PLC控制的自動配料系統(tǒng)的研究與應(yīng)用

卜洋

摘? ?要：在工藝生產(chǎn)系統(tǒng)中，配料系統(tǒng)是重要的組成部分，其控制精度及穩(wěn)定性直接關(guān)系著生產(chǎn)工藝質(zhì)量。文章首先對自動配料系統(tǒng)的工藝流程進(jìn)行分析，進(jìn)而研究PLC控制技術(shù)在自動配料系統(tǒng)中的應(yīng)用，包括其硬件設(shè)計中的PLC選型、觸摸屏選擇、變頻器參數(shù)設(shè)計以及軟件設(shè)計中的PLC控制程序設(shè)計和系統(tǒng)交互界面設(shè)計等。

關(guān)鍵詞：PLC控制;自動配料系統(tǒng);軟硬件設(shè)計

采用可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）對自動配料系統(tǒng)進(jìn)行控制，不僅能夠精確控制各種配料的比例，還能夠根據(jù)實際生產(chǎn)需求，自動控制設(shè)備啟停，確保生產(chǎn)工藝流程的穩(wěn)定性。在具體設(shè)計和應(yīng)用過程中，應(yīng)保證PLC控制系統(tǒng)自身功能的完善性，同時應(yīng)具備一定的抗電磁干擾能力，從而適應(yīng)實際生產(chǎn)環(huán)境。

1? ? 自動配料系統(tǒng)工藝流程

工業(yè)生產(chǎn)中的自動配料系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)按照預(yù)先設(shè)計的成分比例，自動控制下料過程，確保生產(chǎn)工藝的連續(xù)、穩(wěn)定進(jìn)行。PLC可編程控制器由于具有編程簡單、裝置小巧、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已經(jīng)在自動配料系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。從配料工藝流程來看，第一個環(huán)節(jié)是控制下料過程，將產(chǎn)品生產(chǎn)所需要的各種配料裝進(jìn)儲料設(shè)備中，采用PLC控制技術(shù)控制給料裝置動作，使配料按照預(yù)先設(shè)定的比例和速度進(jìn)入到生產(chǎn)設(shè)備中。一般在系統(tǒng)中設(shè)置有精確稱量裝置，可以通過編程方法設(shè)定稱量定值，達(dá)到定值后停止給料。此外，還可以采用流量檢測、速度檢測裝置等，對給料過程進(jìn)行控制。在PLC控制技術(shù)的應(yīng)用下，可以根據(jù)模擬信號變化，自動控制各種設(shè)備的運(yùn)行，測算給料參數(shù)值，并采用PID控制方法調(diào)節(jié)電機(jī)輸出，在滿足生產(chǎn)工藝要求的同時，節(jié)省系統(tǒng)運(yùn)行能耗[1]。

2? ? PLC控制技術(shù)在自動配料系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1? 硬件設(shè)計應(yīng)用

2.1.1? PLC選型

PLC控制系統(tǒng)主要由可編程控制器、調(diào)節(jié)閥、電磁閥等部分組成，采用模擬量和開關(guān)量控制方法對自動配料系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制。比如電機(jī)啟?？刂撇捎瞄_關(guān)量控制方法，水流量控制采用模擬量控制方法，然后采用可編程控制器經(jīng)過編程實現(xiàn)控制流程，自動完成相應(yīng)的操作。因此，PLC可編程控制器是硬件核心裝置，在其選型過程中，應(yīng)根據(jù)實際生產(chǎn)工藝的要求，選擇功能完善、性能良好的裝置型號。目前在工業(yè)生產(chǎn)自動配料系統(tǒng)中，對整體型PLC裝置的應(yīng)用較多，其內(nèi)置功能包括數(shù)字I/O功能、脈沖輸出功能、高速計數(shù)功能、模擬輸入輸出功能等，可以滿足實際生產(chǎn)需求，而且具有良好的系統(tǒng)可擴(kuò)展性[2]。

2.1.2? ?觸摸屏選擇

觸摸屏即觸摸式可編程終端，也是PLC控制系統(tǒng)的重要組成部分，由顯示器、觸摸屏系統(tǒng)組成，提供了一種方便使用的人機(jī)交互界面。觸摸屏的主要功能是指令輸出及結(jié)果輸出，需要考慮實際生產(chǎn)工藝中的操作需求，盡可能為使用者提供方便。具體可采用NS系列觸摸屏，其電源規(guī)格為DC24 V（±15%），支持視頻卡，顯示顏色256色，畫面存儲容量為60 MB，可以滿足自動配料系統(tǒng)的操作需求。

2.1.3? 變頻器參數(shù)設(shè)計

變頻器主要負(fù)責(zé)對配料系統(tǒng)電機(jī)功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，達(dá)到節(jié)能生產(chǎn)要求。需要根據(jù)生產(chǎn)工藝中采用的電機(jī)設(shè)備參數(shù)，結(jié)合負(fù)載情況，合理選擇變頻器，并對其參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。根據(jù)精密給料電機(jī)的PLC控制要求，需要具體設(shè)置控制回路端子模擬量輸入指令、控制回路端子順序控制指令、電機(jī)額定電流值參數(shù)、電機(jī)極數(shù)參數(shù)、電流信號輸入范圍等。當(dāng)系統(tǒng)將采集到的信號參數(shù)傳輸?shù)娇删幊炭刂破骱?，由其根?jù)用戶操作，產(chǎn)生輸出指令，控制變頻器輸出頻率大小，進(jìn)而改變電機(jī)轉(zhuǎn)速，使其能夠滿足給料系統(tǒng)的實際運(yùn)行狀況。在負(fù)載下降時，也可以通過降低電機(jī)輸出功率，起到節(jié)能效果。

2.2? 軟件設(shè)計應(yīng)用

2.2.1? PLC控制程序

在軟件設(shè)計方面，首先要做好PLC程序設(shè)計。系統(tǒng)上位機(jī)和下位機(jī)之間采用RS232C串口通信，通信協(xié)議為Toolbus，通信參數(shù)為9 600波特率。奇偶校驗方式選擇奇校驗，設(shè)置8位數(shù)據(jù)位和1位停止位。在PLC控制過程中，首先標(biāo)定運(yùn)行參數(shù)，然后對流量和料倉料量進(jìn)行檢測，計算實際出料量及流量。在此基礎(chǔ)上，采用PID調(diào)節(jié)方法對電機(jī)進(jìn)行控制，實時檢測配料系統(tǒng)運(yùn)行情況，將實際運(yùn)行參數(shù)與設(shè)定參數(shù)進(jìn)行比較，出現(xiàn)偏差時及時發(fā)出報警。整個控制系統(tǒng)的智能化程度較高，支持在線和離線控制兩種模式，可以隨時對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行在線修正。通過采用PLC控制程序，能夠極大地降低配料系統(tǒng)運(yùn)行對于人工操作的依賴。

2.2.2? 系統(tǒng)交互界面

系統(tǒng)交互界面即觸摸屏程序設(shè)計，主要通過設(shè)計不同的功能界面，為技術(shù)人員的使用提供方便。在系統(tǒng)交互界面設(shè)計過程中，采用模塊化設(shè)計方法，具體分為登錄模塊、主菜單模塊、參數(shù)設(shè)置模塊、狀態(tài)監(jiān)測模塊等，各個模塊之間通過主菜單模塊進(jìn)行切換。在用戶使用過程中，首先在登錄模塊中驗證身份信息，確保系統(tǒng)操作的安全性。驗證成功后進(jìn)入主菜單模塊，顯示各個功能模塊進(jìn)入窗口，并顯示系統(tǒng)控制流程，方便用戶掌握系統(tǒng)操作方法。最后根據(jù)實際操作需求，在對應(yīng)的模塊中進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，調(diào)節(jié)配料系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，確保實際生產(chǎn)過程的穩(wěn)定進(jìn)行。

3? ? 結(jié)語

綜上所述，PLC控制技術(shù)在自動配料系統(tǒng)中的應(yīng)用，完全能夠滿足自動配料系統(tǒng)的自動化控制需求。PLC編程簡單、靈活，可以隨時根據(jù)生產(chǎn)工藝要求的改變進(jìn)行調(diào)整。對軟硬件實現(xiàn)方案進(jìn)行具體研究，可以為相關(guān)生產(chǎn)活動的應(yīng)用提供參考，促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)自動化水平的提升。

[參考文獻(xiàn)]

[1]崔維賢.基于西門子PCS控制的多流體自動配料系統(tǒng)[J].山東工業(yè)技術(shù)，2019（10）：153.

[2]沈志娟，范時成.基于觸摸屏控制的煤列抑塵劑自動配料系統(tǒng)設(shè)計研究[J].機(jī)電工程技術(shù)，2018（10）：97-100.