基于PLC的自动配料控制系统的研究

李亚莉

摘要：本文重点讲述通过可编程控制器PLC可以实现整个系统的自动控制，主要完成物料的自动上料、下料、运输、混合搅拌等功能，采用组态软件对系统进行仿真模拟。此配料系统可以实现对整个配料过程进行实时的监控，使得整个配料过程更加便捷、精确。

关键词：自动配料；PLC；软件设计；组态

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）01-0006-02

工厂生产产品的过程中，大部分产品是通过原料配比来完成，可见配料在工厂加工生产过程中占据着极其重要的地位，并且配料精准度还将影响到产品的合格率、质量、性能。在工业生产中，因每种产品的配比不同，通过人工进行配料不仅耗时耗力而且配料不精确，使用自动配料系统能够提高配料的效率和精准度。目前，该系统广泛应用在许多行业中，例如食品、建材、冶金、塑料、橡胶等。

1 工藝介绍

1.1 原理

该配料系统主要包括给料设备、料斗、传送带。物料通过传送带秤，给料量的多少可以通过上位机进行程序设定所需量，传送带秤的主要功能时检测传送带上物料瞬时流量的多少。料斗的主要作用可以存储物料，并且还可以在物料的下料时作为缓冲装置。

1.2 配料过程及控制要求

该配料系统包括上料、物料运送、搅拌、下料。系统的料仓分为：原料仓、混料仓、搅拌仓。每个原料仓都有一套完整的上料系统和下料系统，互不干扰。

在配料系统启动之前，工作人员需要对原料使用配方和物料配比进行程序设置。

①当系统启动以后，上料系统按照设定程序进行上料，上料结束。原料仓下料，物料经过传送带秤进行检测物料流量是否达到设定值，物料到达设定值时，下料阀门关闭，结束下料。

②在①程序结束之后，物料通过传送带运向对应的中间仓。运料完毕，物料在中间仓中混合搅拌。

③当中间仓搅拌结束之后，物料通过排料阀门到达传送带，经传送带进入搅拌仓。

④在③程序结束后，物料到达搅拌仓，开始混合搅拌。搅拌结束后，启动排料系统，物料通过排料阀门开始排料。

上面的①②③④是一整个配料系统，若配料不够只需循环程序（如图1）即可。

2 硬件系统

2.1 硬件方案设计

配料系统的硬件主要包括PLC、电动机、熔断器（FU）、热继电器（FR）、传感器等。PLC控制整个系统，包括上料时间、下料时间、混合搅拌时间、阀门的开关时间、传送带的运料时间等。

2.2 硬件选择

该系统的PLC选用的是德国西门子系列，由于此系列的PLC处理速度快、功能强、高可靠性、较高性价比、兼容性好、空间利用率比较高、指令丰富、I/O点较多、结构灵活等优点。

系统通过PLC设定程序实现自动配料系统中的上料、下料、运料、搅拌等功能。PLC通过传送带秤的传感器传输过来的信号控制下料阀门的开关，控制下料多少，完成原料配比。根据生产物料的需求，对PLC系统定时器设定，确保系统按照PLC程序完成系统的上料、下料、运料、搅拌等功能。

3 软件系统

该系统的软件设计主要分为以下几个部分：①主程序设计，主程序是程序初始化时开始运行的状态以及调用各子程序，按照时间先后顺序依次循环的扫描。②子程序设计，子程序主要功能是系统中各设备的运行、启动、控制程序。③中断程序设计，中断程序主要是处理故障时紧急的程序。

3.1 初始化及主程序

初始化程序主要是在控制系统PLC启动之前对寄存器、计数器、定时器、中间寄存器以及对程序设定值进行预处理，保证程序的可靠性以及准确性，能够同时发挥调动各子程序功能。主程序的功能是循环扫描开关量输入信号、模拟量输入信号、调用子程序以及出现故障是启动中断程序等。

3.2 子程序

子程序是控制系统的核心部分，它可以根据控制原理对开关量进行逻辑处理以及对模拟量有效值进行分析。子程序主要包括对采集值进行采样和工程实际值的转换、滤波处理等。

3.3 中断程序

中断程序主要是处理紧急情况，该程序分为外部中断和定时中断。当系统中出现故障时，外部中断执行故障处理程序，进行报警，提醒工作人员尽早排除故障。中断程序的优先级为最高，定时中断是从栈顶检测主站是否故障以及其他意外情况，从而能够在较短时间对输出端口进行复位，保证设备的安全。

4 组态监控设计

该系统上位机软件为组态王6.55。组态王是一种对系统进行实时监控的软件，它主要是以标准的工业计算机软硬件平台构成的集成的系统，该系统是通过检测物料量的变化，来改变图形中对应对象的状态从而跟踪系统的瞬时状态。

监控界面时根据控制要求和功能进行设计。该组态监控设计主要包括配料系统、传送系统、搅拌系统、报警、实时曲线等。配料系统由原料仓1、原料仓2、原料仓3、原料仓4、A混合仓、B混合仓、C搅拌仓等组成；传送系统是由七条传送带以及通过传送带物料组成，配料过程流程图，如图2所示。

5 结语

系统以PLC作为下位机，并且通过组态软件6.55的监控系统对上位机进行实时监控。实验结果表明此系统能够按照任务要求实现自动上料、自动配料、物料传输、混合搅拌等过程，系统运行效果良好。该系统具有程序编程简单、操作简便、稳定性高、功能齐全、性价比较高等优点。

参考文献

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[2]赵兴森，文生平，徐永谦.基于PLC的自动配料控制系统设计[J].计算机测量与控制，2013，21（4）：962-964.

[3]马国华.监控组态软件应用[M].北京：中国电力出版社，2011.