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在生產(chǎn)領(lǐng)域中，產(chǎn)品的質(zhì)量以及生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性與原料的配比精度有著最為直接的關(guān)系，而PLC的稱重給料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不僅可滿足其精度要求，而且有利于生產(chǎn)效率的提高和產(chǎn)品質(zhì)量的提高，從根本上實(shí)現(xiàn)企業(yè)的效益。因此，對(duì)PLC的稱重給料控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行探討有其重要的價(jià)值和意義。
1　系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理
基于PLC的稱重給料控制系統(tǒng)，其所用到的方法和原理相對(duì)簡單，而且具有很強(qiáng)的適應(yīng)性。在設(shè)計(jì)時(shí)，其主要通過模擬調(diào)節(jié)器來進(jìn)行，結(jié)合相關(guān)的數(shù)字運(yùn)算，確定其相關(guān)的給定值，具體的計(jì)算方法如下：
式中：PVnf為當(dāng)前濾波輸入值；Dn為微分運(yùn)算值；EVn為當(dāng)前偏差；EVn-1為前一次偏差；KP為比例常數(shù)；Dn-1為上一次微分運(yùn)算值；SV為設(shè)定值；PVn為當(dāng)前采樣值；α為輸入濾波常數(shù)。根據(jù)以上的程序設(shè)定，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)出指令時(shí)，若是輸入值PVnf比設(shè)定值大時(shí)，那么就要通過正作用執(zhí)行PID算法，反之，則通過反作用執(zhí)行PID算法。
2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)
基于PLC的稱重給料控制系統(tǒng)是一種用于工農(nóng)業(yè)（如水泥、鋼鐵、玻璃、煤礦、制藥、飼料等行業(yè)）自動(dòng)化稱重配料設(shè)備的控制系統(tǒng)，通常是由帶有自動(dòng)配料算法軟件的計(jì)算機(jī)（微機(jī)）組成，該系統(tǒng)的應(yīng)用，既可以節(jié)省大量的勞動(dòng)力，提高企業(yè)生產(chǎn)效率，而且可以為企業(yè)的生產(chǎn)帶來巨大的效益。另外，在實(shí)際生產(chǎn)與應(yīng)用中，還可以根據(jù)不同物料的配料，定制和設(shè)計(jì)相應(yīng)的控制系統(tǒng)，為企業(yè)發(fā)展提供完善的解決方案，滿足企業(yè)的發(fā)展需求。
2.1　系統(tǒng)操作程序
在工礦企業(yè)中經(jīng)常遇到這樣的原料入庫配料系統(tǒng)，系統(tǒng)中所用原料分別是粉礦巖、鐵粉、石灰石，它們均來自各自的原料堆場；混合料來自預(yù)配料系統(tǒng)，混合料實(shí)際上是石灰石和粉砂巖按一定比例混合得到的。在實(shí)際運(yùn)行中，粉砂巖、石灰石、鐵粉三種原料均由皮帶輸送機(jī)1從各自的堆場送到分叉溜子2，再由可逆皮帶機(jī)3將物料分別送至4、7、10號(hào)料倉中?？赡嫫C(jī)正轉(zhuǎn)（向右），且分叉溜子2在右邊下料，則石灰石物料送入料倉10中，若可逆皮帶機(jī)反轉(zhuǎn)（向左），且分叉溜子在左邊下料，則粉砂巖或鐵粉進(jìn)
入料倉4或7中?；旌狭蠁为?dú)由皮帶機(jī)21直接送入混合料倉22中。料倉下設(shè)備5、8、23為出料皮帶機(jī)，該皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)速可調(diào)，從而調(diào)節(jié)入庫的喂料量，即調(diào)節(jié)物料的下料量。出料皮帶機(jī)下設(shè)備6、9、12、24為稱重喂料機(jī)，稱重喂料機(jī)的稱重信號(hào)經(jīng)質(zhì)量自動(dòng)控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)出料皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而自動(dòng)調(diào)節(jié)入庫喂料量及幾種喂料量之間的比例。稱重喂料機(jī)下為入庫皮帶機(jī)25，經(jīng)過可逆皮帶機(jī)31，再經(jīng)回轉(zhuǎn)閥32，物料喂入粉庫內(nèi)?？赡嫫C(jī)25正轉(zhuǎn)（向右），使物料喂入粉庫，可逆皮帶機(jī)反轉(zhuǎn)（向左），物料流入裝料汽車。正常情況下，喂料輸送系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，混合喂料裝置21、23、24及鐵粉喂料設(shè)備1、3、8、9工作。下料皮帶機(jī)23與稱重皮帶機(jī)24組成閉環(huán)系統(tǒng)，保持混合料下料恒定。下料皮帶機(jī)8與稱重皮帶機(jī)9組成閉環(huán)系統(tǒng)，保持鐵粉下料恒定。物料在分庫內(nèi)混合時(shí)，其成分為細(xì)度和化學(xué)成分合格的生料粉。對(duì)生料粉取樣化驗(yàn)，若符合要求，則系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。若化學(xué)成分不滿足要求，系統(tǒng)必須調(diào)整，偏差較小時(shí)，可改變混合料或鐵粉的下料量，偏差較大時(shí)，可增加一定數(shù)量的石灰石或粉砂巖，此時(shí)，石灰石或粉砂巖系統(tǒng)投入運(yùn)行，使出庫生粉達(dá)到規(guī)定值。
2.2　監(jiān)測系統(tǒng)
在設(shè)計(jì)監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)，需要結(jié)合以下控制要求來完成：
2.2.1　物料流程要求：各個(gè)設(shè)備之間聯(lián)鎖，起動(dòng)順序逆著物料流向，各設(shè)備的起動(dòng)有一定的時(shí)間間隔。停止順序順物料流向，相互之間也有一定的時(shí)間間隔，停車時(shí)，前后兩個(gè)設(shè)備的時(shí)間間隔由一個(gè)設(shè)備的運(yùn)行速度及設(shè)備長度決定?？傊谡Ｍ＼嚭?，希望各設(shè)備上的物料全部輸送完畢。
2.2.2　正常運(yùn)行時(shí)，入庫物料為混合料及鐵粉，此時(shí)設(shè)備21-25、1-3、8-9、31-32運(yùn)行，分叉溜子打開左邊，皮帶機(jī)3反轉(zhuǎn)。
2.2.3　當(dāng)需要調(diào)整物料配料時(shí)，若設(shè)備5、6運(yùn)行，粉砂巖原料入料，設(shè)備11、12運(yùn)行，高品位石灰石原料入庫。
2.2.4　粉砂巖、鐵粉、石灰石是否需要，根據(jù)選擇開關(guān)而定，可逆皮帶機(jī)31的運(yùn)行方向也需選擇而定。
另外，在具體的設(shè)計(jì)時(shí)，第一，要根據(jù)控制要求，進(jìn)行原料入庫系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，I/O連線圖以及PLC硬件配置電路；第二，要根據(jù)控制要求，編制原料入庫系統(tǒng)PLC控制應(yīng)用程序；第三，編寫設(shè)計(jì)說明書，內(nèi)容包括：設(shè)計(jì)過程和有關(guān)說明；基于PLC的原料入庫系統(tǒng)的I/O連線圖；PLC控制程序（梯形圖和指令表），并調(diào)試直至符合要求；另外，其他需要說明的問題，例如操作說明書、程序的調(diào)試過程、遇到的問題以及解決
方法、對(duì)本次設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)和建議等。5、8、11、23——下料皮帶機(jī)；6、9、12、24——稱重喂料機(jī)；1、21、3——入料倉皮帶機(jī)；25——入庫皮帶機(jī)；31——可逆皮帶機(jī)；33、34——喂料皮帶機(jī)；35——密封風(fēng)機(jī)；2——分叉溜子；36——庫分傳動(dòng)；32——回轉(zhuǎn)閥。
2.3　電氣控制系統(tǒng)
初始狀態(tài)： 初始狀態(tài)各閥門關(guān)閉， 傳感器H.I.L為OFF啟動(dòng)操作：按下啟動(dòng)按鈕SB1定時(shí)器開始計(jì)時(shí)，同時(shí)閥門X1打開，3s后液體到達(dá)液面L，低液面顯示L1亮（傳感器L＝ON），3s后液體到達(dá)液面I，中液面顯示L2亮（傳感器L＝ON），控制閥門X1關(guān)閉，閥門X2打開注入液體B，在經(jīng)過3s后，到達(dá)液面H，高液面顯示L3亮（傳感器H＝ON），控制閥門X2關(guān)閉，攪拌機(jī)開始工作，顯示燈L5閃爍3s后，攪拌結(jié)束，控制閥門X3打開，液面下降，7s后液體放空，控制閥門X3關(guān)閉，一周工作結(jié)束，控制閥門X1打開繼續(xù)循環(huán)工作。停止操作：按下停止按
鈕SB2后，在當(dāng)前的混合液操作處理完畢后才停止操作。
3　優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)
3.1　優(yōu)化程序設(shè)置
由于PLC的運(yùn)行主要通過程序來實(shí)現(xiàn)，并且與各種傳感器結(jié)合，全面完成整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，需要仔細(xì)確定輸入點(diǎn)和正常時(shí)的區(qū)別與不同，或者使用編程軟件進(jìn)行監(jiān)視，以此確定不能配料，PLC正常運(yùn)行，上位機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)可以讀/寫，PLC輸出點(diǎn)有輸出。
3.2　優(yōu)化系統(tǒng)模塊
首先，系統(tǒng)重量檢測模塊的設(shè)計(jì)需要采用壓力傳感器來檢測，要求其主要的輸出電壓范圍在0～21.6mV之間，采用A/D變換模式，將輸出電阻控制在351，并且通過AD623芯片，將系統(tǒng)所需要的信號(hào)放大50倍。其次，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能模塊的設(shè)計(jì)要通過變頻器將PLC計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使其成為模擬信號(hào)，控制下料電機(jī)的轉(zhuǎn)速。最后，參數(shù)檢測模塊在電機(jī)運(yùn)行時(shí)經(jīng)過485接口，將相關(guān)的功率、電流以及效率等數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并且傳送給上位機(jī)以及PLC。
4　結(jié)語
總而言之，基于PLC的稱重給料控制系統(tǒng)主要是以PLC為控制中心，配置相關(guān)的操作程序，保證系統(tǒng)的自動(dòng)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)測。一般而言，整體系統(tǒng)屬于一個(gè)閉環(huán)控制，利用編程方法，結(jié)合功能擴(kuò)展，優(yōu)化流程設(shè)計(jì)與接口設(shè)計(jì)。

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