基于PLC 自動控制的多倉位均衡分料系統(tǒng)

尤蘇北

（南京農(nóng)牧機械廠，江蘇南京 211164）

隨著各行各業(yè)的機械化水平普遍提高，種子加工機械設(shè)備也迎來了新的發(fā)展機遇。計量包裝工段是種子加工成套設(shè)備中成品輸出的一個重要環(huán)節(jié)，根據(jù)成品種子的包裝規(guī)格不同以及各種規(guī)格產(chǎn)能的要求，通常需要配置多臺相同或不同型號的計量包裝設(shè)備，每臺包裝設(shè)備上方都必須配置物料儲倉以保證計量包裝任務(wù)的持續(xù)進(jìn)行，那么保證多個物料儲倉的持續(xù)均衡供料就顯得尤其重要。當(dāng)暫存?zhèn)}數(shù)量為2～3 個時，前方來料的均勻分配相對簡單些，當(dāng)暫存?zhèn)}數(shù)量多于3 個時，就會比較復(fù)雜。

隨著自動化控制的快速發(fā)展，PLC 與觸摸屏在工業(yè)控制中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。PLC 即可編程邏輯控制器，是集邏輯運算、順序控制、通信、編程、診斷等功能于一體的自動控制裝置。觸摸屏是觸摸開關(guān)和顯示器融為一體的可操控終端，是新一代人機界面產(chǎn)品，具有強大的顯示及控制功能，可以結(jié)合PLC 對生產(chǎn)現(xiàn)場、設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控及狀態(tài)顯示，同時可對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，人機交互友好，可靠性高。以5 個倉位為例，通過人機界面及PLC 自動控制的方式實現(xiàn)多倉位均衡分料。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 設(shè)備組成5 倉分料系統(tǒng)主要由前端暫存?zhèn)}、輸送及提升設(shè)備、分料小車及輸送機、接收物料的工作倉（5 組）及自動控制相關(guān)硬件等組成。

1.2 工藝流程工藝流程示意圖見圖1。

圖1 工藝流程圖

1.3 工作原理經(jīng)過精選后的種子由暫存?zhèn)}流出，經(jīng)振動輸送機輸送至提升機進(jìn)料口，經(jīng)提升送入頂部緩沖料倉，在料倉出口的閘門控制下，再進(jìn)入分料輸送機，由輸送機上的分料小車按照設(shè)定分別送入各工作倉位上的接料口，完成分料工作。

2 功能實現(xiàn)

在包裝過程中，要實現(xiàn)5 個物料儲倉的持續(xù)均衡供料，分料輸送機向各工作倉供料時既要保證料倉不能倉滿溢出，又要保證料倉不能缺料，同時不能出現(xiàn)漏投料或誤投料行為。通過PLC 自動控制系統(tǒng)可以輕松實現(xiàn)多倉位均衡分料。

2.1 控制系統(tǒng)構(gòu)成自動控制系統(tǒng)由人機交互界面（HMI 觸摸屏）、PLC 控制模塊、傳感器、氣動（電動）執(zhí)行機構(gòu)等組成，是整個控制系統(tǒng)的核心部件。PLC 采用信捷XD3-32R-E 主機加掛XD-E16X 輸入模塊，觸摸屏采用信捷TG765S-MT 型7 寸屏，PLC 與觸摸屏采用RS232 通訊方式連接。通過采集各傳感器的信號，并經(jīng)過邏輯分析輸出控制信號，驅(qū)動相關(guān)執(zhí)行機構(gòu)動作，控制靈活可靠，操作簡單直觀（圖2）。

圖2 工作界面

2.2 自動投料功能自動投料功能設(shè)計了滿倉循環(huán)及定時循環(huán)兩種運行模式。

2.2.1 滿倉循環(huán)該模式下運行時，進(jìn)料將在選定的倉位中從分料小車當(dāng)前所在的倉位開始，按照倉位號順序進(jìn)行，以滿倉（上料位觸發(fā)）為轉(zhuǎn)換倉位的條件。如5 號倉全用并且分料小車當(dāng)前位于2 號倉位時，一鍵啟動后，首先在當(dāng)前倉位（2 號）進(jìn)料，滿倉后，關(guān)閉閘門，等皮帶上的物料卸完后分料小車跑到3 號倉進(jìn)料，滿倉后，關(guān)閉閘門，等皮帶上的物料卸完后分料小車再跑到4 號倉進(jìn)料，如此2-3-4-5-1-2 循環(huán)往復(fù)（圖3）。

圖3 滿倉循環(huán)模式控制框圖

2.2.2 定時循環(huán)該模式下運行時，進(jìn)料將在選定的倉位中從分料小車當(dāng)前所在的倉位開始，按照倉位號順序進(jìn)行，以設(shè)定的時間t1 到達(dá)為轉(zhuǎn)換倉位的條件。如只用2、3、5 號倉并且分料小車當(dāng)前位于2 號倉位時，一鍵啟動后，首先在當(dāng)前倉位（2號）進(jìn)料，設(shè)定的時間到達(dá)后，關(guān)閉閘門，等皮帶上的物料卸完后分料小車跑到3 號倉進(jìn)料，設(shè)定的時間到達(dá)后，關(guān)閉閘門，等皮帶上的物料卸完后分料小車再跑到5 號倉進(jìn)料，如此2-3-5-2 循環(huán)往復(fù)（圖4）。

圖4 定時循環(huán)模式控制框圖

2.3 手動投料功能無論前述哪一種模式運行之中，其間如果有某一個或幾個倉缺料（下料位觸發(fā)），再或者某一個倉位有手投需要時，將會在滿足單倉最少進(jìn)料時長的條件下立即關(guān)閉閘門，中斷正在進(jìn)行的循環(huán)，分料小車將在閘門關(guān)閉到位并等皮帶上的物料卸完后立即前往少料或手投倉位進(jìn)料，直到該倉下料位恢復(fù)后再進(jìn)料一段時間t2（t2 可設(shè)置，手投時直到手投解除或該倉滿倉）后才會離開并繼續(xù)原來的循環(huán)。多個倉位同時少料時，仍然按照少料的倉位號順序進(jìn)行，直到所有少料倉下料位全部恢復(fù)后才會離開并繼續(xù)原來的循環(huán)。手動投料及缺料控制框圖見圖5。

圖5 手投及缺料控制框圖

2.4 倉位管理功能在開始包裝時或在包裝過程中，可通過選擇倉位功能任意定義需要供料的倉位組合，做到不包裝的機臺對應(yīng)的倉位不供料。

系統(tǒng)設(shè)備正常運行時會有動畫實時顯示各設(shè)備運行狀態(tài)，分料小車只有運行到某個倉位或固定在某個倉位時才會顯示，以明確分料小車目前在哪個倉位上，否則沒有顯示，如果小車不在運行中也不在某個倉位顯示時，屏幕上方會出現(xiàn)復(fù)位按鈕，此時須按下該按鈕使小車復(fù)位（回到較近的倉位）。

2.5 參數(shù)設(shè)置功能參數(shù)設(shè)置部分包括關(guān)閘等待時間、進(jìn)料相關(guān)時間、故障相關(guān)時間及下料位管理等部分。

2.6 故障信息查詢功能通過按鈕選項對歷史信息進(jìn)行查詢，可查看各個故障發(fā)生的時間及事件信息。運行中出現(xiàn)故障時會彈出報警信息窗口或觸發(fā)聲光報警，嚴(yán)重時可能引起相關(guān)設(shè)備停止運行，可根據(jù)事件信息確定故障來源。

3 結(jié)語

該系統(tǒng)采用人機交互界面（HMI）及PLC 自動控制整個分料過程，可視化操作，人機界面友好，用戶可根據(jù)使用需求選擇運行模式，設(shè)定相應(yīng)任務(wù)參數(shù)，系統(tǒng)即可按設(shè)定的運行模式，從進(jìn)料開始自動完成物料的均衡分配供給，實現(xiàn)個性化供料。本系統(tǒng)高度自動化、智能化，能確保整個自動送投料過程連續(xù)穩(wěn)定、安全可靠，可在種子加工成套設(shè)備中廣泛應(yīng)用。