【摘 要】 本文介紹了稱重自動(dòng)化技術(shù)在化工行業(yè)中的應(yīng)用原理和應(yīng)用實(shí)例。以稱重技術(shù)為基礎(chǔ)，

通過(guò)融合自動(dòng)化、信息化等技術(shù)進(jìn)行單機(jī)或成套產(chǎn)品的拓展應(yīng)用，滿足了化工生產(chǎn)中對(duì)稱重配料和

自動(dòng)控制等需求，并且取得良好的使用效果。

一、概述

化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過(guò)程中，由不同的原料，按照其特定的生產(chǎn)工藝和工序設(shè)備，經(jīng)過(guò)溫度、壓力、

流量、配料精度等生產(chǎn)參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)測(cè)和控制，達(dá)到穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量。在粒度、水分、粘度等品質(zhì)

檢測(cè)后，以特定的溫度、密封等環(huán)境下存儲(chǔ)和運(yùn)輸。

由于原料特性大多復(fù)雜，粉末、顆粒狀固體存在著流動(dòng)性、吸潮性、腐蝕性等差異，液體也存

在著易燃、易爆、易揮發(fā)等特點(diǎn)。因此，結(jié)合不同化工工序的特點(diǎn)，通過(guò)融入稱重傳感器、計(jì)算機(jī)、

PLC等設(shè)備進(jìn)行稱重自動(dòng)化技術(shù)、企業(yè)ERP的信息化改造和升級(jí)，能較好地幫助各化工企業(yè)緩解

工人勞動(dòng)壓力、改善和提升產(chǎn)品品質(zhì)、有效管理原料和生產(chǎn)消耗；而通過(guò)降低生產(chǎn)成本、突出產(chǎn)品

優(yōu)勢(shì)、提高生產(chǎn)效率，將使得化工企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力和產(chǎn)業(yè)化水平大為提升。

二、化工行業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)

隨著化工企業(yè)自動(dòng)化程度和信息化管理水平的提高，特別是精細(xì)化生產(chǎn)對(duì)配料精度、產(chǎn)品品質(zhì)

和控制水平的嚴(yán)格要求，為了配合復(fù)雜自動(dòng)稱重控制系統(tǒng)控制功能的實(shí)施，以及對(duì)不同生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)

行集中管理和對(duì)多批次生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析的需要，自動(dòng)化系統(tǒng)/軟件得到了廣泛的應(yīng)用。

根據(jù)生產(chǎn)環(huán)境的自動(dòng)化程度以及人工參與的需要，整個(gè)系統(tǒng)包括自動(dòng)電腦控制系統(tǒng)和重量數(shù)據(jù)

采集系統(tǒng)。

1、自動(dòng)控制系統(tǒng)

圖1 全自動(dòng)電腦控制系統(tǒng)

該方式下，通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備建立完善的連接網(wǎng)絡(luò)，從而使得現(xiàn)場(chǎng)重量、溫度、流量等生產(chǎn)參數(shù)

的采集和控制集中到中控室。適用于快節(jié)奏、大產(chǎn)量生產(chǎn)模式下生產(chǎn)線的升級(jí)，借助于PLC等設(shè)

備，能在精細(xì)化生產(chǎn)的要求下降低人工成本、提高生產(chǎn)效率、穩(wěn)定可靠運(yùn)行。雖然初期投入較大，

但回報(bào)效益明顯。其特點(diǎn)包括：

（1）采用現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議配置各采集點(diǎn)，具有高速實(shí)時(shí)通訊功能和數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳功能；

（2）聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可接收調(diào)度生產(chǎn)單、實(shí)驗(yàn)室配方指令，可與ERP聯(lián)網(wǎng)上傳數(shù)據(jù)；

（3）具有配方庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能，而報(bào)表統(tǒng)計(jì)功能可按時(shí)間（班次、日、月）、原料消耗

量、產(chǎn)量等提供查詢和打印。另外，系統(tǒng)可與其他管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，滿足深層次的數(shù)據(jù)分析

要求。

圖2 全自動(dòng)配料系統(tǒng)系統(tǒng)框架圖

圖2為一典型的全自動(dòng)電腦配料控制系統(tǒng)的系統(tǒng)框架圖，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖中，分

為上位機(jī)和下位機(jī)兩部分：上位機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)任務(wù)的下單，生產(chǎn)過(guò)程的控制、調(diào)整和管理；下位機(jī)進(jìn)

行現(xiàn)場(chǎng)的稱重、溫度、壓力、液位、限位等相關(guān)信號(hào)的檢測(cè)。各工段相關(guān)控制的設(shè)計(jì)和實(shí)施均充分

結(jié)合其工藝特點(diǎn)，并且對(duì)各關(guān)聯(lián)動(dòng)作也進(jìn)行聯(lián)鎖控制。

2、重量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

該方式解決了人工加料過(guò)程中由人工采集和統(tǒng)計(jì)稱重?cái)?shù)據(jù)的弊端，提高了物料稱量精度和生產(chǎn)

效率。其特點(diǎn)包括：

（1）人工稱量并輸入實(shí)投量，上傳至中控計(jì)算機(jī)；

（2）由中控系統(tǒng)發(fā)送人工添加的目標(biāo)量、物料碼等；

（3）對(duì)各種人工添加料實(shí)行有效監(jiān)控，嚴(yán)格控制浪費(fèi)，降低成本。

圖3 人工交互系統(tǒng)

三、化工行業(yè)應(yīng)用實(shí)例

珠海長(zhǎng)陸在精細(xì)化工行業(yè)有著非常豐富的項(xiàng)目實(shí)施經(jīng)驗(yàn)。在各化工企業(yè)自動(dòng)化項(xiàng)目中，根據(jù)其

生產(chǎn)特點(diǎn)和具體要求，長(zhǎng)陸公司利用自身具有的從稱重儀表、自動(dòng)控制到上位機(jī)軟件自主開(kāi)發(fā)能力，

提供成熟的生產(chǎn)設(shè)備和完善的技術(shù)服務(wù)，有著非常成功的應(yīng)用。

1、樹(shù)脂全自動(dòng)化生產(chǎn)線

某公司決定對(duì)生產(chǎn)線工藝從稱重計(jì)量、溫度、壓力、流量控制到自動(dòng)定量灌裝進(jìn)行自動(dòng)化升級(jí)。

其部分工藝流程簡(jiǎn)單介紹如下：

中間溶劑槽配料控制：

中間槽控制模式分為進(jìn)

料模式和供料模式，兩種

模式之間有互鎖，不能同

時(shí)使用。

高位槽配料控制：

控制模式分為生產(chǎn)模式

與清洗模式，兩種模式之

間有互鎖，不能同時(shí)使用。

反應(yīng)釜流量和溫度控制：

控制方式分為手動(dòng)生產(chǎn)

和自動(dòng)生產(chǎn)，所有反應(yīng)釜

的溫度控制由中心控制柜

來(lái)控制）。

定量灌裝系統(tǒng)：

選用液體灌裝秤，并充

分考慮涂料生產(chǎn)的特點(diǎn)，

配備防爆儀表

全自動(dòng)生產(chǎn)線整套系統(tǒng)包括硬件和軟件兩部分，在現(xiàn)場(chǎng)安裝和使用的各電儀元件，均充分考慮

了現(xiàn)場(chǎng)的防爆保護(hù)、操作簡(jiǎn)單等要求：

（1）稱重部分：在各個(gè)反應(yīng)釜、高位槽、追加槽和中間槽處，均配備有不銹鋼材質(zhì)的防爆傳

感器模塊，另附防爆接線盒，傳感器量程選擇合適，測(cè)量精度高。選用的稱重儀表均為長(zhǎng)陸UNI800EX

防爆稱重控制儀。

（2）電控部分：選用防爆儀表柜，選配國(guó)內(nèi)外知名電氣元器件。配備稱重管理器，通過(guò)柜上

的防爆按鈕，進(jìn)行相關(guān)操作。

（3）軟件部分：結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的工藝流程，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的計(jì)量、溫度、流量等控制要求和自動(dòng)/人工

生產(chǎn)模式的切換進(jìn)行設(shè)計(jì)，通過(guò)直觀的軟件操作界面進(jìn)行人機(jī)交互操作，使用方便，可靠性高。

（4）灌裝機(jī)部分：結(jié)合生產(chǎn)特點(diǎn)，選用了比自動(dòng)灌裝機(jī)組投資較低的單桶型定量灌裝機(jī)。在

防爆環(huán)境下，安裝方便，操作簡(jiǎn)單，通過(guò)雙速自動(dòng)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)定量灌裝。經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間使用，仍能維持

較高的稱量精度。

2、油墨配料系統(tǒng)

在油墨生產(chǎn)線自動(dòng)配料系統(tǒng)中，針對(duì)生產(chǎn)線的不同生產(chǎn)特點(diǎn)，長(zhǎng)陸公司為其量身定做相關(guān)現(xiàn)場(chǎng)

計(jì)量控制系統(tǒng)及相關(guān)控制系統(tǒng)軟件（QC、技術(shù)部監(jiān)控軟件系統(tǒng)和中控系統(tǒng)軟件）。

圖4 油墨配料系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)框架圖

現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量控制系統(tǒng)按功能分類可以分為兩大類：一是分散缸計(jì)量控制系統(tǒng)部分；二是人工計(jì)量

系統(tǒng)部分。分散缸計(jì)量控制系統(tǒng)由中控計(jì)算機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)防爆控制柜（每套控制柜有西門子防爆觸摸屏、

西門子S7-200PLC、PWC通訊主控模塊、TR700稱重儀表組成）和現(xiàn)場(chǎng)稱重傳感器、氣動(dòng)球閥、

電磁導(dǎo)向閥等組成；小料秤系統(tǒng)由秤臺(tái)（含稱重傳感器）、西門子S7-200PLC、西門子防爆觸摸屏、

TR700稱重儀表組成，兩個(gè)小料平臺(tái)秤共用一套系統(tǒng)。

說(shuō)明: 1

說(shuō)明: 小料稱量超出誤差范圍

圖5 現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量控制系統(tǒng)

計(jì)量控制系統(tǒng)軟件按其使用對(duì)象可分為QC、技術(shù)部監(jiān)控系統(tǒng)和中控系統(tǒng)軟件三部分。中控系

統(tǒng)軟件在接收到ERP系統(tǒng)的生產(chǎn)訂單時(shí)，自動(dòng)刷新當(dāng)前訂單列表，顯示新增訂單并分配訂單，在

現(xiàn)場(chǎng)操作人員確認(rèn)后由觸摸屏系統(tǒng)根據(jù)訂單順序啟動(dòng)生產(chǎn)。生產(chǎn)過(guò)程中訂單執(zhí)行情況和生產(chǎn)運(yùn)行情

況由PLC進(jìn)行采集，并分別提醒QC人員進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)取樣檢查、技術(shù)部人員進(jìn)行相關(guān)訂單配方、批號(hào)

的修改。生產(chǎn)完畢后各生產(chǎn)數(shù)據(jù)回傳給中控計(jì)算機(jī)和ERP系統(tǒng)進(jìn)行保存，并可以提供歷史查詢，

QC部監(jiān)控系統(tǒng)的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)和技術(shù)部監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)配方的修改數(shù)據(jù)也將保存在中控計(jì)算機(jī)里面。對(duì)意

外中斷的生產(chǎn)單中控系統(tǒng)提供重新建立生產(chǎn)單功能。

圖6 軟件體系結(jié)構(gòu)

另外，在實(shí)際化工生產(chǎn)中，還需要注意以下問(wèn)題：

（1）使用于化工行業(yè)爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所的各種自動(dòng)化、稱重等設(shè)備，都必須采取特殊有效的預(yù)

防措施，避免引燃和爆炸。珠海長(zhǎng)陸生產(chǎn)的防爆稱重儀表UNI800EX（其防爆等級(jí)為ExdⅡBT5）

可適用于大多數(shù)化工應(yīng)用場(chǎng)合。

（2）為了避免惡劣環(huán)境下粉塵逸出對(duì)環(huán)境質(zhì)量和人身健康的不良影響，在相關(guān)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)

計(jì)和制造過(guò)程中，需進(jìn)行防塵設(shè)計(jì)。

通過(guò)相關(guān)自動(dòng)化升級(jí)和改造，眾多化工企業(yè)降低了生產(chǎn)流程操作的復(fù)雜性，以及相應(yīng)的人工成

本和管理費(fèi)用。因此，伴隨著自動(dòng)化、信息化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，稱重自動(dòng)化將在化工行業(yè)中有著更

加廣泛的應(yīng)用，并為相關(guān)企業(yè)創(chuàng)造更多價(jià)值。