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一、前言
隨著稱重傳感器和稱重智能儀表技術(shù)的發(fā)展，電子稱量技術(shù)已越來越多的應(yīng)用于生產(chǎn)過程之中，尤其是稱重配料系統(tǒng)之中，為配料系統(tǒng)的自動化奠定了基礎(chǔ).
二、多秤多料配料系統(tǒng)

配料系統(tǒng)的控制與管理，通常有二種實現(xiàn)方法：其一，采用專用的配料控制器;其二,采用計算機和PLC控制技術(shù).前者一般需進口，價格校高，使用范圍一般是限于某一類型的配料場合，并只能配接與其同一系列的稱重儀表，其優(yōu)點是軟件編程簡捷方便,容易掌握，設(shè)計周期短；而后者投資少，可通過不同的軟件設(shè)計和硬件配置來適用于各種配料場合，通用性好，比校符合我國國情，易于推廣,可廣泛應(yīng)用于化工、建材、抬金、飼料等行業(yè)禰重配料系統(tǒng)的自動化控制。
根據(jù)配料工藝和現(xiàn)場要求，配料系統(tǒng)一般分為單秤多料和多秤多料二種方式。本文僅以多秤多料配料系統(tǒng)為例，介紹一種配料控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方法.
圖1所示的禰重配料系統(tǒng)是一典型的多秤多料配料系統(tǒng).在配料生產(chǎn)線的最上方,有一排多個儲料倉，每個儲料會（均裝有某一種料〉下方均對應(yīng)配置一臺全電子配料秤.在其下方則是物料輸送機構(gòu)〈如皮帶輸送機）,再往下就是混料機（或裝料車等），在配料秤上方與儲料倉連接處裝有喂料機構(gòu)，而在其下方則裝有排料機的.喂料、排料機構(gòu)的選型視物料特性和稱量控制方式而定，一般顆斜狀或塊狀料選用電磁振動給料機，粉狀料選用螺旋給料機，液料選用氣動閥門，當(dāng)然，還有碁它一些形式的喂排料機構(gòu)，在此就不一一列舉。
根據(jù)各種物料的不同特性，系統(tǒng)可相應(yīng)采用增量法（稱入法）或減量法（稱出法）這二種稱量控制方式。增量法是通過喂料機構(gòu)把物料送入空的配料秤斗內(nèi)，直至達到預(yù)定的重量（配方值）為止，然后通過排料機構(gòu)把秤斗內(nèi)的物料簡單地排至生產(chǎn)過程中，直至空秤,減量法則是在配料開始時先將物料裝滿配料秤斗，并使用已裝滿料的秤斗去皮重到零，這樣排料時秤的讀數(shù)（員值）便是減少的重量。當(dāng)排入生產(chǎn)過程中的物料達到預(yù)定的重量（配方值）時，就關(guān)閉排料機構(gòu)，停上排料。所以，對于一般粘滯性大、流動性差的物料,應(yīng)采用減量法，這樣就能消除因秤斗粘料而影響配料精度的情況，同時也能避免物料堆積和迸濺現(xiàn)象；而対于流動性好的物料，則可采用增量法.
各種物料在配料秤斗內(nèi)計量完畢之后.將根據(jù)工藝要求，按指定的排料先后次序，把料排至皮帶輜送機等輸送機構(gòu)最后由輸送機把料送入混料機內(nèi)進行混合.這樣一個周期的配料過程即算完成.
另外，在配料系統(tǒng)中，還要根據(jù)實際情況配置一些附加裝置，以保證系統(tǒng)的精度和可靠性。比如,在儲料倉和秤斗倉壁上安裝振動器，以防止粘料和"搭拱在儲料倉和秤斗內(nèi)安裝料位計，以防物料謚岀，在喂料、拝料機構(gòu)中以及混料機卸料口等處裝置行程開關(guān)，用于向控制系統(tǒng)反饋其狀態(tài)等。

圖1配料控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

三，配料系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.電子稱量部分
每臺配料秤配有三只拉式稱重傳感器，一個傳感器接線盒和一臺8142-2009能稱重儀表（配置一塊預(yù)置點光電隔離接口板）。
8142-2009是一種增強型雙顯智能稱重儀表，具有預(yù)置點輸岀功能.它將來自于稱重傳感器的模擬信號轉(zhuǎn)換為重量數(shù)據(jù)信號后，與其內(nèi)部的預(yù)置點設(shè)定值（配方值）進行比較，再根據(jù)比較結(jié)果對各預(yù)置點的輸出狀態(tài)進行控制。然后，預(yù)置點光電隔離接口板將這些預(yù)置點輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換成繼電器觸點形式,提供給PLC作配料控制用.
該稱重儀表還具有雙向計算機通訊接口，可與上位計算機進行串行數(shù)據(jù)通訊。其通訊方式為RS485二線方式,抗干擾性能強，傳輸距離可達1.2km,特別適用于工業(yè)控制場合。每臺儀表可以尋址，最多八臺儀表可聯(lián)到計算機的一個RS485申行通訊口上。
2.配料控制部分
該部分包括PLC、繼電器/接觸器控制電路、控制操作臺和配料模擬屏.PLC和繼電器/接觸器控制電路均安裝在控制柜內(nèi)。
PLC是整個配料控制部分的核心.作為新型的機電一體化器件，PLC在工業(yè)自動化
領(lǐng)域正日益得到推廣應(yīng)用它用軟件來替代硬件電路，不但可簡化電路結(jié)柄，降低造價，提高系統(tǒng)的長期可靠性.而且還可通過軟件編程能較方便地實現(xiàn)各種復(fù)雜的功能要求。
根據(jù)配料系統(tǒng)控制規(guī)模的大小,PLC可選用整體式或模塊式。通常，每臺配料秤要占用PLC的I/O點數(shù)為20?30,據(jù)此推算，再加上物料輸送部分和其它外圍設(shè)備控制所需的I/O點數(shù)，就可確定出所需配置的FLC類型和點數(shù)。
大部分配料系統(tǒng)的規(guī)模都是控制十臺以下的配料秤，可選用日本三菱MELSECFX2可蝙程控制器。該系列FLC是三菱F系列PLC的新品秤,它是一種小型、高性能整體式PLC,其基本單元I/。從16點到128點，可擴展到256點。它具有價廉物美、功能俱全、指令豐富、運行速度快、編程方便等優(yōu)點，而且其基本單元上編程器接口直接就是RS422申行接口，不需外加通訊模塊就可方便地與計算機連接進行軟件編程計算機也可通過此接口對PLC予以在線監(jiān)控。
對于少數(shù)控制十臺以上配料秤的配料系統(tǒng)，可選用日本三菱A系列模塊式大型PLC,其控制I/。點數(shù)最多可達2048。
3.配料管理部分
本部分包括一臺PC總線工控機（配RS422/RS485通訊卡）和一臺24針打印機?？梢葬娪靡韵屡渲茫阂慌_臺灣研華公司生產(chǎn)的PC總線工控機IPC-610386/33或486/33/50/66、一臺14”彩色顯示器、一個標(biāo)準(zhǔn)鍵盤（帶鍵盤防塵保護膜）和一臺日本EFSON-LQ-1600K打印機。此外，由于計算機與稱重智能儀表之間、計算機與PLC之間的串行數(shù)據(jù)通訊均果用RS422/RS485通訊方式，所以在計算機中還配置了一個或幾個研華PCL—745RS422/RS485雙通道通訊卡。每個通道可管理八臺8142-2009儀表或一臺PLC.
由于工業(yè)控制場合的環(huán)境于件比較惡劣，一般商用計算機無法承受，所以就必須采用工業(yè)控制計算機作為上位機進行配料管理。PC總線工控機以其兼容性好、價格低、很高的性能價格比，目前在我國工控機市場上巳有很大的市場占有率，并有繼續(xù)擴大之勢。它具有IBMPC機的所有功能，是一種基于ISA工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)拖的工業(yè)微機，取消了FC機的大母板，將其分成CP卡、功能卡等小模塊，電源改成為工業(yè)級電源，密封加固機箱，正壓排風(fēng)等，由其結(jié)拖、電源和各模板設(shè)計就決定了它能承受振動、粉塵、電磁干擾和高低溫等惡劣條件。
四、配料控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
配料控制系統(tǒng)軟件包括控制軟件和管理軟件二大部分.
1.控制軟件
它是根據(jù)配料工藝要求而編制的FLC軟件。該軟件根據(jù)稱重智能儀表的預(yù)置點信號控制操作臺的按鈕等操作信號,現(xiàn)場喂排料與輸送等設(shè)備運行狀態(tài)的反饋信號和計算機的控制信號等輸入信號，再結(jié)合配料工藝，輸出控制各配料秤的喂料/排料，并對配料生產(chǎn)線上的輸送設(shè)備等其它設(shè)備進行控制；同時在配料過程中自動識別各種系統(tǒng)故障情況輸岀告警信號進行聲光報警；另外，在配料過程中還輸岀各種狀態(tài)信號到配料模擬屏，以指示系統(tǒng)當(dāng)前運行情況.
該軟件的編制既可通過專用編程器以指令形式直接輸入PLC的RAM或EEPROM中也可在計算機上通過編程軟件包編程后傳送至PLC中。后者比前者具有無可比擬的優(yōu)越性。如PLC選用三菱FX2系列（或三菱其它系列），可釆用MELSECMEDOC通用編程軟件包該軟件包運行于FC總線的各檔計算機中，可對三菱F1/F2.FX0/FX2和A系列FLC進行編程和監(jiān)控。它可用梯形圖（繼電器邏輯）形式進行編程，非常直觀易懂.具有實用的復(fù)制和高效的編輯功能，而且可
保存于計算機磁盤中，并可輸岀打印，大大提髙了編程效率。
2.管理軟件
配料控制軟件實現(xiàn)了通過計算機進行物料配方管理及配料實時數(shù)據(jù)的后臺釆集處理，并可匯總打印各種配料生產(chǎn)報表，這樣就扱大地方便了對配料生產(chǎn)的管理.
-該軟件采用模塊設(shè)計，分為配方輸入、配方計量、報表打印、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)備份等功能模塊。它允許系統(tǒng)操作員通過鍵盤輸入和編輯配方數(shù)據(jù)及提前量、允差值等各種參數(shù)。這些數(shù)據(jù)均存儲于計算機硬盤中，在需要配料工作時,將由計算機系統(tǒng)把指定的配方數(shù)據(jù)及參數(shù)發(fā)送到相應(yīng)的8142-2009稱重智能儀表。在配料過程中，計算機將實時采集配料數(shù)據(jù)并存儲.一付料配完后,計算機自動打印料單，也可根據(jù)指定的時間范圍打印配料數(shù)據(jù)報表和匯總報表.該軟件還可對通訊口參數(shù)、秤號/料名、日期時間等系統(tǒng)參數(shù)進行設(shè)置，提高了系統(tǒng)的靈活性此外，計算機由RS422串行通訊口與PLC進行數(shù)據(jù)通訊，通過向PLC發(fā)送控制命令和監(jiān)控PLC運行狀態(tài)來協(xié)調(diào)二者同步工作。
該軟件用C語音編制，汶字菜單操作，采用仿WINDOWS圖形窗口界面.屏幕顯示風(fēng)格新穎，明白易懂，操作方便。為適應(yīng)配料系統(tǒng)的實時性要求,該軟件通過后臺采集、后臺打印和多進程調(diào)度，實現(xiàn)了實時多任務(wù)功能，使數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、報表打印、鍵盤操作、數(shù)據(jù)査詢、數(shù)據(jù)備份、屏幕更新顯示等多項任務(wù)可同時進行，避免了因打印報表無法進行數(shù)據(jù)采集和其它操作而造成的配料數(shù)據(jù)丟失和系統(tǒng)等待等弊病，這就大大加強了系統(tǒng)的實時性和實用性，提高了工作效率。
五、配料控制系統(tǒng)的主要功能特點
1.手動/自動控制功能
手動控制功能可在PLC不參與配料控制的情況下直接進行配料控制，這就為系統(tǒng)提供了靈活性和應(yīng)急處理能力。
2.物料的單速/雙速自動給料控制
根據(jù)配料精度要求和物料特性，給料可用単速成雙速。
對于配料精度要求較高的物料,應(yīng)采用快速/慢速雙速控制紿料,這樣既加快了給料速度，又防止了配料中的“沖料”現(xiàn)象，提高了配料精度。
3.物料的預(yù)置點〈配方）及提前量的輸入和修改功能
預(yù)置點設(shè)定值〈即配方）及提前量既可通過儀表鍵盤輸入，也可由上位計算機設(shè)定。
4.系統(tǒng)運行狀態(tài)顯示
在配料過程中，系統(tǒng)的運行狀態(tài)將由配料模擬屏上的指示燈進行模擬顯示.
5.精確的配料誤差檢査功能
每一種物料的配料誤差允許范圍可通過儀表鍵盤輸入，也可由上位計算機設(shè)定,這種功能保證了每一種物料的配料精度.
6.循環(huán)控制功能
該功能對于同一配方需連續(xù)配制多付料的配料工藝場合具有很大的優(yōu)越性.系統(tǒng)操作員在設(shè)置好配方和配料份數(shù)之后，只需啟動一次，系統(tǒng)即按此配方和配料份數(shù)進行連續(xù)自動配料。
7.聲光告警功能
系統(tǒng)能對物料超差、喂料/排料超時和喂排料機構(gòu)等配料設(shè)備故障進行聲光告警。
8.斷電重入功能
若在自動方式控制過程中因突然停電而使系統(tǒng)工作中止，那么等到供電恢復(fù)后再重新啟動系統(tǒng)，可使系統(tǒng)從“斷電處“開始繼續(xù)配料工作。
9.聯(lián)機/脫機選擇功能
脫機方式可允許系統(tǒng)在無計算機參與配料管理的情況下進行配料。
10.計算機物料配方管理功能
可通過計算機進行配方輸入、編輯和存儲。

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