新型钕铁硼纯铁称重自动化研究与运用

新型钕铁硼纯铁称重自动化研究与运用

陈嘉辉

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（江西省赣州市 赣州华京稀土新材料有限公司 341000）

摘要：采用自动化技术对生产钕铁硼薄片人工配铁工艺进行改造，实现机器自动控制铁料称重，并自动记录保存生产数据，从而达到加强及规范企业管理、减少工作失误、堵塞各种漏洞、提高工作效率、降低运行成本、提供决策参考、提高安全本质程度的目的，为企业快速平稳发展打下基础。

关键词：PLC控制 串口通信 传动控制

0某公司主要产品为钕铁硼薄片，其生产以金属镨钕等稀土金属、硼铁、纯铁、钴、铜、镓等其他金属为原材料经过真空熔炼生产钕铁硼速凝薄片。原料配料工序是公司十分关键且人工劳动强度大的工艺环节，而原料配料工序中纯铁配重工序约占60%工作量，目前纯铁配重工序采用人工搬运、抛光、称重方式，劳动强度大，生产数据采用人工填写纸质记录方式，录入数据易出错，信息流转效率低，所以进行新型钕铁硼纯铁配重自动化的应用是非常迫切需要的。

1纯铁自动化系统介绍

  1.1其系统框图如图1：

图1

1.2  1该系统主要硬件由自动切铁机、自动抛丸机、排列机、皮带线、电子秤、PLC控制柜、振动盘等组成，系统采用工业计算机读取远程铁料称重数据。按数据要求，采用可编程控制器设备，实现喂料机-工业计算机-电子台秤的闭环控制。

1.3  通过自动切铁机将纯铁按尺寸规格切成小块，通过传输带送到抛丸机进行抛光，实现了自动投料；抛丸机出料后的铁棒（长100mm、直径40mm）通过皮带运输机到排列机进行依次排列，在达到第一桶的预配重量后，运用转角气缸进行出料口的角度转换。第一次粗配料，控制误差在2.0kg内；后通过振动盘振动铁细料进行第二次精细配料，控制误差在0.05kg（可根据细料的状况，做到再优化），实现每条产线配铁切、抛、配三个环节自动化。

2 自动称重系统的软件开发

2.1软件方面主要包含3个部分：首先是基于可编程控制器的称重自动控制系统软件开发，实现电子台秤实时重量信息与喂料、给料执行机构的联锁自动控制，做到PID调节；第二是称重工作站称重组态软件的开发，该软件主要用于实现读写远程信息，上传称重数据；第三是后台管理系统，通过上位计算机选择所需的配方号、设置配料批次，写入预配重量，是建立本地数据库，存储并记录称重数据，便于统计、查询、报表打印。可与ERP/MES系统对接，进行生产计划并排单生产。

2.2 PLC S7-200SMART与托利多IND231自由口通信协议

称重仪表是梅特勒-托利多IND231或IND236称重显示仪。此称重仪表配有RS232第二通讯选件，将西门子S7-200Port0口设置为自由口通讯协议。称重仪表的参数设置。本段程序是设置S7-200的Port0端口为自有协议，详情请参照S7-200帮助文件，SMB30的值为09H,说明为“自由口协议，波特率9600,8个数据位，无校验位”； SMB87的值为BOH,说明“接收信息使能被使能，使用SMB88数值检测信息开始，使用SMB89数值检测信息结束，使用SMB90数据检测空闲条件，使用SMB92超出时间段，信息终止，使用SMB94最大接收字符数”，这些参数的设置与上述称重显示仪的参数设置一致。将VB105至VB110所存的数据存至VB300至VB305中，然后通过将这些字节的字符串组转换为双整型赋值给VD310，再将VD310转换成实数型赋给VD120，方便程序进行计算。

确认小数点的位置，小数点位置存在了VB102中，程序中将VB102的前三个位传给了VB130通过判断前三位来断定小数点的位置（参考说明书称重仪表中的状态字SB-A中定义）。VB103.1为称重仪表中SB-B中数位1，代表符号是正还是负。

通过PLC S7-200SMART与托利多IND231自由口通信，将托利多IND231重量信息（232信号）传递给PLC S7-200SMART（485信号），通过重量控制皮带、排列机和振动给料盘的精准给料。

2.3抛丸机的程序编写

抛丸机作用是将切铁机切好的铁通过自身料斗摆动送到抛丸腔室内进行自动抛光处理后，以皮带机传输送到排列机中。其基本处理过程为：料斗等待料铁-红外线自动检测料满后-料斗翻转、开启进料门-抛丸、抛光-抛光完成后-振动出料

2.4排列机程序编写

排列机将抛丸机抛光后的铁棒做到自动上料、排序出料。做好

推板速度调节，链条速度调节，控制排列机在纯铁粗配启动和停止。

2.5整个系统联动运行

通过自动切铁机将纯铁按尺寸规格切成小块，通过传输带送到抛丸机进行抛光，实现了自动投料，不再需要人工进行投料；抛丸机出料后的铁棒（长100mm、直径40mm）通过皮带运输机到排列机进行依次排列，第一次粗配料（控制误差在2.0kg左右）；后通过振动盘振动铁细料进行第二次精细配料（控制误差在0.2kg），实现每条产线配铁切、抛、配三个环节自动化，2条产线配铁时间由原来的22分钟/炉缩短至7.5分钟/炉。减员增效，降低劳动强度，现有产能7.5t/天，需要3人完成生产纯铁配重生产任务，产能扩大增至15t/天，原本需要6人的参与配重环节，现在只需1人，不需2台叉车的运料，每年直接节约人工物耗成本约60多万元。

4结语

该项目新型钕铁硼纯铁配重自动化研究与应用主要做到了以下3点：

（1）2023年我公司生产钕铁硼6000吨，该纯铁配重自动化系统的投入与使用， 每年可节约60多万元；2023年全国共生产30多万吨，该系统推广后预计可产生上千万的直接经济价值，可产生几十亿的间接经济价值。

（2）实现纯铁的自动化精准配料，为行业内有相似工艺的企业提供很好的借鉴意义，可推广运用；

  （3）助推企业数据化转型，加强及规范企业管理、减少工作失误、堵塞各种漏洞、提高工作效率、降低运行成本、减少扬尘等环境污染、创造更多利润，为企业快速平稳发展打下基础。

参考文献：

[1]对称式带式输送机称量装置研究[D]. 王靖. 太原理工大学, 2021(01)

[2]可定制型自动称重及远程监测系统[D]. 陈超. 郑州大学, 2020(02)

[3]基于PLC的工厂自动称重配油系统的设计及应用[D]. 危东华. 华南理工大学, 2019(06)

[4]面向钢铁企业无人值守智能称重系统的设计与开发[D]. 田野. 西安工程大学, 2019(02)