Модернизация системы высокоточного весового дозирования непрерывного действия с помощью модуля I-7016PD и HMI VPD-133-H

Дозаторы с контролем потери массы широко применяются в пищевой, химической, фармацевтической и перерабатывающей промышленности (дозирование гранул, микродобавки, взвешивание реагентов, фарм-смесители и т.д.). Их задача – обеспечивать непрерывную и высокоточную подачу материала за счёт измерения уменьшения веса продукта во времени. Принцип работы основан на измерении изменения массы – по мере расхода, к примеру порошка, система рассчитывает скорость подачи и автоматически регулирует процесс дозирования. Однако при работе с малыми объёмами материала даже незначительные электрические помехи или ошибки преобразования сигнала могут приводить к серьёзным отклонениям.

Как формируется измерительный сигнал?

В основе дозатора используется тензодатчик, который преобразует механическую нагрузку в электрический сигнал. Далее аналогово-цифровой преобразователь (АЦП) переводит его в цифровой формат, доступный для анализа системой управления и SCADA. Точность всей системы напрямую зависит от:

• стабильности сигнала тензодатчика;
• разрешения АЦП;
• устойчивости к электромагнитным помехам;
• длины кабеля между датчиком и измерительной системой.

Основные проблемы традиционных систем

В исходной системе заказчика использовались 4-проводные тензодатчики, чувствительные к помехам и 12-битный измерительный модуль, не обеспечивающий нужное разрешение при малых весах. Это приводило к следующим последствиям:

• колебания сигнала из-за помех;
• погрешность измерений до 10 г;
• нестабильное управление подачей порошка;
• невозможность корректного расчёта расхода в SCADA;
• снижение качества продукции и производственной эффективности.

Для технологических процессов, где требуется высокая точность дозирования, такие отклонения являются весьма критичными.

Решение ICP DAS: модуль ввода I-7016PD и панель оператора VPD-143-H

Для устранения этих проблем компания ICP DAS предложила комплексное решение на базе тензометрического модуля I-7016PD и сенсорной панели оператора VPD-143-H. Данная система обеспечила высокую точность измерений, устойчивость к помехам и полноценную интеграцию с верхним уровнем.

Архитектура решения

В рамках модернизации были выполнены следующие шаги:

1. Тензодатчик был заменен с 4-проводного на 6-проводное подключение, что значительно повысило стабильность сигнала.
2. Тензодатчик подключён к модулю I-7016PD.
3. Связь между модулем и панелью VPD-143-H осуществляется по шине RS-485, коммуникация осуществляется по протоколу DCON.
4. HMI выполняет:
• расчёт текущего веса,
• анализ изменения массы за минуту,
• анализ динамики снижения массы порошка,
• прогноз времени следующей дозагрузки.
5. Данные передаются в SCADA по Modbus RTU для архивирования и визуализации.

Решение поддерживает:

• быструю обработку данных (опрос каждые 100 мс);
• локальную калибровку без демонтажа оборудования;
• автоматический сброс тары (Zero Reset);
• расчёт расхода порошка в г/мин;
• прогноз времени дозагрузки;
• защиту от ложных тревог при колебаниях веса;
• ручное отключение сигнализации при завершении партии;
• переключение единиц измерения (г / кг);
• настройку параметров тензодатчика:
• напряжение возбуждения,
• номинальная нагрузка,
• чувствительность.

Функции визуализации и сигнализации

На дисплее VPD-143-H отображаются:

• текущий остаток порошка;
• установленный нижний предел.

Индикация работает следующим образом: белый цвет - нормальный режим, красный цвет - масса ниже допустимого уровня. Панель работает как слейв устройство для передачи показаний в SCADA систему, и как мастер для выведения показаний на удаленную панель стороннего производства.

При достижении минимального веса:

• активируется дискретный выход DO модуля I-7016PD;
• включается внешняя световая и звуковая сигнализация (через встроенный звуковой оповещатель);
• оператор немедленно получает предупреждение о необходимости дозагрузки.

Ключевые технические преимущества решения ICP DAS

Модуль I-7016PD предназначен для работы с тензодатчиками и обладает следующими характеристиками:

• 16-битное разрешение (65’536 значений) - высокая точность измерений;
• поддержка 6-проводных тензодатчиков;
• работа на расстоянии более 10 метров без потери сигнала;
• устойчивость к шумам, импульсным перенапряжениям и электромагнитным помехам;
• соответствие стандарту IEC 61000-4-2;
• промышленная защита от высоких токов и напряжений.

Панель оператора VPD-143-H в данном проекте является локальным центром управления с выполнением логических правил:

• сенсорный экран 4.3” (480×272);
• класс защиты фронтальной панели IP65;
• монтаж на DIN-рейку или в панель;
• управление через резистивный сенсор и физические кнопки;
• поддержка протоколов:
• Modbus RTU/TCP,
• DCON (ASCII),
• MQTT
• интерфейсы RS-232, RS-485, Ethernet.

Использование модуля I-7016PD совместно с VPD-143-H позволило:

• повысить точность измерений с 10 г до 1-2 г;
• обеспечить стабильную работу дозатора;
• интегрировать систему в SCADA;
• повысить безопасность производства;
• снизить потери сырья;
• обеспечить прогнозируемое и управляемое дозирование.

Решение особенно эффективно при автоматических системах подачи порошков, где критична высокая точность, стабильность и надёжность измерений.

С еще одним решением весового дозирования Вы можете ознакомиться по ссылке.