2025年04月04日 12:43:21 来源：广州市凯士称重设备工程有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量：2
| 液氯自动灌装机的定值充装系统 | 2020-01-17 |
| 绪论 绍了一种新的液氯自动灌装机定值充装模式，采用电子标签自动灌装机触摸屏、总线通信自动灌装机触摸屏、无线网络自动灌装机触摸屏及数据库自动灌装机触摸屏等，实现了液氯自动灌装机超期使用或超期未检的自动检查、液氯的自动定值充装、钢液氯瓶档案管理和流转管理，大大降低了人为因素的影响，提高了工作效率和安全生产系数，提升了钢液氯瓶管理水平。液氯是生产的重要原料，同时也是有毒、有害、有腐蚀性的危险化学品叫在液氯自动灌装机充装环节存在一些突出问题，主要表现:（1）充装前后没有对钢液氯瓶进行必要的检查；（2）在充装过程中对充装量的控制不合格，过量充装现象依然存在；（3）对超过使用年限的钢液氯瓶、超期未检的钢液氯瓶、未进行使用登记的钢液氯瓶或其他不合格钢液氯瓶进行充装等。从目前统计的液氯自动灌装机事故原因来看，也主要集中在这几个方面。 液氯是化工工业中用来杀菌及治理水源的化学物品。在水处理中如果添加液氯的量控制不当，将会对水质及社会环境造成较大危害。目前，国内对饮用水的要求越来越高，这对自来水公司的加氯处理提出了较高的要求。自来水公司在水处理过程中液氯量的控制有着十分重要的作用，它的加量控制直接影响水的质量。目前我国大中城市水厂对加氯重量的计量控制，大都采用杠杆式机械秤，机械秤在使用一段时间后会出现计量不准或机械故障，同时由于是近距离操作也会影响现场操作人员的身体健康。对于这种情况，有些较大的水厂采用2t～3t钢液氯瓶地上衡，但由于价格昂贵，而且土建麻烦，投资大，并且操作不方便。根据以上情况，针对采用液氯配制进行杀菌的企业，如化工厂、自来水公司等，设计开发研制了针对氯液氯瓶内的液氯储存量进行计量控制的专用电子秤：液氯钢液氯瓶电子秤计量装置。它采用框架结构秤体，秤台面为不锈钢结构件，秤架进行多层防腐处理，耐腐蚀，方便冲洗。配套使用高精度称重模块和智能化称量显示仪组成的称量液体灌装机，准确度高，工作稳定可靠。 液体灌装机的工艺控制称重灌装机 自动灌装机论述了一种用西门子S7-200系列中PLC作为控制部分的液氯自动灌装控制液体灌装机的设计与工作过程。本液体灌装机由数据采集模块、控制器模块、人机交互界面模块。其中数据采集模块由托利多称重模块和A/D转换部分组成。主要硬件指PLC以及扩展模拟量模块的输入输出设备等部分。软件部分描述了控制液体灌装机流程图、液体灌装机的灌装过程工作流等。通过对该液体灌装机的研究和设计，最终实现液体灌装机能够进行液氯的自动灌装功能，达到了此设计的要求。化工生产过程中涉及化工原料及产品量的计量控制，针对氯碱生产过程的要求，生产工艺所生产的液氯作为一种产品需进行外供或买卖贸易结算。在液氯外供计量中需用专用液氯灌装液氯瓶，根据液氯钢液氯瓶的皮重、需灌装实际重量通过一套自动计量及控制装置来实现。为了设计出适合的，可靠的，经济的定量包装控制液体灌装机，既要保障液体灌装机在各种恶劣的环境下长时间正常工作，又能适应快速的流水线生产且能保证能达到性对较高的包装精度定量包装控制液体灌装机，称重称重灌装机构建一个基于PLC的动态定量包装控制液体灌装机。液体灌装机采用触摸屏作上位机，用于远程监控，并设计了良好的称重显示器以供用户使用。同时，液体灌装机还具备现场控制柜操作模式，以进行现场调试运行。这样，液体灌装机的操作方式更为灵活方便，具有更好的扩展性能以及应用范围。全面熟悉液氯钢液氯瓶灌装的工艺过程，掌握自动计量及控制中指标要求，通过设计所配置的硬件组成，编制符合自动计量及控制要求的软件程序。灌装称重灌装机所研究的定量包装控制自动灌装机是基于西门子PLC200系列为核心的控制液体灌装机，通过托利多电子秤进行物料的重量的实时测量，在进行数据的采集的和处理，以触摸屏为上位机，构造出人性化的称重显示器。最终设计出一套能对八条灌装线实现的自动计量、自动控制PLC组成的硬件液体灌装机，并实现称重仪表的显示、报警、数据处理等功能。液体灌装机硬件由8个液氯灌装载容器，这些装置实现了自动灌装的功能，在液氯的重量判断上本液体灌装机在Z轴上安装有称重模块以判断液氯是否满装。XYZ轴机械臂由三个伺服电动机驱动，伺服电机有精度高以及扭矩大和抗干扰性高等优点以取代步进电动机。伺服电机的控制由西门子公司的200系列PLC的伺服定位模块EM253驱动，本液体灌装机主机由S7-226CN作为主处理单元，液体灌装的工作过程，先通过上位液体灌装机HMI设置好每个装载容器的装载质量，按下启动按钮后机械臂按照上位液体灌装机指令移动XYZ轴按顺序到达的容器，打开出液阀门，通过PLC对高精度称重模块流程液体的计算到达设定值后关闭放液阀门，机械臂移动到下一个容器，直至到每个容器灌装完后，整个工作流程结束。 在以计算机自动灌装机触摸屏为中心的各个领域中，从测量到控制几乎到处都使用到数字自动灌装机触摸屏，而从自然界获取的大都是模拟量，作为控制信号也多是模拟量。数字处理自动灌装机触摸屏对信号进行处理的过程一般是：模拟量转化为数字量→智能数字处理→数字量转化为模拟量。其中起桥梁作用的模数转换和数模转换。模数转换是把输入的模拟信号转换成数字信号输出的电路，常写成A/D转换，或写成ADC。数模转换是把输入的数字信号转换成模拟信号输出的电路，常写成D/A转换，或写成DAC（DigitalAnalogConverter）。D/A输出的模拟信号并不真正是能连续变化的模拟信号，而是以所用DAC的分辨率为单位增减的有“台阶”模拟量，所以实际上DAC是准模拟量输出。A/D是用有效位（LSB）的BIT数表示，一般满足LSB的一半就可以了。精度包括失调误差和比例系数（即增益或称跨度）误差等，因此精度一般总是比线性度差。一般分辨率越高精度越高，在应用中也用数字的二进制位数代表转换精度。在A/D转换器中，因为输入的模拟信号在时间上是连续的而输出地数字信号是离散的，所以转换只能在一系列选定的瞬时对输入的模拟信号取样，然后再将这些取样值转换成输出地数字量。因此，A/D转换的过程是首先对输入的模拟电压信号取样，取样结束后进入保持时间，在这段时间内将取样的3.3.2转换原理A/D、D/A大量用于数字电压计以及数据采集、处理液体灌装机中。用途不同则对性能要求亦有区别。数字电压计等要求使平方便、高精度且抗干扰性好，而对速度则要求不高。然而在数据采集处理、设备中，则要求处理高频高速信号或多通道同时处理或者在线高速处理，这首先就要有高速处理性能。使用或者设计DAC、ADC时，对其有关性能必须了解清楚，才能做到合理应用。梅特勒-托利多称重设备液体灌装机有限公司制造的“pp"型化工钢液氯瓶电子平台称采用全新设计的钢机构称台，配用四只高精度剪贴梁式称重模块和智能化称重显示仪表，组成称重液体灌装机。该液体灌装机准确度高，称重速度快，工作稳定可靠。被广泛应用于各类化工用钢液氯瓶灌装的物料计量场合。平台秤简易结实、清洁方便。秤台上的专用支架可以放置直径400到800的多种规格嘚钢液氯瓶。平台秤可按用户需要选配多种型号的称重显示仪表，以实现不同的称重管理和计量功能。防腐涂料及特殊防腐工艺使其可用于防腐和防水环境中，选配打印机、大屏幕显示器，还可扩展功能。称重物体放在称台上，在重力的作用下，称重模块弹性体发生形变，是粘贴于弹性体应变梁上的电阻应变桥路失去平衡，从而输出与重量信号成正比的mV级电信号，该电信号进入称重显示仪表后，经过放大，滤波，A/D转换，在京微处理器对信号处理后直接在仪表上显示称重数据。 变换速度时间 把输入的模拟（数字）信号变换成相对应的数字(模拟)量输出所需要的时间称为A/D转换(D/A转换)的时间或“变换速度”。D/A变换速度是指从数字输入建立开始，直到使输出模拟电压（或电流）达到在规定误差范围内的目标值时所需要的时间，例如达到误差为0.01%时需要10μS，就表示其变换速度为10μS。A/D变换速度是指变换启动开始直至变换结束送出数字量所需要的时间，也可以用单位时间的转换次数（转换频率）描述。根据转换时间把A/D分为超高速（＞100M/S）、高速（100M/S10M/S）、中速（10M/S10K/S）、低速（＜10K/S）几档。 在D/A中从输入的数字信号发生变化开始，到输出值稳定在额定值的LSB/2以内所需的时间，称为建立时间。根据D/A建立时间，可将D/A分为超高速（≤0.lS）、速（0.llS）高速（1~10S）、中速（10~100S）和低速（≥100S）几档。 自动灌装机的防爆电子秤分辨率和转换精度 分辨率就是分辨能力，也就是能够分辨出即检测出信号变化的最小（量化）单位。用数字的位数来表示，二进制称为“比特”（BIT）数，比如通常说的12位A/D(D/A)。二进制的位数越多，分辨率越高。十进制的称为“位数”（Dgit），如3位半数字电压表，4位半A/D转换等。精度是表示实际输出与理想（理论性的）输出之差，一般多用相对满标度的百分比来表示。百分比越小精度越电压量化为数字量，并按一定的编码形式给出转换结果。然后，再开始下一次取样。下面看一下取样定理。为了能正确无误地用取样信号Vs表示模拟信号V1，样信号必须有足够高的频率。可以证明，为了保证能从取样信号将原来的被取样信号恢复，式中fs为取样频率，fi(max)为输入模拟信号V1的频率分量的频率。式（3-1）就是采样定理。由于转换是在取样结束后的保持时间内完成的，所以转换结果所对应得模拟电压是每次取样结束时的V1值。 自动灌装机的气动球阀结构特点 1、流体阻力小、球阀是所有阀类中流体阻力最小的一种，即使是缩径球阀，其流体阻力也相当小。 2、止推轴承减小阀杆磨擦力矩，可使阀杆长期操作平稳灵活。 3、阀座密封性能好，采用聚四氟乙烯等弹性材料制成的密封圈，结构易于密封，而且球阀的阀封能力随着介质压力的增高而增大。 4、阀杆密封可靠，由于阀杆只作彷转动运而不做升降运动，阀杆的填料密封不易破坏，且密封能力随着介质的压力增高而增大。 5、由于聚四氟乙烯等材料具有良好的自润滑性，与球体的磨擦损失小，故球阀的使用寿命长。 6、下装式阀杆和阀杆头部凸阶防止阀杆喷出，如火灾造成阀杆密封破坏，凸阶与阀体间还可形成金属接触，确保阀杆密封。 7、防静电功能：在球体、阀杆、阀体之间设置弹簧，能将开关过程产生的静电导出。 液体灌装机触摸屏简介 随着液体灌装机信息查询的与日俱增，液氯管理越来越多地设及触摸屏，因为触摸屏不仅适用于液氯自动灌装机信息查询的国情，而且触摸屏具有坚固耐用、反应速度快、节省空间、易于交流等许多优点。利用这种自动灌装机触摸屏，我们用户只要用手指轻轻地碰计算机显示屏上的图符或文字就能实现对主机操作，从而使人机交互更为直截了当，这种自动灌装机触摸屏大大方便了那些不懂电脑操作的用户。触控屏是个可接收触头等输入讯号的感应式液晶显示装置，当接触了屏幕上的图形按钮时，屏幕上的触觉反馈液体灌装机可根据预先编程的程式驱动各种连结装置，可用以取代机械式的按钮面板，并借由液晶显示画面制造出生动的影音效果。触摸屏由触摸检测部件和触摸屏控制器组成；触摸检测部件安装在显示器屏幕前面，用于检测用户触摸位置，接受后送触摸屏控制器；而触摸屏控制器的主要作用是从触摸点检测装置上接收触摸信息，并将它转换成触点坐标，再送给CPU，它同时能接收CPU发来的命令并加以执行。 液体灌装机ASDA-B系列伺服电机及称重仪表 液体灌装机的伺服电机是该液体灌装机中作为传动机构，其作用在于把液氯瓶送进分装液体灌装机，然后进行分装工作，最终把分装好的液氯瓶子送出去，完成一个周期的工作，就这样一个一个的往复循环工作。整个工作过程全部由PLC控制器编辑的程序进行自动控制。伺服电机的种类多种多样，目前在市面上见到的就有几十种，因此我们必须选用合适的伺服电机。经过综合的考虑，选用了ASDA-B系列伺服电机，作为该分装液体灌装机的传动机构。之所以选用ASDA-B系列的伺服电机，原因在于该系列伺服电机是达标准功能型的交流伺服驱动液体灌装机。除了提供容易操控的手持式面板，并搭配友善的软件称重显示器，能快速进行伺服驱动增益调试及状态监控，并提供多样化的电机容量选择。针对新开发的小型自动化液体灌装机产商，提供优良的性价比产品。称重仪表是人与计算机之间传递、交换信息的媒介和对话接口，是计算机液体灌装机的重要组成部分。是指人和机器在信息交换和功能上接触或互相影响的领域或称界面所说人机结合面，信息交换，功能接触或互相影响，指人和机器的硬接触和软触，此结合面不仅包括点线面的直接接触，还包括远距离的信息传递与控制的作用空间。HMI是人(操作员)与过程(机器/设备)之间的接口。控制器是控制过程的实际单元。因此，在操作员和WinCCflexible(位于HMI设备端)之间以及WinCCflexible和控制器之间均存在一个接口。HMI设备可以将过程和设备的参数存储在配方中。并且可以一次性将这些参数从HMI设备下载到PLC，以便改变产品版本进行生产。 自动灌装机的液氯钢瓶管理 灌装机自动模式是一种见的钢瓶自动充装控制模式，通常是由仪表或PLC来做控制器，充装流程和阀门的开关由控制器执行。钢瓶上秤等准备工作完成后，输入目标充值量，操作人员按下“开始充装”按钮后，称重灌装机自动打开阀门进行充装，到提前报警值时可以声光警示，到目标充装量后自动关闭阀门。该充装模式把操作人员从繁重的工作中解脱出来，减少了人员，降低了劳动强度，提高了工作效率，并且保证了物料充装精度，如果配以管理计算机，充装数据和复检数据可以显示、保存、打印和追溯。但它也有不足之处，操作人员只能根据钢瓶外观来判断是否可以充装，对于超过检验期或超过使用期的钢瓶无法在充装前确认，存在安全隐患。智能模式是一种新的钢瓶充装控制模式。对于将要充装的钢瓶,操作人员只需扫描一下标签，就能提前自动检测是否超期未检或超过使用期，如有故障，则报警并禁止充装，能自动检测钢瓶内的残液并根据残液值计算充装目标值，有效地避免了超量残液造成的过充情况。如果阀门关闭后仍然有重量增加，则可能是阀门泄漏，称重灌装机则会自动声光报警提示并记录在数据库。充装完成后，可以把充装数据、复检数据等回写到钢瓶标签，供钢瓶运输、存放等全程追溯。称重灌装机通过众多的措施，提高了液氯充装的工作效率和安全系数。现场控制层主要包括称重控制单元、手持机及钢瓶标签。称重控制单元包括秤台、称重仪表、可编程控制器、显示屏以及按钮指示灯等,PLC通过DP通讯模块接入ProfibusDP现场总线，与钢瓶管理称重灌装机进行交互通讯，同时还能接入DCS称重灌装机。标签识别及传输称重灌装机主要由电子标签、无线标签识别器、无线通讯基站和标签管理称重灌装机等组成。无线通信基站安装在充装现场，和数据中心采用Ethernet连接，与识别器之间进行无线以太网通信。钢瓶管理称重灌装机把钢瓶信息、充装数据在本地显示和保存，并同时将这些数据通过企业网（Intranet）上传到MIS（企业管理称重灌装机）或ERP,以便对钢瓶的的充装及流通情况进行统计、查询和追溯。也可以在管理室配备电子屏幕墙和视频监控设备，操作人员只需在管理室，观察到大屏幕上的重量到达目标值时再出去操作，也减少了工作人员接触有害氯气的可能性。工厂把钢瓶的充装数据、流转信息发送到相应的网络服务器，监管部门可以在网上实时监管称重灌装机内每一只钢瓶的检查结果、充装情况以及当前流向等。在钢瓶的整个生命周期，在每只钢瓶的每次操作，如购买、检验、充装、流转或报废等，钢瓶信息库内都有记录，真正实现了钢瓶的可追溯、可管理。将所有钢瓶的基本信息，包括钢瓶编号、生产厂家、出厂日期、下一次检验日期等都录入钢瓶基本数据库。对于3个月后需要大修的钢瓶自动报警提示。能反映报废钢瓶的报废日期、报废时的状况等信息。使用无线标签称重灌装机可以自动录入需要出库或入库的钢瓶。该软件能实时反映钢瓶总数量、入库空瓶数量、充装后的重瓶数量以及流转在外地的钢瓶数量；能分类检索某时段或某单位进出钢瓶记录，随时统计各用户单位尚未返还的钢瓶信息，对于超过3个月未返回的钢瓶数量及所在单位自动报警提示。实现液氯钢瓶秤的自动检斤充装，显示、保存和上传钢瓶的皮重、毛重、充值量、残液等称重数据，并可以査询打印明细或汇总数据。由于电子标签具有数据存储功能，可以利用电子标签为钢瓶建立详细的管理档案，将钢瓶的出厂情况、检测情况、充装情况、流转情况等信息完整地记录在电子标签中。如此，一个钢瓶从出厂到报废，经过了多少环节，用户和监管部门都可以清楚地知道。 液体灌装机防爆电子秤的构成 选用托利多IND110称重仪表将现场SCS-2P-PT称重模块变送成4-20mADC信号（测量精度0.01℅）进入PLC，通过编制的应用程序实时采集数据。用户通过所设的称重仪表就可以进行所需要的一切操作。操作步骤如下： 1、用户按称重仪表上的“皮重测量”按钮，液体灌装机对空钢液氯瓶进行称重并记录； 2、用户通过称重仪表可以设定此次钢液氯瓶的灌装重量（净重），设定范围100-1500Kg； 3、用户按称重仪表上的“开始灌装”按钮，液体灌装机将管道上的电磁阀打开，进行液氯灌装，此时实时显示已灌装的液氯重量； 4、在液氯灌装过程中，如果发生意外情况，用户可以按称重仪表上的“停止灌装”按钮，液体灌装机停止灌装，待用户处理完事故后按“开始灌装”按钮继续灌装； 5、到达设定净重后，灌装停止，电磁阀自动关闭； 6、重复以上操作，用户就可以进行下一次的灌装操作； 7、在钢液氯瓶灌装过程中，此时用户按“皮重测量”按钮无效，防止操作失误，误将已经灌装一定液氯的钢液氯瓶去皮。 结语 现场操作人员使用便携式无线标签识别器来扫描气液氯瓶，使得钢液氯瓶入库、充装、出库更加可靠高效；通过智能充装控制液体灌装机来对不良钢液氯瓶、超期钢液氯瓶作出判断识别，有效地避免了由于操作人员的疏忽和错误判断所造成的钢液氯瓶安全事故；液体灌装机实时监测在库钢液氯瓶、流出钢液氯瓶信息，并形成信息报告供管理者决策，有助于减少钢液氯瓶超期服役、超期未归现象；网络接入自动灌装机触摸屏使得数据共享、远程查询分析支持成为可能，使得钢液氯瓶监管可以在更广范围内实施。信息化跟踪管理钢液氯瓶，提高了液氯充装的安全管理水平,有效地预防和减少钢液氯瓶安全事故的发生。落后的手工充装、管理模式正在被逐步淘汰，应用自动灌装机触摸屏提升钢液氯瓶充装和管理水平，既是安全生产和安全监管的要求，也是改进、提高企业管理水平的一个必然趋势。 | |
