基于FX1N-40MR型PLC的物料自動(dòng)控制系統

一.引言

連續配料輸送自動(dòng)控制系統在水泥、煤炭、冶金、化工、飼料、食品等行業(yè)有很廣泛的應用。具有功能全面，靈活性強，性?xún)r(jià)比高等特點(diǎn)，受到連續配料系統集成商和用戶(hù)的歡迎。該系統集現代物流技術(shù)、倉儲技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)于一體，是CIMS中的重要環(huán)節，在國外已經(jīng)得到較廣泛的應用，該技術(shù)也正在逐漸地應用于我國許多行業(yè)中。

加盟WTO后，我國商品分銷(xiāo)、配送服務(wù)市場(chǎng)將逐步擴大開(kāi)放的領(lǐng)域和范圍。而物流是企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題，物流會(huì )影響企業(yè)總體的生存和發(fā)展。在2000年物流成本占國內國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值（GDP）的16.7%，而美國僅為10%以下。尤其是企業(yè)的物流設備水平與發(fā)達國家之間存在著(zhù)巨大的差距，主要表現為，運輸效率低，物流過(guò)程浪費驚人。我們知道，差距就是潛力和發(fā)展空間，因此，提高物流設備化水平，已成為當務(wù)之急。自動(dòng)配料車(chē)是物流體系中運輸分配的重要組成部分，它是能自動(dòng)地存儲和取出物料的系統。

二.物料自動(dòng)控制系統工藝生產(chǎn)控制

物流自動(dòng)控制系統主要是控制輸送系統完成其物料的輸送任務(wù)。在物料的入口處和出口處設有升降機和輸送線(xiàn)。這樣在庫房、生產(chǎn)車(chē)間和包裝車(chē)間范圍內形成了一個(gè)既可順暢到達各個(gè)生產(chǎn)位置同時(shí)又是封閉的循環(huán)輸送線(xiàn)系統。所有生產(chǎn)過(guò)程中使用的有關(guān)物料和成品等，最后都須裝在貼有條形碼的貨箱里輸送裝車(chē)。在生產(chǎn)管理系統發(fā)出的生產(chǎn)指令的作用下，物料的從指定的入口處進(jìn)入輸送系統。物流自動(dòng)控制系統如圖1所示。

總體控制要求：如圖所示，系統由料斗、傳送帶、檢測系統組成。配料裝置能自動(dòng)識別貨車(chē)到位情況及對貨車(chē)進(jìn)行自動(dòng)配料，當車(chē)裝滿(mǎn)時(shí)，配料系統自動(dòng)停止配料。料斗物料不足時(shí)停止配料并自動(dòng)進(jìn)料。

其工藝流程控制要求如下:

（1）初始狀態(tài)

系統啟動(dòng)后，紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車(chē)開(kāi)進(jìn)裝料。料斗出料口D2關(guān)閉，若料位傳感器S1置為OFF（料斗中的物料不滿(mǎn)），進(jìn)料閥開(kāi)啟進(jìn)料（D4亮）。當S1置為ON（料斗中的物料已滿(mǎn)），則停止進(jìn)料（D4滅）。電動(dòng)機M1、M2、M3和M4均為OFF。

（2）裝車(chē)控制

裝車(chē)過(guò)程中，當汽車(chē)開(kāi)進(jìn)裝車(chē)位置時(shí)，限位開(kāi)關(guān)SQ1置為ON，紅燈信號燈L2亮，綠燈L1滅；同時(shí)啟動(dòng)電機M4，經(jīng)過(guò)2S后，再啟動(dòng)啟動(dòng)M3，再經(jīng)2S后啟動(dòng)M2，再經(jīng)過(guò)2S最后啟動(dòng)M1，再經(jīng)過(guò)2S后才打開(kāi)出料閥（D2亮），物料經(jīng)料斗出料。

當車(chē)裝滿(mǎn)時(shí)，限位開(kāi)關(guān)SQ2為ON，料斗關(guān)閉，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同時(shí)紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車(chē)可以開(kāi)走。

（3）停機控制

關(guān)閉啟動(dòng)SD開(kāi)關(guān)，自動(dòng)配料裝車(chē)的整個(gè)系統終止運行。

三.系統硬件設計

1.系統原理圖

2.I/O配置及接線(xiàn)

為了提高自動(dòng)控制系統的可靠性和設備的工作效率，系統選用MITSUBISHI的FX1N-40MR型PLC作為控制器，根據自動(dòng)配料裝車(chē)控制的要求，設計的I/O配置及接線(xiàn)如圖3所示。

電動(dòng)機M1～M4，通過(guò)接觸器KM1～KM4控制;為了方便操作人員監控，也可以采用信號燈顯示出電動(dòng)機的運行狀態(tài)。

四.系統軟件設計

1.主程序流程圖

2.系統的PLC控制程序的結構

用基本邏輯指令編程自動(dòng)配料裝車(chē)控制系統中，進(jìn)料閥受料位傳感器S1的控制，S1無(wú)監測信號，表明料不滿(mǎn)，經(jīng)5S后進(jìn)料;S1有監測信號，表明料已滿(mǎn)，中止進(jìn)料。配料系統的啟動(dòng)，可以通過(guò)臺秤下面的限位開(kāi)關(guān)SQ1實(shí)現。當汽車(chē)開(kāi)進(jìn)裝車(chē)位置時(shí)，在其自重作用下，接通SQ1，配料系統啟動(dòng);當車(chē)裝到噸位時(shí)，限位開(kāi)關(guān)SQ2斷開(kāi)，停止配料。

采用梯形圖語(yǔ)言編制PLC控制程序。該控制程序以清晰的線(xiàn)性模塊化方法體現出物流控制方式和結構?？煞譃橐韵聨讉€(gè)部分：

①.運動(dòng)設備/輸送路徑控制

對所有皮帶輸送機、滾輪輸送機和升降機按照所需的模式運行，保證貨箱在輸送線(xiàn)上能夠暢通、連續運行。按照貨箱的路徑識別碼，控制輸送線(xiàn)和別的輸送線(xiàn)交換裝置，實(shí)現貨箱輸送當中的路徑選擇。

②.自動(dòng)識別系統的數據處理

把條形碼激光掃描儀和PLC的實(shí)時(shí)數據庫相通信，完成對輸送線(xiàn)上貨箱的自動(dòng)識別。

③.上位機生產(chǎn)管理系統的通信接口/實(shí)時(shí)數據庫管理系統

主要處理與上位機的信息交換，包括通訊規約、報文格式、通訊編碼和解碼及診錯等。利用數據塊建立記錄存儲區，存儲貨箱的信息。利用功能塊實(shí)現對數據庫的操作，為輸送系統路徑識別提供控制依據。

④.MCGS組態(tài)監控的數據處理

配合MCGS監控，進(jìn)行的數據處理，主要有報警處理、設備運行狀態(tài)的數據處理等。

⑤.缺料換倉　

當配料過(guò)程中，該倉號物料已配完，系統自動(dòng)提示缺料報警。按[缺料換倉]按鈕，彈出對話(huà)框，輸入需更換的倉號，確定，再按[清故障]按鈕，即可完成換倉，并進(jìn)入自動(dòng)配料狀態(tài)。注：換倉后，須更改配料順序。將缺料倉設為0，新更換的倉號設為與原來(lái)的順序一致，便于報表統計。

經(jīng)分析可知，本系統是一個(gè)按一定順序動(dòng)作的控制過(guò)程，采用可使每一工步嚴格按順序動(dòng)作，若用步進(jìn)指令編程則程序更容易理解和方便閱讀。

五.結束語(yǔ)

該物料自動(dòng)控制系統經(jīng)過(guò)調試和運行，其生產(chǎn)物料自動(dòng)配送能力可以滿(mǎn)足各種產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，可以滿(mǎn)足相關(guān)物流公司的設備和生產(chǎn)的高水平和高效率運轉的。在現代工業(yè)控制中，該系統猶如不知疲憊的搬運工，嚴格按照程序指令連續不斷地進(jìn)行物料輸送。該系統的投入使企業(yè)徹底拋棄了手工操作，配料方式進(jìn)入科學(xué)數據化生產(chǎn)，個(gè)人也從粉塵、噪音等惡劣的勞動(dòng)環(huán)境中解脫出來(lái)。不僅如此，穩定的高質(zhì)量的配料更帶來(lái)了產(chǎn)品質(zhì)量的提高。系統投入后，產(chǎn)品密度、假比重等主要技術(shù)指標有較大提高，所以，物流自動(dòng)控制系統在生產(chǎn)制造和加工領(lǐng)域里，尤其是在大規模、高效率、連續生產(chǎn)的物流公司現場(chǎng)，的確是一項值得推廣的技術(shù)。整個(gè)系統現已投入使用，它對于網(wǎng)絡(luò )信息時(shí)代企事業(yè)計算機集成制造過(guò)程以及網(wǎng)絡(luò )銷(xiāo)售領(lǐng)域等物流自動(dòng)化系統的開(kāi)發(fā)設計具有重要的參考價(jià)值。