西门子集成化称重技术在香料厨房的应用

一、项目简介

1、项目名称：徐州卷烟厂“十五”后期技术改造工程糖香料厨房系统

2、项目实施日期：2007年5月～2007年12月

3、项目承揽单位：宝应仁恒实业有限公司

 4、承揽单位简介：宝应仁恒实业有限公司是中烟机械集团成员单位，是集科研、设计、制造、现场技术服务等于一体的高新技术企业，地处中国江苏中部，座落在历史悠久、风景秀丽、交通发达的扬州大运河畔，占地200余亩。

多年来公司一直从事烟草业糖香料厨房系统的研究、设计和制造，技术在国内一直处于领先地位，达到国际先进水平。糖香料厨房系统采用当今最先进的检测器件和控制技术，最大限度地提高了料液配制、输送和施加的精度，同时大大降低了工人的劳动强度，改善了车间的卫生环境，完成了糖香料的生产和管理从粗放的手工操作到机械化、自动化、智能化的转变。

5、项目概述：

5.1项目总体要求:徐州卷烟厂“十五”后期技术改造工程糖香料厨房系统，要求对配制的95种糖香原料按配方要求定量出料，保证糖香料的配制精度＜1％。该工程项于2007年12月通过峻工验收,各项性能指标均达到规定要求,工程外貌详见图1：徐州香厨工程外貌图片。

图1：徐州香厨工程外貌图片

5.2项目工艺介绍：系统要求对95只糖、香原料罐（详见图2：糖料配制区原料罐分布图）采用悬浮式静态称重方式检测罐内料液重量和料液配制计量。每只原料罐下部均装有称重传感器，通过西门子称重模块将传感器毫伏信号转换为数字信号，即在上位机电脑监画面上直接显示出每罐料液实时的变化重量，该变化的重量数值直接参与控制，实时性大大提高，以确保糖香料的配制精度＜1％。

图2：糖料配制区原料罐分布图

料液配制工艺过程如下：系统接收上级生产管理部门下发的生产任务通知单或由本地监控机人工录入的生产任务单（生产任务单包括单班生产牌号和产量等信息），并根据储存发射层相应成品糖（香）的储存情况，自动分解出所需配制料液的牌号、重量，然后再根据配方和原料储存罐中料液的储存量提供所需补充的原料名称和需求量，提醒操作人员实时补充。操作人员补充完相应原料后，选定调制罐,系统自动检索配方数据库中对应牌号的配方参数计算出所需各原料的重量（详见图3：香料配制监控画面）然后中央控制器（PLC）通过检测到的原料罐内原料的实时重量控制参与配制时各个原料罐的出料阀的开闭，达到控制出料量的目的。

图3：香料配制监控画面

 各种原料通过配料总管由气动膈膜抽吸至调制罐，待所有原料配比结束后（详见图4：配料结束配料误差显示画面）监控画面弹出配料结束提示，并提醒操作人员进行下一步的调制过程，同时对配料总管进行吹扫清洗。

图4：配料结束配料误差显示画面

5.3项目所用西门子主要控制器件介绍：主程序控制器（PLC）采用西门子S7-400PLC（型号6ES7 416-2XK04-OABO），EtherNet网络模块（型号6GK7 443-1EX40-0XE0 V2.4）PS407电源模块（型号6ES7 407-0KA01-0AA0）各1个，通过4个网络交换机（型号SCALANCE X-400）及总线电缆带26个ProfiNet节点模块（6ES7 151-3AA00-0AB0），其中罐液重量显示的有95块电子称重模块SIWAREX CS（7MH4910-0AA01）。另外还带27块电机模板(3RK1 301-1BB00-0AA2)，28台FC变频器（6SL 3225-0SE22-2UA0）165块I/O输入、输出模块，9块触幕屏等器件，控制着：①27台电机定速转动，②28台电机变速转动，③95只罐重量显示，④60只罐温度显示，⑤9个加香加料点的加料精度控制，⑥620只阀门按指令要求实现开启与关闭。

二、控制系统构成

 1、控制系统概述：本控制系统设主控制站1个，由1门威图公司的双开门柜构成，柜内装有低压配电器件、程序控制器（PLC）西门子S7-400PLC（型号6ES7 416-2XK04-OABO）、EtherNet网络模块（型号6GK7 443-1EX40-0XE0 V2.4）、PS407电源模块（型号6ES7 407-0KA01-0AA0）、网络交换机（型号SCALANCE X-400）、变压器、空气开关、按钮、二级断路器、指示灯、声光报警装置等组成。26个I/O箱，现场各加香加料点的I/O子站就近通过ProfiNet连接至该段的主控制站上（各主控站给每个对应的加香加料现场I/O子站预留一个RJ45的以太网接口），通过iMAP软件将这些加香加料现场子站箱的I/O点映射为糖香料厨房PLC的变量，并且由于车间级的ProfiNet使用100M bit/s环性光纤冗余作为ProfiNET主干网传输介质，非常稳定、可靠和实时。PLC通过ProfiNet实现对现场的控制、数据采集、报警和连锁等功能以及设备控制层与车间级监控管理层的数据交换。对于电机的变速转动，由西门子FC系列新型变频器控制搅拌器的转速来实现。这些变频器直接与ProfiNet总线相连，接受PLC指令程序控制。对于各罐温度显示用传器、各阀动作控制用的阀阀岛等智能元件、本地开关等传感器信号仍直接连上SIEMENS-ET200S模块，并通过Profibus-DP总线接口模块与PLC实现通讯。