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    0 引言
    配料系統(tǒng)是生產(chǎn)工藝工程中一道非常重要的工序, 配料工序質(zhì)量對(duì)整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量起著舉足輕重的作用, 它廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等各種領(lǐng)域。配料系統(tǒng)一般由可編程控制器與電子秤組成一個(gè)計(jì)算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò), 通過(guò)稱(chēng)重傳感器將現(xiàn)場(chǎng)的重量數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒Q(chēng)重儀, 同時(shí)電腦通過(guò)Mo dbus 通信協(xié)議將儀表的數(shù)據(jù)經(jīng)PLC 讀入電腦, 實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。電腦也可以通過(guò)Modbus 通信協(xié)議將寫(xiě)入的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絻x表。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接稱(chēng)重傳感器、稱(chēng)重儀、控制計(jì)算機(jī)、PLC 和變頻器等智能程度較高、處理速度快的設(shè)備。在配料生產(chǎn)工藝過(guò)程中, 將各種料按一定比例配重, 由稱(chēng)重傳感器完成對(duì)振動(dòng)給料機(jī)輸送的物料進(jìn)行計(jì)量。PLC 主要承擔(dān)對(duì)秤的稱(chēng)重過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制, 并完成對(duì)系統(tǒng)故障檢測(cè)、顯示及報(bào)警, 同時(shí)向變頻器輸出信號(hào)調(diào)節(jié)振動(dòng)給料機(jī)的振動(dòng)速度。
    1 稱(chēng)重配料系統(tǒng)組成及其工作過(guò)程
    系統(tǒng)主要由振動(dòng)給料機(jī)、料斗、稱(chēng)重傳感器、稱(chēng)重儀表、PLC、變頻器、電氣控制回路、電腦及送料小車(chē)等組成。其工作工程是: 首先通過(guò)上位機(jī)( 電腦)輸入4 種物料的目標(biāo)值和大投值即物料的配比, 4臺(tái)2. 2 kW 的變頻器分別帶動(dòng)1 臺(tái)振動(dòng)給料機(jī)的2臺(tái)電機(jī); 點(diǎn)擊啟動(dòng)配料按鈕, 1 號(hào)振動(dòng)給料電機(jī)開(kāi)始工作, 變頻器切換到較大的頻率, 物料1 快速進(jìn)入料斗, 以提高進(jìn)料的效率; 同時(shí)稱(chēng)重儀表開(kāi)始工作, 實(shí)時(shí)顯示出料斗里物料1 的重量, 當(dāng)物料達(dá)到設(shè)定的大投值的時(shí)候, 變頻器切換到較小的振動(dòng)頻率, 慢速進(jìn)料, 以提高進(jìn)料的精度; 當(dāng)物料達(dá)到目標(biāo)值的時(shí)候, 上位機(jī)顯示物料1 的實(shí)際重量值, 電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn), 1 號(hào)振動(dòng)給料結(jié)束, 同時(shí)進(jìn)入2 號(hào)振動(dòng)給料, 依次順延, 直到4 種物料都配完。配完4 種物料后, 打開(kāi)卸料閘板閥, 物料進(jìn)入輸送小車(chē), 通過(guò)變頻器調(diào)節(jié)小車(chē)的速度, 由小車(chē)將物料送入下一道工序。其中小車(chē)在輸送料的過(guò)程中, 要涉及到減速問(wèn)題: 即小車(chē)在上升到快要到達(dá)料倉(cāng)的時(shí)候, 減速啟動(dòng), 小車(chē)慢速爬行直到將料卸掉; 小車(chē)下降的時(shí)候, 先慢速下降,到達(dá)減速結(jié)束限位開(kāi)關(guān)的時(shí)候, 慢速結(jié)束, 小車(chē)快速下降。同時(shí), 為了防止小車(chē)下降的時(shí)候速度過(guò)快產(chǎn)生的沖擊對(duì)小車(chē)的損壞, 在下車(chē)快下降到低限位之前也同樣加上一個(gè)減速開(kāi)始限位開(kāi)關(guān)和減速結(jié)束限位開(kāi)關(guān)。
    稱(chēng)重儀所選儀表為深圳龍芯科技公司生產(chǎn)的JY500A 系列稱(chēng)重儀, 集稱(chēng)重、顯示、通信和配料控制于一體, 并具有自動(dòng)、手動(dòng)、快速、慢速和配料等功能。其中KP7, KP8 繼電器分別作為啟動(dòng)和暫停輸出, 轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA5 在就地遠(yuǎn)程之間轉(zhuǎn)換, 按鈕SB1 和繼電器KY2, SB2 和繼電器KY3 分別作慢速和快速控制。
    小車(chē)的上升下降的電氣控制, 點(diǎn)擊按鈕SZ1, 繼電器KA1 線包得電, KA1 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合, 回路形成自鎖, 小車(chē)上升, 遇到上限位開(kāi)關(guān)LK1, 回路失電, 小車(chē)停止上升, KA1 線包失電, 同時(shí)常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)、常閉觸點(diǎn)閉合; 點(diǎn)擊按鈕SF1, 繼電器KA2 線包得電, KA2 的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,回路形成自鎖, 小車(chē)下降, 遇到下限位開(kāi)關(guān)LK2, 回路失電, 小車(chē)停止下降, 同時(shí)KA2 線包失電, 常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)、常閉觸點(diǎn)閉合。繼電器KP1 和繼電器KP2分別與點(diǎn)動(dòng)開(kāi)關(guān)SZ1 和SF1 并連, 并且分別與PLC相接, 通過(guò)PLC 控制繼電器KP1 和KP2 的線包得失電就可以遠(yuǎn)程控制小車(chē)的上升和下降。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)SA1 分別在就地、遠(yuǎn)程和空擋3 個(gè)擋位上轉(zhuǎn)換。繼電器KA4 接變頻器的故障的常開(kāi)輸出點(diǎn), 當(dāng)有故障產(chǎn)生時(shí), KA4 線包得電, 主回路斷開(kāi), 從而阻止小車(chē)運(yùn)行。同時(shí), 為了更方便觀察, HG1, HL1 和HL2分別指示故障報(bào)警、小車(chē)上升和小車(chē)下降。小車(chē)的減速電氣控制, 當(dāng)小車(chē)到達(dá)接近開(kāi)關(guān)JK1 的位置時(shí), 繼電器KJ1 得電, 繼電器KA3 得電, 電路自鎖, 小車(chē)低速運(yùn)行; 當(dāng)小車(chē)到達(dá)接近開(kāi)關(guān)JK2 的位置時(shí), 繼電器KJ2 線包得電, 常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi), 回路解鎖, KA 3 失電, 減速結(jié)束, 小車(chē)快速運(yùn)行。
    2 PLC 控制程序設(shè)計(jì)
    2. 1 軟硬件及通訊
    系統(tǒng)采用西門(mén)子的S7200 編程軟件, 上位機(jī)采用西門(mén)子組態(tài)軟件WinCC, PLC 與電腦采用
    RS485 數(shù)據(jù)線進(jìn)行連接。通信采用Mo dbus 通訊,它具有通信穩(wěn)定、數(shù)據(jù)傳輸快和實(shí)時(shí)等特點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述控制要求, 系統(tǒng)一共有41 個(gè)輸入點(diǎn), 9 個(gè)輸出點(diǎn), 現(xiàn)主要列出稱(chēng)重儀和小車(chē)控制的輸入輸出點(diǎn),其配料和小車(chē)控制的I/ O 端口接線。
    2. 2 程序設(shè)計(jì)
    稱(chēng)重儀表具有Modbus 通訊功能, 可以通過(guò)調(diào)用S7200PLC 的Modbus 通訊模塊, 在寄存器位中通過(guò)寫(xiě)入二進(jìn)制數(shù), 實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能。所要注意的是要在稱(chēng)重儀表上面必須設(shè)置好對(duì)應(yīng)的波特率為19200, 串行數(shù)據(jù)格式是8n1( 8 位數(shù)據(jù)/ 無(wú)校驗(yàn)位) , 通訊接口模式是RS485, 通訊協(xié)議是Modbus RT U 從站協(xié)議, 以及儀表通訊地址, 這些參數(shù)的設(shè)置與程序要保持一致, 否則通信會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。此外, 啟動(dòng)配料是在功能地址100 的0 位寫(xiě)入二進(jìn)制1, 停止配料是在功能地址100 的2 位上寫(xiě)入1 。
    小車(chē)的上升下降主要靠變頻器控制卷?yè)P(yáng)機(jī)正反轉(zhuǎn)來(lái)控制, 其高速低速主要靠變頻器的高頻和低頻來(lái)控制。
    3 結(jié)束語(yǔ)
    采用基于PLC 的稱(chēng)重配送料系統(tǒng), 經(jīng)過(guò)標(biāo)定后能夠通過(guò)壓力傳感器準(zhǔn)確地顯示出料斗中物料的重量, 讀寫(xiě)數(shù)據(jù)快速暢通, 準(zhǔn)確控制振動(dòng)給料機(jī)的快慢速給料, 既提高了效率又控制了下料精度, 物料重量可控制在3 kg 以?xún)?nèi)。同時(shí), 小車(chē)控制也實(shí)現(xiàn)快慢速切換, 既提高了小車(chē)運(yùn)行速度, 節(jié)約了時(shí)間, 又防止了小車(chē)由于慣性大而導(dǎo)致的不容易控制的缺陷, 現(xiàn)場(chǎng)試運(yùn)行, 取得了滿意的結(jié)果。

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