基于PROFINET 工業以太網總線標準的配料攪拌裝置控制系統設計

2021-02-04 05:12:44熊邦宏

科技創新與應用 2021年7期

熊邦宏

（廣州市機電技師學院，廣東廣州 510435）

隨著現代工業技術的發展及城鎮化進程的加快，混合攪拌技術也得到了快速的發展。但是如何控制攪拌的過程和質量仍是需要解決的一大問題。如何精準控制物料混合比例、攪拌的時間、降低攪拌過程中產生的湍動和攪拌功率等，還需要通過不斷地優化技術手段進行解決。

本研究旨在利用先進的西門子工業控制技術解決在攪拌混合中存在的相關問題，優化、精準控制攪拌的過程。采用西門子高端S7-1500 PLC、變頻技術和基于PROFIBUS 工業以太網技術總線標準來實現對混合攪拌裝置的混合攪拌過程及質量的優化，提升攪拌混合的質量，達到相對理想的質量和成效的攪拌混合物。

1 配料攪拌裝置系統構成

配料攪拌裝置主要由攪拌系統、進料部分、出料部分、控制柜、變頻電機、變頻器、稱重配料系統和控制操作面板等構成。利用西門子1516F-2PNDP PLC 來控制物料配比，利用G120 變頻器的輸出來控制電機轉速，操作控制面板直觀顯示電機轉速、流程，整個系統能顯示與控制生產過程中多種物料攪拌混合的過程。

圖1 配料攪拌裝置系統構成

2 配料攪拌裝置控制及通訊設計

2.1 配料攪拌裝置的控制設計

生產過程中，按配方所加物料經過稱重系統計量，產生的信號輸入到西門子1516F-2PNDP PLC，PLC 按配方控制不同物料的重量和進料的次序，進料完成后，通過變頻電機來驅動攪拌系統進行攪拌。利用PLC 與變頻器來控制攪拌速度的快慢，實現對產品質量的控制。變頻器采用PROFINET 工業以太網端口的G120 變頻器。

2.2 配料攪拌裝置系統的通訊及組態設計

（1）配料攪拌裝置系統的通訊設計

系統采用總線型網絡拓撲結構。采用PROFINET 現場總線方式進行通信互聯。現場設備如稱重傳感器、行程開關、接觸器等信號采用就近原則，接入到具有PROFINET 通信接口的1516F-2PNDP PLC 的I/O 模塊上。變頻電機接入G120 變頻器上，PLC、人機界面、變頻器均接入同一個PROFINET 總線網絡中。

（2）配料攪拌裝置系統的硬件組態

利用TIA 博圖V13 軟件進行硬件組態設計，組建1個S7-1500 的控制站，選擇CPU 模塊1516F-2PNDP（6ES7 315-2FJ14-0AB0），對電源模塊PS307 5A（6ES7 307-1EA01-0AA0）、數字模塊DI16DO16 24VDC