基于PLC控制的自動(dòng)配料系統的應用

0.引言

　　自動(dòng)配料系統是精細化工廠(chǎng)生產(chǎn)工藝過(guò)程中一道非常重要的工序，配料工序質(zhì)量對整個(gè)產(chǎn)品的質(zhì)量舉足輕重。自動(dòng)配料控制過(guò)程是一個(gè)多輸入、多輸出系統，各條配料輸送生產(chǎn)線(xiàn)嚴格地協(xié)調控制，對料位、流量及時(shí)準確地進(jìn)行監測和調節。系統由可編程控制器與電子皮帶秤組成一個(gè)兩級計算機控制網(wǎng)絡(luò )，通過(guò)現場(chǎng)總線(xiàn)連接現場(chǎng)儀器儀表、控制計算機、PLC、變頻器等智能程度較高、處理速度快的設備。在自動(dòng)配料生產(chǎn)工藝過(guò)程中，將主料與輔料按一定比例配合，由電子皮帶秤完成對皮帶輸送機輸送的物料進(jìn)行計量。PLC主要承擔對輸送設備、秤量過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，并完成對系統故障檢測、顯示及報警，同時(shí)向變頻器輸出信號調節皮帶機轉速的作用。

1.自動(dòng)配料系統的構成

　　該自動(dòng)配料系統由5臺電子皮帶秤配料線(xiàn)組成，編號分別為1#、2#、3# 、4#、5#、，其中1#～4#為一組，1#為主料秤，其余三臺為輔料秤。當不需要添加輔料時(shí)，5#電子秤單獨工作輸送主料。系統具有恒流量和配比控制兩種功能。對于恒流量控制時(shí)，電子皮帶秤根據皮帶上物料的多少自動(dòng)調節皮帶速度，以達到所設定流量要求。以主秤（1#）系統工藝流程來(lái)分析，工藝流程如圖1所示。

　　自動(dòng)配料系統加電后，皮帶驅動(dòng)電機開(kāi)始旋轉，微處理機根據當前操作控制電機轉速。料斗中的物料落在落料區，經(jīng)皮帶運送到達稱(chēng)重區，由電子皮帶秤對皮帶上的物料進(jìn)行稱(chēng)重。稱(chēng)重傳感器根據所受力的大小輸出一個(gè)電壓信號，經(jīng)變送器放大，輸出一個(gè)正比于物料重量的計量電平信號。該信號送至上位機的接口，經(jīng)采樣后并轉換成一個(gè)流量信號，在上位機上顯示當前流量值。同時(shí)將此流量信號送至PLC接口，與上位機設定的各種配料給定值進(jìn)行比較，然后進(jìn)行調節運算，其控制量送至變頻器，以此來(lái)改變變頻器的輸出值，從而改變驅動(dòng)電動(dòng)機的轉速。調整給定量，使之與設定值相等，完成自動(dòng)配料過(guò)程。

　　圖1：系統工藝流程

　　流量就是一定時(shí)間內皮帶上走過(guò)的物料量。電子皮帶秤稱(chēng)量的是瞬時(shí)流量，上位機給出的是設定流量，二者在實(shí)時(shí)計量中有所偏差。在流量實(shí)際控制中采用工業(yè)控制中應用最為廣泛的PID調節，根據流量偏差，利用比例、積分、微分計算出控制量進(jìn)行控制，控制量輸入和輸出（誤差）之間的關(guān)系在時(shí)域中可用公式表示如下：

　　公式中e（t）表示誤差、控制器輸入，u（t）是控制器的輸出，kp為比例系數，Ti為積分時(shí)間常數，Td為微分時(shí)間常數。圖2為系統流量PID閉環(huán)調節結構圖。在生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)調節時(shí)，以主料成分的流量計量為依據，根據生產(chǎn)工藝要求通過(guò)上位機設定出總流量及主、輔料配比參數，按配方比例摻雜其余輔料。流量計量控制是計量偏差與變頻調速的結合，具有結構簡(jiǎn)單、穩定性好、工作可靠和調整方便等優(yōu)點(diǎn)。