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—、概述
隨著現(xiàn)代人們生活水平的不斷提高，液體洗誨劑已經成為人們日常生活中不可缺少的洗滌用品.液體洗滌劑原始的生產工藝及落后的制造技術因生產效率低，工人勞動強度大，產品質量穩(wěn)定性差等因素，已不能滿足日益増長的社會要求.近年來以計算機技術為基礎，綜合了先進的工業(yè)稱重技術、過程控制技術和計算機網絡通訊技術的集散控制配料系統(tǒng)，由于具有自動化程度高、功能強、系統(tǒng)運行可靠、操作方便靈活等優(yōu)點，有效地提高了產品的生產能力和質量，降低了制造成本和工人勞動強度，并且實現(xiàn)了企業(yè)“控制分散，管理集中”的現(xiàn)代化生產模式，從而越來越多的受到日化等行業(yè)的認同和重視。
我們根據(jù)液體洗滌劑生產新工藝和配料控制的具體要求，釆用集散控制技術研制的“薇體洗滌劑微機控制配料系統(tǒng)”，成功地應用在北京日用化學二廠年產3萬噸液體洗滌劑“雙加”擴建工程中生產出的“金魚”牌洗滌劑產品質量達到國家標準
《GB9985-88》中要求的優(yōu)級品標準，生產能力和配料精度等技術指標完全滿足設計要求，
二、硬件系統(tǒng)組成
硬件系統(tǒng)結構如圖1所示

硬件系統(tǒng)包括兩條生產線，通過上位機、可編程控制器（PLC）、配料控制器、測控儀表及執(zhí)行機構實現(xiàn)配料過程中的三級控制，滿足液體洗滌劑配料工藝流程的要求。
1、上位機監(jiān)控管理系統(tǒng)
上位機監(jiān)控管理系統(tǒng)由上位機和打印機組成.上位機是配料系統(tǒng)的核心.為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，選用威達PSC-586VGAZ工業(yè)控制計算機作為上位機.其中CPUPentiuml33,硬盤L08G,內存16M,軟驅1.44M,顯示卡L3Tri64,顯示器Luraluny20wSVGA,另配有兩塊MOSA320C8路智能通訊卡.上位機通過通訊模塊、智能通訊卡與可編程控制器、配料控制器按RS232協(xié)議進行通訊。操作人員通過上位機顯示器進行人機對話操作，完成配方的修改與確認，配料系統(tǒng)的啟動及停止等工作.顯示器動態(tài)畫面可以顯示原料貯罐、高位槽、成品貯罐的粒位、稱重系統(tǒng)工作情況與稱重結果、執(zhí)行機構等外圍設備運行狀況等，對配料系統(tǒng)工藝流程進行真實描述,實現(xiàn)實時監(jiān)控。Canon4500型打印機輸岀各種原料用量和成品產量的日、月、年統(tǒng)計報表，完成管理工作.
2,可編程序控制器(PLC).
系統(tǒng)選用日本三菱公司FX2系列的PLC,根據(jù)上位機和配料控制器及測控儀表的指令和信號，按照生產工藝和配料流程的要求，在相應軟件的支持下對執(zhí)行機構進行邏輯控制。PLC的主機為FX2-128MR,配有一塊Fx-48ER擴展單元，五塊FxT6EX擴展模塊及一塊FX-232AW的RS232接口單元。PLC通過RS232接口單元將執(zhí)行機構運行狀況、工藝流程執(zhí)行情況等信號傳遞給上位機，用于實現(xiàn)實時監(jiān)控功能。
3、稱重系統(tǒng)
稱重系統(tǒng)是由配料控制器和稱重單元(稱重料斗)兩部分組成的，用于完成配料系統(tǒng)對七種原料的稱量與配料控制。系統(tǒng)結構如圖2所示。

配料系統(tǒng)A,B兩條液體洗滌劑生產線各選用4臺目前世界上最小的配料控制儀表-CB920配料控制器.CB920集重量顯示器與配料控制器于一體，可控制四種不同種類的物料進行配料，所有物料具有各自的粗計量、精需計星和過沖量補償.配方等數(shù)據(jù)既可通過面板按鍵輸入存儲，也可通過RS232接口由上位機設置.由于釆用了90年代最新技術的△-£模/數(shù)轉換器，轉換速率達到每秒120次，因此特別適用于動態(tài)計量和配料控制。在配料過程中，CB920由PLC啟動進行配料控制工作，顯示器按總重和凈重兩種方式顯示稱量結果，并通過RS232接口不斷地將稱量數(shù)據(jù)傳遞給上位機進行重量顯示和數(shù)據(jù)統(tǒng)計.
稱重單元是由不銹鋼材質的計覺罐或配制罐作載體，與三只稱重傳感器及一只接線盒共同構成的。A、B兩條生產線的稱重單元各包括3個計量罐和一個配制罐，總計8個稱重單元.其中計量罐由S型稱重傳感器吊掛在金屬結構架上，由于所制罐配有攪拌電機而釆用浮動、半浮動和固定的壓式傳感器稱重模塊固定在水泥基礎上.稱重傳感器和接線盒均選用METTLERTOLEDO公司的產品。傳感器通過接線盒與配料控制器CB92O連接，將計量罐與配制罐中物料的實際重量傳遞給CB920進行配料控制。
4、測控儀表與測量傳感器
測控儀表與測量傳感器用于對配料系統(tǒng)中循環(huán)廂水的溫度、飽福蒸汽的壓力及流最、原料的溫度、液體洗滌劑的酸堿度及原料儲罐、高位槽、成品儲罐的料位等工況進彳亍數(shù)據(jù)釆集與監(jiān)控，并通過PLC與執(zhí)行機構形成局部閉環(huán)控制系統(tǒng).例如：高位槽原料的供給就是采用料位檢測與供料泵組成的閉環(huán)控制系統(tǒng)進行控制的。系統(tǒng)包括18個料位計、22套溫度計（含6套溫度控制儀）,23套壓力計（含2套壓力變送器）、2套流量計及2壹酸堿度檢測儀.
5,執(zhí)行機構和工況檢測

執(zhí)行機構包括2臺攪拌電機，52個氣動球閥和8臺供料泵。執(zhí)行機構在PLC控制下完成原料的供給、液體洗滌劑配制過程中的攪拌、循環(huán)加熱與冷卻、成品的輸送與存儲等工作.工況檢測是指配料系統(tǒng)按上位機和配料控制器輸出的指令與信號，通過PLC對執(zhí)行機構所處的工作狀況的檢測，并結合工藝流程的具體要乘來判斷執(zhí)行機構是否正常工作.執(zhí)行機構的工作狀況和工況檢測結果由PLC傳遞給上位機監(jiān)控％
6、控制柜
三個臺式控制柜置于中控室，前面板包括配料控制器、溫度、壓力、流量、酸堿度測控儀表及上位機顯示器。操作臺由開關、按鈕、指示燈、打印機及上位機鍵盤組成，控制柜內裝有PLC、上位機主機、電源及繼電器、接觸器等控制元件.工作人員通過操作臺選擇運行方式、工作生產線、生產過程的啟動與停止、完成配方修改、報表打卬等具體工作及工藝流程、設備運行情況等監(jiān)控工作，進行人機對話操作。
三、軟件系統(tǒng)組成
軟件系統(tǒng)是由上位機可視組態(tài)軟件和PLC執(zhí)行軟件兩部分組成.
1、可視組態(tài)軟件
液體洗滌劑微機控制配料系統(tǒng)中采用國內自主開發(fā)的實時監(jiān)控管理軟件一可視組態(tài)軟件VM.VM軟件是運行在Windows3.x/findows95平臺上的全中文可視開發(fā)軟件，用亍上位機完成監(jiān)控管理工作.VM軟件由三部分組成：動態(tài)數(shù)據(jù)庫、界面和用戶程序，其結
VM軟件主要完成以下功能：
①同外部設備進行數(shù)據(jù)變換，實現(xiàn)上位機與外設的通訊
系統(tǒng)釆用Borlandc++3.1按通訊規(guī)約開發(fā)通訊程序，使配料控制器、PLC與上位機之間完成數(shù)據(jù)傳遞.
②生成可視畫面，實現(xiàn)人機對話功能
配料系統(tǒng)通過可視動態(tài)畫面既可以顯示稱量結果、工藝流程執(zhí)行情況及外圍設備運行狀態(tài)，又可對配料控制器進行參數(shù)設定與修改，從而完成對配料系統(tǒng)的監(jiān)控。
③輸出原料用量及成品產量的統(tǒng)計報表
將配料控制器的稱量結果讀到動態(tài)數(shù)據(jù)庫的某一數(shù)據(jù)單元，按特定方法運算、存儲.當用戶需要時形成管理報表輸出，完成日、月、年報表的統(tǒng)計管理工作.
2,PLC執(zhí)行軟件
根據(jù)用戶提供的工藝流程及配料控制的具體要求，PLC控制A、B兩條生產線完成自動配料過程，其主要功能如下；
①朦原料蹴位信號跡榊料，
②根據(jù)配料控制器CB920的輸出信號控制相應執(zhí)行機構完成8個稱重料斗的配料控制。
③按工藝要求完成溫度控制.
④對執(zhí)行機構的動作情況進行檢測與監(jiān)控.
⑤按“先入先岀”原則控制成品貯罐的進料與放料順序.
⑥與上位機通訊實現(xiàn)配料系統(tǒng)的實時監(jiān)控。
四、主要功能特點
1、配料系統(tǒng)可按全自動或半自動方式運行.
2、A,B兩條液體洗滌劑生產線既可獨立工作又可同時工作°
3、工控機與配料控制器均可對配料設定參數(shù)進行修改，并實時顯示稱重結果。
4、配料控制器自動進行落差修正。
5、對所有執(zhí)行機構進行狀態(tài)監(jiān)控.
6、原料用量與成品產量統(tǒng)計報表輸出。
7、工藝流程及執(zhí)行機構工作情況動態(tài)畫面顯示.
8、故障報警時自動進行畫面切換并指示報警設備與報警內容.
9、進行多任務實時管理與三級監(jiān)控.
五、稱重方法與配料原理
稱最系統(tǒng)在配料過程中是釆用加法稱重方式進行配料控制的.所謂“加法稱重”就是把原料裝入稱重料斗，從配料控制器（或稱重儀表）上讀出的是所加原料的重量.這種方法適用于一個稱重料斗中混裝幾種原料的定量配料控制?；驹硎?，由秤體將被稱原料的重量傳遞給稱重傳感器，稱重傳感器將輸出信號傳給配料控制器進行測量和處理后再返過來控制秤體的給料機構，從而形成一個閉環(huán)測控系統(tǒng)，以實現(xiàn)完整的配料過程。
為了獲得最高的配料準確度通常釆用快速配料、慢速配料和空間落料（落差）三個加料過程.加料過程如圖4所示.
把四種原料混合在一個稱重料斗中的累加配料過程如圖5所示.實線所示是稱量系統(tǒng)顯示值，是時間函數(shù)，虛線所示是四種原料組分累加配料重量。原料組分進入稱量料斗中，首先進行快速配料達到設定重薑麗妬慕然房再進行歯&貳原料麗不料結束后配料控制器重新置零，接著原料組分2-4以同樣方法配料.液體洗滌劑配料系統(tǒng)中既含有一種原料組分的配料控制，也包括兩種原料組分和四種原料組分的配料控制。
六、配料系統(tǒng)運行方式

本系統(tǒng)有三種運行方式：全自動運行方式、半自動運行方式及系統(tǒng)調試狀態(tài)運行方式,全自動運行方式的啟動由上位機完成。通過上位機可進行配料系統(tǒng)各種原料目標量（配方）的修改與確認，顯示器組態(tài)畫面對工藝流程、設備運行情況及各工作環(huán)節(jié)進行統(tǒng)一監(jiān)控.對各種原料的用量及成品產蛍進行報表管理。
2、半自動運行方式
半自動運行方式通過控制柜上相應的控制按鈕完成啟動。半自動運行方式是指配料系統(tǒng)脫離上位機的監(jiān)控管理，由PLC按照工藝流程的要求自動完成配料過程的邏輯控制。
3、調試狀態(tài)運行方式
這種方式是根據(jù)工藝流程要求，將配料過程硬件程序化，對各種外圍設備進行手動操作即可完成配料的運行方式.
七、工藝流程
液體洗滌劑微機控制配料系統(tǒng)A,B兩條生產線的配料工藝流程如圖6所示.工藝要求將7種原料按順序配料稱重，在配料罐中混合攪拌進行化學反應與物理反應，經過PH值檢測、有效物檢測及粘度檢測并確認合格后送入成品貯罐，完成液體洗滌劑一個陀料周期的生產過程.

八、結束語
目前，有許多國內設計成套的液體洗滌劑配料系統(tǒng)，仍沿用70年代或80年代的工藝、設備與技術，為新型高效洗滌用品的研制與生產帶來諸多不便。北京日用化學二廠使用的液體洗滌劑微機控制配料系統(tǒng)是釆用集散控制技術，以計算機技術為基礎，工業(yè)稱重技術為核心的理想的配料系統(tǒng)。自投產一年多以來，運行狀況良好，生產出的成品質量全部達標.

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