項目概況
先進(jìn)的稱重技術(shù)為食品飲料行業(yè)的生產(chǎn)工藝提供了高效率的生產(chǎn)控制和質(zhì)量保證。
SIWAREX FTC （靈活的連續(xù)稱重技術(shù)）是一種高精度、高速的稱重控制模塊，可以用于各種失重式給料設(shè)備的稱重控制應(yīng)用。通過在固定時間間隔取得物料重量的變化，可以計算得出物料瞬時流量。閉環(huán)控制器利用這個流量值來控制失重式給料設(shè)備的給料量。
SIWAREX FTC是西門子SIMATIC 控制系統(tǒng)的一個擴(kuò)展模塊，通過 SIMATIC 系統(tǒng)可以直接獲取和執(zhí)行內(nèi)部配方管理。
客戶
一家德國食品公司，在全球有幾百名員工，生產(chǎn)各種各樣的食物，包括面包、糖果、奶制品等等。為了確保工廠高效運行并保證產(chǎn)品質(zhì)量，必須使得生產(chǎn)流程最優(yōu)化和高度自動化，于是用戶決定采用西門子 SIWAREX FTC 稱重控制系統(tǒng)來替換老的系統(tǒng)。
面臨的問題
在面包生產(chǎn)過程中，為了實現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)高品質(zhì)的食品，用戶要求對面粉和各種添加劑配比進(jìn)行高精度的連續(xù)計量和控制。由失重給料裝置（見圖2，螺旋給料機）將面粉按照預(yù)設(shè)的流量送入定量給料容器，定量給料容器也作為秤來使用，混合來自不同失重式給料機的物料，并根據(jù)預(yù)設(shè)重量值控制各失重式給料機的流量保持在 1～4T/H 之間，確保各物料之間正確的配料重量比例。失重給料裝置可以儲存大約200kg 重的物料，3～12 分鐘就會從上方的原料倉補一次料（圖4 ）。
作為稱重控制系統(tǒng)升級方案的一部分，老的稱重儀表由SIWAREX 稱重模塊取代，由于新的技術(shù)的使用，可以使得：
* 提高批量加料計量精度，不受外部因素（例如機械振動等）的干擾；
* 可適用于不同種類、不同密度的面粉計量控制；
* 分別獲取和顯示料位和物料重量值；
* 易于集成在SIMATIC S7 系統(tǒng)中，使得稱重和控制完美結(jié)合；
解決方案
決定采用SIWAREX FTC 稱重模塊用戶決定使用 SIWAREX FTC 是因為FTC 完全可以滿足計量精確度的要求，并且有高速實時稱重數(shù)據(jù)處理和多種有效濾波能力。此外，用戶已經(jīng)體驗過 SIWAREX FTC 遠(yuǎn)程操作的能力的無與倫比的效果，只需坐在控制室就可對現(xiàn)場的各種秤進(jìn)行操作和設(shè)置。
與眾不同的稱重原理
失重式給料設(shè)備（例如包含稱重裝置的定量容器，圖4 ）每過一個固定時間間隔讀取一次重量值，由前后兩次重量差值來計算每時間單位的減量（既瞬時流量），F(xiàn)TC 稱重控制器將這個實際測量值與預(yù)設(shè)流量值比較，同時控制螺旋給料機的轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)給料量。當(dāng)失重料斗內(nèi)的物料重量達(dá)到最小設(shè)定值時，會自動打開加料閥進(jìn)行周期性的加料操作，這就形成了如圖 5所的重量曲線 。
圖4 和圖 5 SIWAREX FTC 和 S7 控制器組成的控制系統(tǒng)（左圖）定量給料和加料的重量曲線（右圖）
為了確保稱量結(jié)果的正確，例如避免機械振動的影響，在稱重信號測量的過程中可以選擇一個適當(dāng)?shù)臑V波器來進(jìn)行濾波。
為了實現(xiàn)這個功能，SIEAREX FTC 可以分別設(shè)置料位和稱重值的濾波參數(shù)。
方案實施
這個項目由德國Glowienka Automatisierung GmbH 公司來完成，他們專注于食品飲料行業(yè)的自動化解決方案的研究和實施。稱重系統(tǒng)的改造與SIMATIC S5 到SIMATIC S7 系統(tǒng)升級同步進(jìn)行，所以能夠很好的將先進(jìn)的 SIWAREX 稱重系統(tǒng)與 SIMATIC 控制系統(tǒng)相結(jié)合。
優(yōu)勢
使用者益處
* 通過集成在 SIMATIC 系統(tǒng)中（圖 3），可以直接進(jìn)行配方管理并設(shè)置稱重系統(tǒng)的預(yù)設(shè)值；
* 對于不同的物料，可以方便的在遠(yuǎn)程設(shè)置定量給料的參數(shù)通過使用自動獲取特性曲線的使用，可實現(xiàn)對計量參數(shù)的簡單遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。
集成的優(yōu)勢
* 易于安裝并且可通過各種通訊方式讀取稱重數(shù)據(jù)和設(shè)置稱重系統(tǒng)，例如可通過一個調(diào)制解調(diào)器或以太網(wǎng)通訊模塊簡單集成到稱重系統(tǒng)。
* 稱重的數(shù)據(jù)通過 PLC 背板直接送入PLC 系統(tǒng)，節(jié)省了稱重設(shè)備與 PLC 系統(tǒng)之間的通訊環(huán)節(jié)，降低了成本；同時實現(xiàn)了高速的稱重控制功能；
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