食品行业的先进称重技术

    SIWAREX FTC是西门子SIMATIC控制系统的一个扩展模块，通过SIMATIC系统可以直接获取和执行内部配方管理。

客户
    一家德国食品公司，在全球有几百名员工，生产各种各样的食物，包括面包、糖果、奶制品等等。为了确保工厂高效运行并保证产品质量，必须使得生产流程最优化和高度自动化，于是用户决定采用西门子SIWAREX FTC称重控制系统来替换老的系统。

面临的问题
    在面包生产过程中，为了实现连续生产高品质的食品，用户要求对面粉和各种添加剂配比进行高精度的连续计量和控制。由失重给料装置（见图2，螺旋给料机）将面粉按照预设的流量送入定量给料容器，定量给料容器也作为秤来使用，混合来自不同失重式给料机的物料，并根据预设重量值控制各失重式给料机的流量保持在1～4T/H之间，确保各物料之间正确的配料重量比例。失重给料装置可以储存大约200kg重的物料，每3～12分钟就会从上方的原料仓补一次料（图3）。
    作为称重控制系统升级方案的一部分，老的称重仪表由SIWAREX称重模块取代，由于新的技术的使用，可以使得：
    • 提高批量加料计量精度，不受外部因素（例如机械振动等）的干扰；
    • 可适用于不同种类、不同密度的面粉计量控制；
    • 分别获取和显示料位和物料重量值；
    • 易于集成在SIMATIC S7系统中，使得称重和控制完美结合；

解决方案
决定采用SIWAREX FTC称重模块
    用户决定使用SIWAREX FTC是因为FTC完全可以满足计量精确度的要求，并且有高速实时称重数据处理和多种有效滤波能力。此外，用户已经体验过SIWAREX FTC远程操作的能力的无与伦比的效果，只需坐在控制室就可对现场的各种秤进行操作和设置。

与众不同的称重原理
    失重式给料设备（例如包含称重装置的定量容器，图3）每过一个固定时间间隔读取一次重量值，由前后两次重量差值来计算每时间单位的减量（既瞬时流量），FTC称重控制器将这个实际测量值与预设流量值比较，同时控制螺旋给料机的转速来调节给料量。当失重秤料斗内的物料重量达到最小设定值时，会自动打开加料阀进行周期性的加料操作，这就形成了如图4所示的重量曲线。    
 

图3  SIWAREX FTC和S7控制器组成的控制系统
 
图4 定量给料和加料的重量曲线
为了确保称量结果的正确，例如避免机械振动的影响，在称重信号测量的过程中可以选择一个适当的滤波器来进行滤波。
    为了实现这个功能，SIEAREX FTC可以分别设置料位和称重值的滤波参数。

方案实施
    这个项目由德国Glowienka Automatisierung GmbH公司来完成，他们专注于食品饮料行业的自动化解决方案的研究和实施。称重系统的改造与SIMATIC S5到SIMATIC S7系统升级同步进行，所以能够很好的将先进的SIWAREX称重系统与SIMATIC控制系统相结合。

优势
使用者益处
   1） 通过集成在SIMATIC系统中（图5），可以直接进行配方管理并设置称重系统的预设值；
 
图5  SIWAREX 集成在S7控制系统中
    2）对于不同的物料，可以方便的在远程设置定量给料的参数通过使用自动获取特性曲线的使用，可实现对计量参数的简单远程调节。
集成的优势
1）易于安装并且可通过各种通讯方式读取称重数据和设置称重系统，例如可通过一个调制解调器或以太网通讯模块简单集成到称重系统。
2）称重的数据通过PLC背板直接送入PLC系统，节省了称重设备与PLC系统之间的通讯环节，降低了成本；同时实现了高速的称重控制功能。