建筑与工程 啊Ｉ 基于ＰＬＣ的聚乙烯包装称量控制系统设计 谭亚东 （中国石油天然气集团公司大庆石化分公司大庆雪龙石化技术开发有限公司） ［摘 要］介绍了聚乙烯自动包装生产线控制系统，主要阐述了系统的称量环节及称量技术，以及ＰＬＣ在聚乙烯定量称量和自动包装控制系统中的应用。 设计了以ＯＭＲＯＮ ＣＰＭ２Ａ ＰＬＣ为基础的称量控制系统，重点介绍了称量原理及其过程，并对软件程序设计部分作了详细说明。 ［关键词］聚乙烯 电子称量ＰＬＣ控制系统 中图分类号：ＴＱ３３０．４＋２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）３１—０４４７—０２ １引言 近年来，国际市场上石化产品的竞争日趋激烈。针对石化产品生产工 艺复杂、添加剂配比要求严格、品种多样、互换性差的特点，开发研制 计算机与ＰＬＣ集成控制系统是必须的 。 聚乙烯具有良好的加工性能，由于聚乙烯自身极易产生静电，加上所 需包装的是粉状物料，包装现场粉尘较大，对工人的健康是极其有害的， 其包装生产中采用ＰＬＣ控制系统可以节省原料，提高包装速度，进而提高 生产效率，同时还降低工人的劳动强度。 包装系统动作复杂、频繁，且有较多的执行元件，使用继电器控制逻 辑必然需要大量的中间继电器，而这些中间继电器在用ＰＬＣ控制的情况下， 就可以对其内部的辅助继电器进行编程后来取代。一般的ＰＬＣ都有上百点内 部辅助继电器甚至更多，且还有多种专用的内部电器，只需对ＰＬＣ进行编 程 ２电子称量 聚乙烯包装生产线的控制中应用ＰＬＣ，主要是控制称重、封口、推倒、 传输、检验、码垛等几个部分的器件 ５。其中称重是一个重要的环节，其 包装量的准确度和包装的速度，直接影响着生产厂家的经济效益和消费者的 利益，传统机械杠杆的称重方法可造成较大的机械误差。 在聚乙烯定量称量和自动包装控制系统中，称重技术上采用传感器代替 传统的机械式程序控制，同时应用可编程序控制器（ＰＬＣ）实现对聚乙烯的高精 度定量称量 ，这样所设计系统便结构简单、修改程序方便且可靠性高。 ２．１称量部分的组成 电子秤主要由秤体和电子称量控制系统两个部分组成。其秤体部分又是 由贮料仓、给料装量、称量斗、夹袋器等组成。电子秤量控制系统则是由称 量传感器、称重控制仪表和控制执行元件组成（见图１），其中称重传感器是 很重要的组成部件。 目前，在称重技术领域中广泛应用电阻应变式传感器，分为金属电阻应 变式和半导体应变式两种。前者具有精度高、温度影响小、线度和重复性好 的优点但价格较高，输出灵敏度低；后者性能与前者相反，在精度和温度特 性方而较前者差一个数量级，而输出灵敏度比前者高一个数量级，价格为前 瑰墒搜翩麓 图１称量器件图 者的一半。根据实际控制要求和工作环境，选用半导体应变式传感器，该传 感器为ｓ型结构，拉压两压。在此系统中选用了两个传感器，采用串联方法。 为实现准确计量，除开关量控制外，还需要一些传感器和一些电磁阀， 气缸等。 系统主要功能为： （１）对装袋重量实现自动控制，其设定值和实际值可由编程器设置； （２）每次放料后称斗的皮重进行检测修正； （３）称量误差进行自动补偿： （４）故障检测、报警。 ２ ２称量过程 包装秤的称量器件图如图Ｉ所示。 包装秤给料装置以大小两种流量向称量斗供给物料。称重传感器将重量 信号转换为电信号，并传送给称重控制仪表。称重控制仪表测量重量值并 对整个称量过程进行程序控制，构成一个自动称量控制系统。 系统中开关量输入信号有启动按键、停机键、斗门状态、夹袋夹紧等 检测信号：开关量输出有粗细进料电磁阀、放料电磁阀、夹袋器等控制信 号和一些显示、报警输出信号。数字量通道接收传感器重量输入信号，其 中称重斗门关闭和夹袋夹紧检测用接近开关，缓冲料门、称重斗门和夹袋由 电磁阀带动气缸来控制。图２是称重过程图。 理想状态下，大给料小给料共同完成额定重量值的９５％的给料量，且在 很短时间内完成。接着大给料停止，小给料再完成额定重量值的５％～１０％的 给料量，且占用较长的时间。实际生产中这两段的重量与时间参数要根据具 体情况不断调整才能达到最佳状态。 ３误差与调整办法 在计量部门检定电子秤时要对其静态准确度和动态准确度都进行考核。 而实际生产中，产品的计量准确度主要取决于动态准确度。从理论上和实际 调试与生产中分析，动态准确度误差主要来自系统内部和外部环境两个方面。 系统内部误差主要包括：①传感器误差；②称重仪表误差；③控制元件与执行 元件的滞后误差。外环境误差主要包括：①物料的均匀程度，是否结块；下料 是否均匀；②设备是否受外部电气或振动干扰影响。 ４软件程序设计 当每条包装线的两个电子称重显示控制器设定完毕，对任一台电子秤 （如Ａ秤）启动运行后。这时Ｘ ０，Ｘ １自动发出信号，Ａ秤的大、小阀门打 开。将大阀门中上次的预加料投入秤斗中。Ａ秤快慢加料螺旋启动加料，当 快加料（慢加料同时进行）重量达到设定值时，快加料信号ｘＯ停。Ａ秤大阀门 关闭。快加料螺旋延时工作２ｓ后停车，这时快加的料落在大阀门上做下次预 图２称量过程图 科技博览ｌ ４４７ 建筑与工程 Ｉ■ ＣｈｉｎａｓｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏ］ｏｇｙＲｅｖｉｅｗ 浅议城市最佳实践区马德里生态案例馆适应性设计修改的 启示 王家琦 （同济大学建筑与城市规划学院上海 同济２０００９２） ［摘 要］文章通过对城市最佳实践区实物生态案例马德里之家与案例原型分别作比较，探究参展方对应上海气候特殊要求作出的适应性修改，提出生态案 例对于上海未来发展的启示：生态建筑的重要意义在其适应性。 ［关键词］适应性设计修改 生态建筑城市最佳实践区 马德里之家 中图分类号：ｘ３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００９—９１４Ｘ（２０１０）３１—０４４８—０２ ２０１０年上海世博会设立主题为“城市的可持续发展”的城市最佳实践 善了住房的隔热和自然通风，降低了噪音。 区。 其中，模拟街区共有六个实物生态案例馆：沪上生态家、汉堡之家、 伦敦零碳馆、阿尔萨斯馆、罗阿大区展馆和马德里之家：充分展示当今最新 节能环保技术和可持续发展理念。为积极响应上海与原生态案例所在地不同 条件，主办方要求各实物参展方进行适应性设计修改，包括气候适应性、规划 适应性、技术适应性、规范适应性和功能适应性五个方面 本文通过作 者亲身体验的生态案例馆——马德里之家与其原型比较后，考察方案对上海气 候的应对策略，探讨其对于上海未来生态建筑发展的启示。 １实物生态案例馆的适应性设计修改探究 １．上海的建筑气候特征及常规节能设计方法 上海气候是典型的冬冷夏热．基于该地区特有的气候特征和天然资源，适 于本地区生态节能建筑可行性发展的技术有：太阳能利用：雨水收集：建筑绿 化：窗户具有优良的保温隔热隔声性能：墙体具有良好隔热性能，满足冬冷夏热 暖通技术：全部采用新型材料、有效利用能源的可持续性房屋，能种植花 地区独有气候和热惰性指标Ｄ。 草的生态屋顶，安装有太阳能制冷装置和光伏太阳能的顶棚。该顶棚每年能 ２． 马德里竹屋＆空气树 产生１０９０千瓦的热量，被这些热量加热的水流传导到热能转换器，根据需要由 重点展示技术： 热变冷，以调节楼内温度，剩余热量还能提供给楼内的空气调节系统。屋顶夹 三面墙上覆盖折叠竹屏，利于遮阳（竹屋）： 层设置的管网就是这个调节系统，它能输送新鲜空气，避免了气流直吹造成的 利用风能，创造舒适微气候环境（空气树）・ 不适以及普通空调带来的粉尘。 建筑原型： “空气树”原型位于马德里巴耶卡斯住宅区生态大道，是一个新建经济 竹屋原型是位于马德里市郊卡拉班切尔的一个社会公共住宅项目，是 适用房社区。 ＥＭＶＳ在马德里２７个社会住宅项目地块之一。利用竹质表皮等新材料实现遮 建筑背景：虽然早在房屋动工前就种植了许多小树，但在马德里的气候条 阳和通风功能，达到节能减排的目的，也使建筑本身具有很强的视觉效果。 件下，小树长大需要很多年。于是，住宅创新实验室设计了３棵“生态树”。 本土气候：马德里在西班牙中部，属于地中海式气候，但因为偏向内陆，冬 他们尝试向公共场所的水泥建筑注入高科技元素，使“生态树”能像真正的 天很漫长，冷而且干燥：夏天更难受，炎热又潮湿：被称为“６个月冬天，６个月 树一样，调节局部气候环境，融入社区生活，为城市的新兴地区注入活力：待小 地狱”。 树长大，“生态树”可轻易拆走，易地重建。 建筑朝向：由于原项目西面和北面是一个新的城市公园，东面和南面则是 “气候树 有一个气候系统，能够显著改善温度和湿度条件，并像树创造 些类似的住宅地块。设计者将这栋楼调整为东西朝向的狭长空间，这样兼顾 一个微气候环境。 陕乐树”，为儿童玩耍设计，有用废轮胎做的小秋千等， 景观、光照、自然风的通透。 内外均有植物，有温度调节系统。 建筑材料：竹子作为外维护结构可持续；同时经过防火、防腐、防潮等 “媒体树 通过大显示屏可欣赏足球比赛，可发送手机短信，让自己的想 处理，也便宜耐久。结构可折叠的竹子幕墙为整栋建筑提供了缓冲空间，有效 法显示在幕布上。待到小树长大绿树成荫。这些“生态树 可很轻易地拆 隔绝冬季的雨雪和夏季的高温。竹质表皮的开启时间和方式不同，建筑的外 走，易地重建在新需要的地方。 立面将始终处于不断变化之中，充满光与影的强烈效果，时时刻刻在记录居民 能量来源：“树”顶部装有多组太阳能电池板，每组每年可发电１２２３０千 的个人活动。总体数据统计，竹屏遮挡了夏日２Ｏ％的阳光，通风型的墙面改 瓦时，自给自足： 加料量，以提高加料速度。小加料螺旋则继续加料到实际值。同时小阀门 统实现的称量包装装置在自动化生产流水线中有推广价值，可以广泛推广到 加料螺旋同时停止。Ａ秤自判断重量合格后发出ｘ２排料信号给ＰＬＣ。接着 如糖果等多种散装粒子的称量和包装，同时该装置还有助于实现生产的自动 由光电开关确定包装袋箱是否有袋，如果没有，那么发出报警信息，取袋 －Ｉ 化、智能化和设备小型化。 缸驱动吸盘上下摆动，自动抓取料袋，将料袋放到有齿形带传动的拖板 参考文献 上，传送到定位平台。当包装袋口送到上下两个吸盘之间，气缸驱动吸盘 ［１］林明星．电气控制及可编程序控制器［Ｍ］．北京：机械工业出版社， 吸牢袋口并张开，气缸驱动将料袋套入储料斗上。ＰＬＣ经判断袋夹己关闭。 ２００４：８２—９７． 即套上装料袋。秤不排料。经延时３Ｓ发出信号打开秤门排料。延时ｌＳ关 ［２］江秀汉，李萍，薄保中．可编程序控制器原理及应用［Ｍ］．西安：西 闭秤门准备下次装料。电子秤通过重量传感器判断秤斗己排空并在允许误差 安电子科技大学出版社，２００４：６７—７１． 范围内，再次发出ｘＯ，ｘ１信号重新启动加料过程。否则超出误差显示停 ［３］郭宗仁，吴亦锋，郭永．可编程序控制器应用系统设计及通信网 止加料。料袋夹经ＰＬＣ的特殊数据存储器（可随意通过ＰＬＣ上电位器调节其 络技术［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２０００：１５－２１． 大小）确定延迟时间后打开袋夹。缝包机缝包后，放料袋到皮带运输机上 ［４］董爱梅．高性能变频器和ＰＬＣ在聚乙烯包装生产线上的应用［Ｊ］．农 去。Ｂ秤也与Ａ秤一样工作。这样两台秤与一台ＰＬＣ组成一套称量包装系统 机化研究，２００５年１月第１期．社，２０００：１５－２１． 便可在人工套袋情况下连续工作了，就可以提高生产率了。为了防止两秤 同时放料在程序中应加互锁功能。 结语 称量和包装是自动化生产系统的一个重要工序，这种通过ＰＬＣ控制器系 ４４８ Ｉ科技博览
