關(guān)于PLC和組態(tài)的自動配料控制系統(tǒng)設(shè)計

摘要：配料是生產(chǎn)工藝過程中的重要工序。但是由于人工配料速度慢且精準度不高已經(jīng)不要滿足于工藝生產(chǎn)的速度，促使自動配料控制系統(tǒng)的出現(xiàn)。系統(tǒng)通過PLC實現(xiàn)了配料自動化的過程，對整個過程進行實時監(jiān)控，嚴格按照比例完成自動配料上料和混合攪拌的功能，讓整個過程變得更加嚴謹。

關(guān)鍵詞：PLC;組態(tài);自動配料控制系統(tǒng);軟件設(shè)計

引言：

自動配料的應(yīng)用在工藝生產(chǎn)中非常廣泛，計算機技術(shù)的不斷革新促使著PLC的快速發(fā)展，組態(tài)軟件也得到了不斷的完善，完善和改進自動配料系統(tǒng)，其中組態(tài)軟件在不斷完善中得到更新改進，PLC的發(fā)展讓工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展有了質(zhì)的飛躍，組態(tài)軟件能夠?qū)崿F(xiàn)多任務(wù)的操作，對控制系統(tǒng)進行組態(tài)，解決了人機圖形界面的問題，將工藝的參數(shù)能夠?qū)崟r的在流程圖上展現(xiàn)出來，并且進行儲存，來生成對應(yīng)的報表。使自動配料控制系統(tǒng)能夠廣泛的應(yīng)用于工藝生產(chǎn)中。

一、工藝原理及配料過程

1.1 原理

給料設(shè)備、料斗、傳送帶的組合被稱為配料系統(tǒng)。根據(jù)所需量的多少，通過上位機設(shè)定其給料量，再通過傳送帶秤來測量出傳送帶通過時的瞬時流量，最后通過料斗來儲存物料，在下料時作為緩沖裝置。

1.2 配料過程

配料包括上料、下料、運送物料以及攪拌。料倉包括原料倉、混料倉以及攪拌倉。上下料系統(tǒng)的每個倉是各自分離互不干擾。

在配料開始前，工作人員需要根據(jù)原料在程序中設(shè)置使用的配方和料的比例。

啟動系統(tǒng)后，上料系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)定的程序上料，上料完成之后，原糧倉下料系統(tǒng)會立刻跟進進行下料，傳送帶秤通過檢測可得知物料是否達標(biāo)，待物料達標(biāo)后，下料結(jié)束。

二、硬件系統(tǒng)

2.1 方案設(shè)計

PLC、電動機、熔斷器、熱繼電器以及傳感器組成了配料系統(tǒng)的硬件。PLC控制配料過程的整個系統(tǒng)。包括傳送帶運料時間、上下料、攪拌時間以及閥門開關(guān)時間等等。

整個系統(tǒng)的控制由PLC來完成，即配料的整個過程。這些程序的上下料時間、運行時間和開關(guān)閉時間等都是由PLC來控制的。如圖1。

2.2 選擇硬件

PLC的選擇要具備功能強、I/O點較多、可靠性高、結(jié)構(gòu)靈活、處理速度快、兼容性好、指令豐富等特點。通過PLC的指令，實現(xiàn)配料過程的嚴密性。下料閥門是否能夠準時關(guān)閉，傳送帶秤檢測重量是否精準，原料配比是否合理，根據(jù)物料的需求，設(shè)定PLC系統(tǒng)定時器，確保PLC設(shè)定的程序能夠在系統(tǒng)中完美的運行。

2.3 控制原理

整個系統(tǒng)的啟動按鈕為SB1，SB2為停止按鈕。傳感器1到4號是下料傳感器，稱為原料倉。四個原料倉物料和需求量均不相同，當(dāng)物料倉中的物料達到要求量時，傳感器會將信號發(fā)送給PLC的輸入端，這時PLC就會將下料閥門關(guān)閉。如圖2。

2.4 I/O地址分配

如圖1所示，自動配料控制系統(tǒng)啟動按鈕輸入點為6個，開關(guān)輸入按鈕2個，傳感器輸入按鈕4個。啟動和停止按鈕控制整個系統(tǒng)的程序開關(guān)，4個傳感器為4個原料倉，輸出為16個。

三、軟件系統(tǒng)

3.1 主程序及初始化

主程序的主要功能是將開關(guān)量通過輸入循環(huán)掃描信號，模擬量信號的輸入、用子程序的調(diào)節(jié)以及中斷在程序出現(xiàn)故障時還在運行的機器;初始化程序是要保證程序的準確性和可靠性，各子程序能夠被同時調(diào)動，所以需要在PLC啟動前對其中設(shè)定的程序進行預(yù)處理，保證其能順利運行。

3.2 子程序

控制系統(tǒng)的核心部分是子程序。通過對開關(guān)量進行邏輯處理以及分析模擬量的有效值，來控制系統(tǒng)。采樣采集值、轉(zhuǎn)換工程實際值和濾波處理是子程序的主要功能。

3.3 中斷程序

中斷程序分為外部中斷和定時中斷，主要是為了處理緊急的情況。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，外部中斷可以執(zhí)行故障的處理并報警，讓工作人員能夠盡快處理故障。優(yōu)先級最高的是中斷程序，為保證設(shè)備安全當(dāng)棧頂監(jiān)測主站有故障發(fā)生或意外情況發(fā)生時，在短時間通過對輸出端口的復(fù)位，是定時中斷。

四、組態(tài)控制設(shè)計

4.1 組態(tài)畫面設(shè)計

組態(tài)系統(tǒng)包括圖形、報警、歸檔以及報表系統(tǒng)可供選擇。生產(chǎn)設(shè)備、啟動按鈕、指示燈、文字說明部分組成了圖形系統(tǒng)。

4.2 組態(tài)變量設(shè)計

對物料的多少，設(shè)計各階段的使用時間，通過其中參數(shù)的修改來進行調(diào)節(jié)，根據(jù)需要參數(shù)的不同，可設(shè)置物料的上、下限值，被稱為組態(tài)的變量設(shè)計。

4.3 組態(tài)動畫連接

自動配料控制系統(tǒng)主要是通過組態(tài)語言和軟件功能控件來實現(xiàn)動畫連接。功能控件里流動部件可實現(xiàn)物料?？丶谝?guī)定時間出現(xiàn)并運行可以在控件地址上進行設(shè)計，從而形成組態(tài)語言?？丶诓煌瑺顟B(tài)下有不同的圖片，觸發(fā)控件后圖片會按照設(shè)定循環(huán)依次出現(xiàn)，來完成設(shè)定功能的運行。通過不同顏色和流動速度、方向和流動塊數(shù)量的設(shè)置，來完成部件的設(shè)置。

4.4 組態(tài)運行

通過對整個系統(tǒng)運行狀況的描述最后得出運行的結(jié)果。主要是上、下料時間、攪拌時間、運料時間等等。整個過程會被進行實時的監(jiān)控，是通過PLC和組態(tài)的結(jié)合來進行的。組態(tài)設(shè)計分為兩個部分，一部是生產(chǎn)設(shè)備過程的描述，一部分是通過監(jiān)控整個生產(chǎn)過程來運行，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行時，通過某個部分的指示燈的顏色來判斷生產(chǎn)設(shè)備是否在正常工作狀態(tài)下運行。

結(jié)語：

通過PLC結(jié)合組態(tài)，讓配料控制系統(tǒng)更加方便靈活?？梢赃m應(yīng)不同的需求，通過與不同設(shè)備進行連接，組成不同功能的控制系統(tǒng)，組成高效靈活的配料控制系統(tǒng)，對上、下料的精確設(shè)置以及各個閥門的開關(guān)時間的掌控，保證了整個機器運行過程有實時的監(jiān)督以及問題的及時反饋，減少了許多方面人工不可控因素而造成數(shù)據(jù)失誤操作的情況。通過自動控制的操作，讓生產(chǎn)速度和用料精確性有了明顯的提高，滿足了生產(chǎn)工藝的要求。

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作者簡介：陳明巖（1998-01）男，漢，安徽人，大學(xué)本科，研究方向：生物控制組態(tài)工程設(shè)計

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