基于PLC的物料風送系統實驗裝置設計

王鑫　叢鑠灃　　趙俊銘　張杰

摘? 要：當前工業上對風送系統給裝置有著極高的要求。這主要體現在兩點上：一是裝置控制方式的改善;二是風送設備自控系統的高標準。該文在現有物料風送系統的基礎上提出了一種基于PLC的適用于實驗室的物料風送系統實驗裝置，并介紹了風送系統實驗裝置的設計思想、設計步驟及可以實現的功能，描述了該系統的硬件實現與控制程序設計思路。

關鍵詞：風送系統? PLC? 實驗裝置

中圖分類號：TP183 ? 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（a）-0074-02

風送，也叫作氣力輸送，它是借助于氣體的流動所產生的推動力帶走物料并將物料輸送到指定位置的一種較為先進的送料方式，與傳統的傳動帶物料輸送方式相比，風力輸送系統能耗低、結構緊湊，可以實現物料的垂直輸送。

1? 系統方案設計

風送系統實驗裝置結構圖如圖1所示。

風送系統實驗裝置采用S7-300系列PLC控制，風送系統實驗裝置工作流程如下。

（1）將第一種物料手動添加至混合料罐D，閉合按鈕I0.0，物料輸送至存料罐B中，送料完成后斷開I0.0，送料過程結束;將第二種物料手動添加至混合料罐D，閉合按鈕I0.1，物料輸送至存料罐C中，送料完成后斷開I0.1，送料過程結束。

（2）在上位機中輸入每種物料的重量和混合比，閉合按鈕I0.2，物料混合程序開始啟動。如需確定物料混合程度是否達到設定值，可以斷開I0.2暫停物料混合，并按下按鈕I0.3開啟排料程序，如果混合物料符合理想的混合比，則混合物料可直接派出;如果混合物料的混合比不合格，則斷開I0.3停止排料，閉合I0.2物料繼續混合。

混合物料的最終混合比可以從稱重傳感器采集，并在上位機中顯示。

2? 風速與物料沉降速度計算

當顆粒狀物料受到輸送氣流的作用時，若輸送氣流的速度Va大于顆粒的沉降速度Vb，即可吹動物料，但是由于物料在風送的過程中存在著摩擦、碰撞或粘附作用，以及輸送管中氣流速度的分布不均勻，因此選擇氣流速度時要大于沉降速度的幾倍，甚至幾十倍。

一般來說，確定輸送氣流速度Va需確定物料的沉降速度，再根據管路的配置情況以及混合比的大小選取氣流速度經驗系數，并參考已有的設計實例確定合適的氣流速度。

設空氣的重量Ta[kg/m3]，輸送物料所需的空氣量Qa[m3/min]，則輸送空氣量Qa的計算如公式1所示。

Qa=Wa÷Ta=Ws÷（μs×Ta）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

通過計算，可以從式（1）中得出輸送空氣量，但是要考慮混合比、物料的性質、輸送方式、輸料管的內徑、長度和彎頭的數目等相關參數的選取。因此在選用混合比例的數值時，應該注意負壓式（吸送）和正壓式（壓送）風送方式的區別。

3? 風送系統下位機設計

系統控制程序流程圖如圖2所示。

3.1 填料程序

當第一種物料手動添加完畢后，開啟填料程序，鼓風機運行并向工程管道內送風。當第一種物料通過風力輸送到進料箱B后，可控制相應的閥門控制物料走向。

送料開關A閉合，PLC打開閥門A，閥門B、閥門C、閥門D、閥門E、閥門F、閥門G、閥門H和閥門I全部關閉，鼓風機開啟。為了防止物料被反吹進入混合物料箱D，利用一個周期為20s的方波來控制閥門F和閥門G的開合，控制閥門F和閥門G不在同一時刻開啟。

送料開關閉合，PLC打開閥門C和閥門E，閥門A、閥門B、閥門D、閥門F、閥門G、閥門H和閥門I全部關閉，鼓風機開啟。為了防止物料被反吹進入混合物料箱D，利用一個周期為20s的方波來控制閥門F和閥門G的開合，控制閥門F和閥門G不在同一時刻開啟。

3.2 稱重采集程序

物料的稱重通過S7-300PLC的量程轉換功能塊FC105，將采集到的工程值轉換為實際重量，并與設定的重量上限值和下限值進行比較。當物料重量低于上限值時，出料口關閉;當物料重量高于下限值時，出料口閥門開啟。

送料開關C閉合，PLC打開閥門H和閥門I，閥門A，閥門B、閥門C、閥門D、閥門E、閥門F、閥門G、閥門H全部關閉，物料罐B開始下料，由稱重傳感器采集物料箱B的重量變化。

當一次下料量未達到要求時，需進行多次下料，進而調整物料混合比。

4? 結語

該文所提出的粉粒狀物料風送系統實驗裝置通過風力輸送的方式，實現對物料的稱重、混合和輸送，與傳統機械傳動的送料方式相比，具有能耗低、結構緊湊、經濟性好的特點，完成了粉粒狀物料風力輸送的自動化設計。

參考文獻

[1] 夏威風，王振輝.PLC在風送系統輸送POM物料中的應用[J].化工自動化及儀表，2011，38（11）：1403-1406.

[2] 李家慶.化纖打包機風送系統淺析[J].紡織器材，2013，40（Z）：209-213.

[3] 劉華波.組態軟件WINCC及其應用[M].北京：機械工業出版社，2009.