模块称量过程控制课件.ppt

1、过程称重控制方案METTLERTOLEDO2006/02/01 北京1980190719001948185619451901195319791987198719861990197119811984OhausGarvensIngoldMETTLERSauterTOLEDOHi-SpeedMasstron汽 巴 获 得 梅 特 勒 梅梅 特特 勒勒-托托 利利 多多 集集 团团AEA 获 得 梅 特 勒-托 利 多 MT 上 市 成 立 Novartis 1995199619971997Safeline1987成 立 常 州 托 利 多 METTLER TOLEDO19891998ASIMyria

2、d Testut LutranaMETTLER TOLEDO过程称重的定义及应用过程称重的定义及应用生产工艺过程涉及的称重计量及控制：生产工艺过程涉及的称重计量及控制：物料的计量监测，如料斗/罐/槽等的计量。-替代料位计，流量计等。工艺生产过程的配料，如反应罐/釜等的 称重配料控制。重量检测（检重）及分选等。-辊道秤，检重秤等。称重应用定值控制物料管理1265配料基本概念称重传感器重力现代电子称重系统 就是建立在Hooke和 Newton定律基础之上的。重量重量=重力重力称重传感器基础知识称重系统的构成：称重系统的构成：称重传感器称重传感器/称重模块称重模块：将重量信号转换为成正比 的电信号。

3、称重模块是以称重传感器为核心，集成 了安装顶板，底板，承载头，限位等，以便于安装，保证测量精度及长期稳定性。相关产品有：FW/FWC/FW/FWC/CW/CWC/UW/GW CW/CWC/UW/GW压式称重模块以及TSC/TSBTSC/TSB拉式传感器。称重控制终端称重控制终端：对来自传感器的弱电信号进行放大，A/D转换及处理，并进行显示，标定以及通过各种接 口（如串行/模拟量/开关量/现场总线等），与其它 设备（PLC，DCS，PC等）进行通讯及控制。相关产品 有：Panther/Lynx/Panther/Lynx/JagXtremeJagXtreme/Puma/Puma 等。FW/FWC/

4、CW/CWC称重模块FW/FWC/CW/CWC称重模块容量容量:FW/CW:0.5,1,2,5,10,20,30,50 TFWC/CWC:0.25,0.5,1,2,5,10,20T（不锈钢）精度精度:0.02%F.S.,0.03%F.S.应用应用:料斗/罐秤，配料系统，辊道秤，机械衡改电子.特点特点:集成式设计-应用方便,广泛 静载/动载设计-适用不同应用场合不锈钢版本(FWC/CWC)-防腐蚀,防水.UW 称重模块容量容量:5,10,20,50,100,200KG精度精度:0.02%F.S.应用应用:小型料斗/罐秤，配料系统.特点特点:集成式设计-应用方便，广泛 全不锈钢结构-防腐蚀，防水小

5、容量 .UW小容量称重模块GW称重模块容量容量:20,30,50,100T精度精度:0.02%F.S.应用应用:大型料斗/罐秤,配料系统.特点特点:集成式设计-应用方便，广泛 全不锈钢结构-防腐蚀，防水大容量 .GW大容量称重模块 用于多传感器系统中，对传感器信号进行并联汇总，并输出至称重控制终端。采用高精度电位器及电阻，调整平衡每个传感器输出，以消除称重系统的偏载误差。采用不锈钢外壳以及专用电缆密封接头，以保证防水/防腐蚀，防护级别IP65。两种安装型式：面板式/台式 控制点接口：3 个重量预置点输出，1 个可自定义的输入点；可选配固态继电器输出板（面板式）可选配 3 种现场总线接口：Pro

6、fibus-DP,A-B RIO,ModBus+420mA/0-10V 模拟量输出选件板 RS-232 串行通讯接口 TraxDSP 抗震动数字滤波技术罐罐/容器称重指南容器称重指南有关罐称重的知识罐体称重简介罐体称重简介 罐秤的称重性能 影响罐秤性能的因素 罐秤的设计 称重模块 安装和标定风力风力影响风力影响 风力对细长的容器影响较大。因风力而产生的下压力、上抬力和剪切力会使容器倾覆。选择较大容量的传感器可以抵御风力的影响。附加的机械限位装置可以起到固定容器的作用。防风罩可以减弱风力的影响。影响罐秤性能的因素冲击力影响冲击力影响 物体从高处下落会产生很强的冲击力，导致传感器损坏或容器倾覆。选

7、择较大容量的传感器可以避免传感器因受冲击而损坏。容量内部加缓冲块或隔离垫可以减弱冲击力的影响。影响罐秤性能的因素物体下落振动振动 容器振动会产生电子噪声使传感器的输出信号不稳定或不精确。外部的振动通常由周围环境引起的，并传递到容器上。使容器的基础和引起振动的环境隔离，可以消除容器的振动。影响罐秤性能的因素外部振动温度影响温度影响 温度的变化会使容器收缩或膨胀，这将产生侧向力加载于传感器上从而影响称量的精确度。如果温度超出传感器的使用范围，会损坏传感器的应变片。在传感器和容器之间加绝缘和隔热材料可以消除温度变化产生的影响。影响罐秤性能的因素 湿潮或腐蚀性物质会损坏传感器，缩短其使用寿命。电缆和接

8、线盒也应有防潮保护措施。传感器和容器上粘有粉尘或碎屑会产生回零误差，影响称量精确度。使用MTCN的不锈钢称重模块可以抵御湿潮或腐蚀性物质的侵蚀。传感器和容器应定期清洁。影响罐秤性能的因素湿潮、腐蚀性物质或碎屑的影响湿潮、腐蚀性物质或碎屑的影响 浪涌会造成传感器永久的损坏 闪电、大功率电机及焊接通常会产生浪涌。单点接地和浪涌保护装置（UPS）可以防止传感器因浪涌而损坏。影响罐秤性能的因素闪电和浪涌保护闪电和浪涌保护接地 物料迅速地从容器中流进流出，如果容器中的空气流动不畅，将会对容器顶端产生压力。这种压力将影响到系统称重的精确度。容器可以加上通风口来解决压力不均衡的问题。影响罐秤性能的因素受力不

9、均衡受力不均衡 容器的支承架挠曲或不水平会产生非垂直方向的力，影响系统称量的线性和精确度。支撑脚较细长的容器满载时，脚座底部会产生向外的趋势从而影响系统称量的精确度。影响罐秤性能的因素结构结构挠度最小 容器的任何机械联接部件如果不能完全由传感器支撑，都将产生称量误差。当容器加载时，如果管道安装不当会对容器产生作用力从而影响称量精确度。影响罐秤性能的因素管道管道载荷力反作用力 为了使称量精确，必须保证载荷始终是垂直且均匀地加到每只传感器上。要达到这个目标，容器和支承架应处于平行位置，且要求水平度高、刚性好。罐秤设计指导作用力作用力 垂直加载罐秤设计指导传感器受力时产生的问题传感器受力时产生的问题

10、 角向力 传感器受到角向力而非垂直力的作用。不规则力 由于温度影响，作用力并非作用于传感器受力点的中心位置。角向力不规则力罐秤设计指导传感器受力时产生的问题传感器受力时产生的问题 侧向和端部力 由于受到动态载荷作用、安装时对位没对准或温度影响，会对传感器产生侧向力和端部力。扭力 由于支承结构挠曲、传感器安装时对位没对准及动态载荷作用，会对传感器产生扭曲力。侧向力端部力扭力罐秤设计指导传感器受力时产生的问题传感器受力时产生的问题 非均衡力 由于基础支架不水平或挠曲会使系统在称量时产生线性和重复性误差。基础和支架必须水平且处于平行位置（误差不超过5度），必要时可以加垫片调节。支撑结构设计支撑结构设

11、计 用支柱加固容器的支撑脚，可以避免其挠曲。用加强腹板加固支撑梁可以防止其在承载时挠曲。所有支撑梁的尺寸应保持一致，以免因为支撑梁的挠度差异引起重复性误差。加固容器支撑脚罐秤设计指导罐秤设计指导限位制动杆限位制动杆 过强的水平剪切力和上抬力会使罐体倾覆或旋转，从而引起传感器受力方向不垂直甚至严重的事故。给罐体加上限位制位杆可以限制容器水平方向的移动。限位制动杆 管道设计时应使其作用到容器上的力减至最小。使用水平延伸管可以减少作用到容器上的垂直方向的力。水平管道在连接罐体的地方加上90度的弯头可以使管道系统更具弹性。罐秤设计指导管道设计管道设计铺设水平管道 管道的刚性连接支撑点应设置在尽量远离罐

12、体的地方。铺设管道时应尽量采用软连接。罐秤设计指导管道设计管道设计伸缩接头弹性软管弹性接头管道支撑距离尽可能远称重模块 称重模块称重模块 将传感器、负荷传递装置及安装连接板合为一体，可以使容器方便地转换成为称重系统。称重模块的选择称重模块的选择拉式和压式传感器称重模块的数量 传感器的性能指标和容量 环境因素称重模块的安装称重模块的数量 称重模块的数量 是由容器支撑脚的数量决定的。采用3点支撑的罐秤通常比较理想，因为载荷作用力可以均匀地分配到每只传感器上。如果作用到容器上的力较大，有时需要使用3只以上的称重模块以加强支撑。称重模块确定容量 有时传感器的容量应大一点以抗拒风力和物体冲击的影响。容器

13、及附件重量 =A容器内所装物料重量 =B总的毛重 =A+B=C传感器数量 =D传感器容量 =1.5 C/D注：由于载荷分布不均及对载荷估计不足，需考虑一个安全标准系数f1.5称重模块抵御环境影响 称重模块的传感器和安装连接部件必须有相应的保护措施来抵御潮湿、腐蚀性、高低温及冲击等异常环境的影响。MTCN的不锈钢称重模块所用的传感器为不锈钢全密封焊接，可以有效地抵御腐蚀性和潮湿环境的侵蚀。传感器通常可以承受满载150的重量（安全过载）以防止因受冲击而使传感器损坏。检查传感器的工作温度范围和补偿温度范围，使用环境的温度不应超出这两个温度范围。称重模块安装连接系统压式称重模块压式称重模块 称重模块必

14、须允许一定范围内的水平位移。半浮动式模块半浮动式模块 防止罐体围绕固定模块安装点旋转固定式模块固定式模块 固定整个系统全浮动式模块全浮动式模块 允许任意方向的自由移动静载称重模块 合金钢或不锈钢安装板合金钢或不锈钢安装板 允许罐体因温度变化而变形 易于安装 不需额外的辅助安装部件 合金钢或不锈钢剪切梁传感器合金钢或不锈钢剪切梁传感器 密封防护等级达到IP67以上 高精确度（常温下精确度超过5000分度）支撑螺栓支撑螺栓 在系统安装和维护时起千斤顶作用 抗倾覆保护装置称重模块安装连接系统压式称重模块压式称重模块安装机械安装机械安装 基础要求水平且刚性较好，各基础之间要求水平度差异小。安装时一定要

15、拧紧称重模块的支撑螺栓。称重模块一定要安装在方便维护的地方。安装机械安装机械安装 必要时可以使用垫片调节以使力均匀地作用到每只传感器上。称重模块的顶板和底板必须调整成一直线，以保持作用到传感器上的力方向垂直。在称重模块附近焊接操作时一定要注意接地，否则焊接电流会通过传感器使之损坏。安装连线连线 所有连线应使用屏蔽绝缘电缆。电磁干扰会影响传感器的输出信号，使称量产生误差 隔离电源线和传感器电缆。接线盒应注意保护，以防潮湿及腐蚀性物质侵蚀。安装连线连线 电缆可以加上套管以防机械损伤或潮湿、腐蚀性物质侵蚀。不要任意改变传感器电缆长度，因为这会改变传感器的输出阻抗。接线盒和称重仪表之间的连接电缆建议选

16、用推荐的长度和尺寸，否则容易造成信号丢失。标定前准备工作标定前准备工作 在罐体上安装支架，以便悬挂砝码。每个支架之间的间隔应该相等。在标定前应测试每只传感器的输出信号以确定作用力是否均匀分配到每只传感器上。如果需要，可以用垫片调节模块的水平或调节接线盒的电位器使每只传感器的输出保持一致。罐体上安装支架可以悬挂砝码标定过程标定方法完全砝码法(精确度最高)对于小的容器可以直接用相当于满载时容器重量的砝码进行标定。砝码代替法(精确度较高)用10-20%的砝码进行第一次标定，然后用水作为替代物加到第一次标定的重量，加砝码再次标定，如此重复直至满载时重量。标定方法物料转移法(中等精确度)一种物料在另一台

17、秤上称过重量后移到容器内作为标定物重量。电子标定法(精确度较低)使用电子模拟器模拟传感器的输出信号。模拟重量为满载时重量。维护 定期检查和清洁以避免粉尘和碎屑粘在容器、传感器和接线盒上。系统的输入输出管道应尽量避免采用刚性联接。罐体任何机械结构方面的变化都会影响前一次的标定结果。限位制动杆和缓冲装置留有一定的间隙可以避免刚性联接对称量带来的影响。称 重 模 块 适 用 于 改 造 已 有 的 设 备.无 论 是 容 器、料 斗,还 是 反 应 釜,加 上 称 重 模 块 都 可 以 变 成 称 量 系 统.此 外 称 重 模 块 还 用 于 机 械 衡 的 全 电 子 化 改 造.MTCN 为

18、 您 提 供 两 种 模 块 称 重 模 块应用 静静 载载 模模 块块 动动 载载 模模 块块 静 载 模 块 适 用 于 水 平 冲 击 力 较 小 的 场 合 动 载 模 块 适 用 于 水 平 冲 击 力 较 明 显 的 场 合 称 重 模 块 静静 载载 模模 块块 动动 载载 模模 块块 静 载 模 块 适 用 于 只 受 垂 直 作 用 力,而 水水 平平 作作 用用 力力 较较 小小 的的 场场 合合.静 载 模 块 可 非 常 方 便 地 安 装 在 各 种 形 状 的 容 器 上,成 为 一 个 称 量 系 统.动 载 模 块 适 用 于 水水 平平 作作 用用 力力 较较

19、 明明 显显 的的 场场 合合,如 皮 带 运 输 机、辊 道 等.利 用 动 载 模 块,还 能 实 现 机 械 衡 的 全 电 子 化 改 造.静载称重模块的适用场合反应釜料斗秤灌装秤罐秤 刚 性 和 柔 性 连 接 在 料 斗 秤 等 称 重 系 统 中,原 料 通 过 管 道 输 入 输 出.管 道 和 秤 体(容 器)的 连 接 会 对 系 统 的 称 量 精 度 产 生 影 响.管 道 连 接 越 靠 近 固 定 模 块 处,因 管 道 振 动 带 来 的 影 响 越 小.以 下 是 一 些 较 合 理 的 连 接 方 式:水平延伸管弹性软管伸缩接头活络接头 谢 谢！METTLERTOLEDO