基于PLC的自動配料控制系統的研究

李亞莉

摘要：本文重點講述通過可編程控制器PLC可以實現整個系統的自動控制，主要完成物料的自動上料、下料、運輸、混合攪拌等功能，采用組態軟件對系統進行仿真模擬。此配料系統可以實現對整個配料過程進行實時的監控，使得整個配料過程更加便捷、精確。

關鍵詞：自動配料；PLC；軟件設計；組態

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）01-0006-02

工廠生產產品的過程中，大部分產品是通過原料配比來完成，可見配料在工廠加工生產過程中占據著極其重要的地位，并且配料精準度還將影響到產品的合格率、質量、性能。在工業生產中，因每種產品的配比不同，通過人工進行配料不僅耗時耗力而且配料不精確，使用自動配料系統能夠提高配料的效率和精準度。目前，該系統廣泛應用在許多行業中，例如食品、建材、冶金、塑料、橡膠等。

1 工藝介紹

1.1 原理

該配料系統主要包括給料設備、料斗、傳送帶。物料通過傳送帶秤，給料量的多少可以通過上位機進行程序設定所需量，傳送帶秤的主要功能時檢測傳送帶上物料瞬時流量的多少。料斗的主要作用可以存儲物料，并且還可以在物料的下料時作為緩沖裝置。

1.2 配料過程及控制要求

該配料系統包括上料、物料運送、攪拌、下料。系統的料倉分為：原料倉、混料倉、攪拌倉。每個原料倉都有一套完整的上料系統和下料系統，互不干擾。

在配料系統啟動之前，工作人員需要對原料使用配方和物料配比進行程序設置。

①當系統啟動以后，上料系統按照設定程序進行上料，上料結束。原料倉下料，物料經過傳送帶秤進行檢測物料流量是否達到設定值，物料到達設定值時，下料閥門關閉，結束下料。

②在①程序結束之后，物料通過傳送帶運向對應的中間倉。運料完畢，物料在中間倉中混合攪拌。

③當中間倉攪拌結束之后，物料通過排料閥門到達傳送帶，經傳送帶進入攪拌倉。

④在③程序結束后，物料到達攪拌倉，開始混合攪拌。攪拌結束后，啟動排料系統，物料通過排料閥門開始排料。

上面的①②③④是一整個配料系統，若配料不夠只需循環程序（如圖1）即可。

2 硬件系統

2.1 硬件方案設計

配料系統的硬件主要包括PLC、電動機、熔斷器（FU）、熱繼電器（FR）、傳感器等。PLC控制整個系統，包括上料時間、下料時間、混合攪拌時間、閥門的開關時間、傳送帶的運料時間等。

2.2 硬件選擇

該系統的PLC選用的是德國西門子系列，由于此系列的PLC處理速度快、功能強、高可靠性、較高性價比、兼容性好、空間利用率比較高、指令豐富、I/O點較多、結構靈活等優點。

系統通過PLC設定程序實現自動配料系統中的上料、下料、運料、攪拌等功能。PLC通過傳送帶秤的傳感器傳輸過來的信號控制下料閥門的開關，控制下料多少，完成原料配比。根據生產物料的需求，對PLC系統定時器設定，確保系統按照PLC程序完成系統的上料、下料、運料、攪拌等功能。

3 軟件系統

該系統的軟件設計主要分為以下幾個部分：①主程序設計，主程序是程序初始化時開始運行的狀態以及調用各子程序，按照時間先后順序依次循環的掃描。②子程序設計，子程序主要功能是系統中各設備的運行、啟動、控制程序。③中斷程序設計，中斷程序主要是處理故障時緊急的程序。

3.1 初始化及主程序

初始化程序主要是在控制系統PLC啟動之前對寄存器、計數器、定時器、中間寄存器以及對程序設定值進行預處理，保證程序的可靠性以及準確性，能夠同時發揮調動各子程序功能。主程序的功能是循環掃描開關量輸入信號、模擬量輸入信號、調用子程序以及出現故障是啟動中斷程序等。

3.2 子程序

子程序是控制系統的核心部分，它可以根據控制原理對開關量進行邏輯處理以及對模擬量有效值進行分析。子程序主要包括對采集值進行采樣和工程實際值的轉換、濾波處理等。

3.3 中斷程序

中斷程序主要是處理緊急情況，該程序分為外部中斷和定時中斷。當系統中出現故障時，外部中斷執行故障處理程序，進行報警，提醒工作人員盡早排除故障。中斷程序的優先級為最高，定時中斷是從棧頂檢測主站是否故障以及其他意外情況，從而能夠在較短時間對輸出端口進行復位，保證設備的安全。

4 組態監控設計

該系統上位機軟件為組態王6.55。組態王是一種對系統進行實時監控的軟件，它主要是以標準的工業計算機軟硬件平臺構成的集成的系統，該系統是通過檢測物料量的變化，來改變圖形中對應對象的狀態從而跟蹤系統的瞬時狀態。

監控界面時根據控制要求和功能進行設計。該組態監控設計主要包括配料系統、傳送系統、攪拌系統、報警、實時曲線等。配料系統由原料倉1、原料倉2、原料倉3、原料倉4、A混合倉、B混合倉、C攪拌倉等組成；傳送系統是由七條傳送帶以及通過傳送帶物料組成，配料過程流程圖，如圖2所示。

5 結語

系統以PLC作為下位機，并且通過組態軟件6.55的監控系統對上位機進行實時監控。實驗結果表明此系統能夠按照任務要求實現自動上料、自動配料、物料傳輸、混合攪拌等過程，系統運行效果良好。該系統具有程序編程簡單、操作簡便、穩定性高、功能齊全、性價比較高等優點。

參考文獻

[1]霍罡.歐姆龍PLC應用基礎與編程實踐[M].第2版.北京：機械工業出版社，2014.

[2]趙興森，文生平，徐永謙.基于PLC的自動配料控制系統設計[J].計算機測量與控制，2013，21（4）：962-964.

[3]馬國華.監控組態軟件應用[M].北京：中國電力出版社，2011.