時流量、香精瞬時流量等。在界面上還可以進行一些按鈕控制操作，如失重秤的運行與停止、頻率調節、手動與自動轉換，以及幾種物料的配比設定等。
3．3 其他人機界面
參數設定界面顯示前配料秤的瞬時重量、物料的料位、前配料秤使用狀態及各種物料的配料順序。前配料配方界面是對前配料配方的一些管理，既可以選擇已經設定好的任一種配方，也可修改已擬好的配方，或者新擬配方。報表界面可完成成型車間配料工序生產記錄，包括各個班的前配報表和后配報表。前配報表記錄每種物料秤的重量、時間、鍋號，后配報表記錄每個班生產的正品量和次品量、每天生產的正品總量和次品總量，并且通過時間框可任意隨時查看每天3班的情況。從歷史曲線界面上可查看前配料秤的瞬時重量。報警界面可以顯示閥門關閉及下料超時、放料超時等報警信號。
4 結語
自動配料監控系統具有運行可靠、功能齊全、投資低、升級方便等特點，采用全漢化操作界面，在線組態，形象直觀，易于操作。監控系統提供了較完善的系統運行信息和產品信息，為現場操作人員創造了高效率的工作環境，實現了較為先進的過程控制和管理技術水平，并減輕了系統維護的工作量。本系統投入運行以來，各項指標均滿足技術要求控制工程網版權所有，并極大地改善了操作員的勞動強度，明顯地提高了生產效率。
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