基于PLC控制的自动配料系统

摘 要：本文介绍了一种基于三菱可编程控制器、数字变送器、触摸屏、电子称重仪表构成的自动配料系统，可应用于化工，冶金，制药等自动控制配料领域，具有广阔的应用前景。

关键字：PLC； 数字变送器； 重； 电子称重仪表

Abstract： This paper introduces a kind of Mitsubishi programmable controllers， digital transducer， touch screen， electronic weighing instrument based on the automatic batching system， can be applied in chemical industry， metallurgy， pharmaceutical and other automatic burden control field， and has broad application prospects。

Keywords： PLC； digital transmitter； weighing； electronic weighing instrument

引言：

在生产配料过程中，除产品的主料（载体料）外，我们常常还需要添加小料即各种微量元素做为辅助原料。通常情况下，相对于主料而言，小料的配比精度常以很小的单位进行调配，其准确性对于产品的质量具有很高的影响。原有的人工称量配给由于在操作过程中各种人为因素的干扰已经远远不能满足现代工业生产的产量化与精确化的双重要求，因此现代化生产技术往往多采用自动控制的配料称重系统，在大幅保证产品质量的准确性，稳定性，均衡性的同时，满足产品生产的产量化，提高了工业生产的工作效率，减少了工人的劳动强度，使设备更加可靠，从而满足了工厂的实际需求。

正文：

自动配料系统是将各种原材料进行独立称重，并按照工业生产中所选的加工配方进行混合，并且在这一过程进行实时监控管理的自动化生产系统。工业自动配料系统常常具有给料单元、称重单元、排料单元、配料控制系统、校称系统等多个单元。

1.自动配料系统的组成原理

整个自动配料系统由物料仓称重仓、称重传感器数字变送器智能称重仪表、三菱PLC触摸屏、接触器/继电器控制电路和排料输送等装置构成，分机械和控制两大部分。进料仓在电机的驱动下向称重仓秤斗送出物料，秤斗支撑在称重传感器上，由数字信号变送器，智能称重仪表将模拟信号传感器输出的模拟量进行A/D转换等一系列加工处理，反馈传输给PLC采集，当达到预定重量时，PLC 驱动控制电路开启秤斗门，物料进入搅拌机，同时启动搅拌电机，搅拌到规定时间后开启出料口放料，一次配料过程完成。如图1：

2.喂料，排料单元

喂料、排料机构的选择一般是以物料的特有性质而定，比如物料的形态结构是颗料状或块状的我们可以选用带有电磁振动的给料机，物料形态结构是粉末状态的可以考虑选用螺旋方式的给料机，物料形态是液态的可以采用气动阀门。

3.电子称重单元

3.1 称量方式：1）物料粘滞性大，流动性差的采用减量法。在配料开始时现将配料称斗装满，并将装满的称斗去皮重到0，在排料读数时称减少的负值便是排料的重量。

2）物料粘性小，流动性好的可采用增量法。喂料机构把物料送入空的称斗内，达到配方设定重量为止。

3.2 重量变送器

采用数字重量变送器。数字称量变送器是建立在分体式数字传感器的基础上，加入了多种功能（校准、皮重处理等）。数字重量变送器的输出可以有多种选择，可以称量系统的净重，同时还具备一定的远程控制功能。

3.3 电子称重仪表

采用智能称重仪表，在接受传感器的信号，完成计量计算的同时，又能接受控制系统的下料量设定信号，把数字重量变送器传送的重量数据信号与其内部自身的预定配方值进行对比，通过比较结果对各预置点的输出状态进行控制并同时把预置点的输出状态转化为继电器触点形式，用作可编程控制器plc的配料控制信号。其一般工作原理如图2：

4.配料控制单元

配料控制单元主要是以PLC、接触器/继电器低压控制电路、触摸屏为主体构成的配料控制系统。PLC是整个配料系统控制的核心。它的控制流程图3如下：

称重传感器将模拟信号接进数字变送器，智能压力仪表将模拟信号进行处理后，将其重量信号传送给PLC，PLC将接收的数据送入触摸屏程序界面中显示，供操作员监控；如果需要进行自动混合配料时，按下自动控制键，PLC通过继电器/接触器控制电路启动配料系统加料装置，将系统所需的三种物料按PLC内部原有的配比有序的加入搅拌装置中，同时通过称重传感器，数字变送器，智能称重仪表传输反馈的数据进行实时监控，对我们的加料阀门进行通断控制；加料过程结束后，根据PLC内部预置的物料混和延迟时间，PLC利用低压控制电路打开搅拌装置，使物料充分搅拌。然后由PLC控制出料装置的顺序动作，将物料从搅拌装置中放料输送，储存，从而结束自动配料控制一周期工作。

PLC程序主要功能：

1）手动控制：可以单独对各个控制环节进行独立操作，并且可以允许使用“暂停/继续”键，尤其在暂停状态下可以修改配料系统的各个参数；

2）自动控制：完成一个完整的加料、搅拌、放料等环节循环控制周期，但是该操作时只准“暂停/继续”键控制，“手动”键无效，不得临时修改系统各种配料参数；

3）置零：称重条件下置零，可使显示值为零，若超出置零范围显示信息出错不能进行置零动作；

4）去除皮重：减法称重条件下，去皮键可把显示的重量值当做皮重进行扣除，再点击一次该键恢复原来的重量

PLC控制系统主程序流程，如图4：

结束语：

采用了PLC可编程控制技术使整个控制系统的稳定性、可靠性和控制精度大大增强，优越的自动控制得到广泛应用。该配料控制系统扩展容易，只需增加I/O输入输出接口模块就可使配料控制大幅扩展。本文所述的基于PLC控制的简单自动配料系统，可以在塑胶、饲料、化工等行业都得到良好的应用和推广。

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收稿日期：2013-05-07