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1前言
耐火材料是高溫工業(yè)生產過程中必不可少的基本材料，其在鋼鐵及有色金屬等冶金行業(yè)，石化、玻璃、陶瓷加工生產領域中起著不可替代的重要作用，耐火材料質量的好壞將決定其生成的產品質量的優(yōu)劣。在耐火材料的生產過程中，配料是其生產工藝的重要環(huán)節(jié)，配料生產中各個原材料的重量值將直接影響耐火材料的耐火效果。傳統(tǒng)的配料生產采用的是人工配料的形式，手工稱量各種原材料的重量后混合攪拌，工序煩瑣，計量不精確，配料的數據記錄不方便，效率低下，同時耐火材料的粉塵對工人的危害較大。隨著耐火材料需求量的增加，人工配料的生產方式已經很難在配料效率和精度上滿足生產需求。因此，設計研發(fā)現代化、高精度自動配料系統(tǒng)迫在眉睫。
目前，國內外在自動配料系統(tǒng)中應用的控制方式主要有兩大類：單片機控制和可編程控制器PLC控制[1]。單片機控制系統(tǒng)廣泛地應用于各類工業(yè)生產領域，單片機稱量配料系統(tǒng)是以單片機為運算和控制單元，通過模數轉換將重量信號傳遞給單片機，經計算后通過數模轉換將控制信號傳遞給被控對象（電機或氣動單元），最終完成自動配料稱重。但是由于耐火材料的生產環(huán)境極其惡劣，對單片機的性能要求十分苛刻，同時單片機的開發(fā)成本較高和周期相對較長。隨著數字控制技術、計算機技術及微電子技術的高速發(fā)展，可編程控制器PLC在邏輯運算速度、通訊及控制等方面有了突飛猛進的提高，在電氣控制、變頻器控制、智能控制等機電一體化領域發(fā)揮了舉足輕重的作用?？删幊炭刂破鞯目垢蓴_能力極強，能夠在環(huán)境較為惡劣的工況下連續(xù)工作，同時其擴展能力非常強大，輸入端
通過稱重模塊精準的采集配料重量，經PLC高速運算后，可直接通過輸出端控制被控對象（電機或氣動單元）。為了提高配料稱量精度，同時實現配方設定，計量統(tǒng)計等可視化人機操作界面，設計了一套基于維控LEVI7080觸摸屏為顯示單元，維控LX3V-1616MT可編程序控制器和LX3V-2WT稱重模塊為運算處理單元的自動配料系統(tǒng)，通過控制氣動格柵控制下料的速度，控制傳送帶來完成配料生產。
2配料系統(tǒng)的開發(fā)
2.1配料系統(tǒng)工作流程
配料系統(tǒng)由6個錐形原料倉組成，每個原料倉下端安裝4個稱重傳感器，采用減重式計量方法。原料倉的出料口依據耐火材料的配料不同，分別采用氣動格柵和螺旋給料機進行下料。整個配料系統(tǒng)由一個傳送帶將下料口出來的指定重量的原材料運輸到混料倉。操作流程如下：首先標定稱重傳感器并進行去皮操作，然后給6個料倉分別加滿原料，在觸摸屏設定6個倉的配料重量，啟動配料系統(tǒng)，可以6個倉依次下料，也可以6個倉同時下料，下料的同時稱重傳感器將重量信號實時的傳輸給PLC，PLC與設定值比較，控制下料口完成快加、慢加、停加操作，傳送帶一直運轉，直到下料口停止工作后30S停止運轉，配料完畢，進入混料攪拌生產。
2.2配料系統(tǒng)主要功能
傳感器的校準標定：配料前對傳感器的零點跟蹤、濾波方式、重量校準等參數進行設定。重量標定步驟是先按清零，在放置砝碼，設定砝碼重量，最后標定，建議砝碼重量不要超過60公斤。
物料參數的設定：設定每種物料的名稱，物料目標重量；粗加提前值=目標值-粗加量；精加提前值=目標值-精加量。
配料系統(tǒng)的控制方式：配料系統(tǒng)分為依次配料和同時配料兩種方式，同時設有手動、自動、啟動、停止、急停等按鈕。依次配料啟動后，可在觸摸屏上選擇依次下料的料倉。在配料過程中，如果按下停止按鈕，配料系統(tǒng)會停止下料，傳送帶會在30s后停止，再次按下啟動按鈕后，配料系統(tǒng)會繼續(xù)完成上次未完成的下料工作。如果配料過程中，出現緊急情況，可按下急停按鈕，急停按鈕分別設置在料倉的兩側各一個，便于工作人員及時操作，系統(tǒng)立即停止工作。
配料實時顯示：配料系統(tǒng)的觸摸屏實時顯示每個料倉的原材料重量值，同時顯示當前料倉的配料動作，傳送帶、氣動格柵和螺旋給料機的運行狀態(tài)。同時會根據對料倉的缺料及變頻器的工作異常發(fā)出報警功能。
配方選擇及數據記錄功能：整個配料系統(tǒng)可根據不同的耐火材料設置36組不同的配方，操作人員可根據配料情況進行配方選擇，同時設置了密碼管理，避免配方泄露。配料系統(tǒng)實
時記錄配料的使用情況，其中包括各種原材料的總重量，配料成品的總重量，配料工人的配料總量，可按天或按月提取，便于結算和統(tǒng)籌。
2.3配料系統(tǒng)的觸摸屏界面開發(fā)
觸摸屏是實現設備操作人員和配料稱重系統(tǒng)之間的人機交互界面，操作人員可通過觸摸屏實時了解系統(tǒng)的運轉情況、原材料的剩余情況、系統(tǒng)的報警狀況等；觸摸屏可對配料系統(tǒng)的稱重傳感器數據以及限位開關等數據進行實時采集、保存，以便后期查詢，進而實現了數據的安全性和可讀性。本系統(tǒng)設計的觸摸屏界面主要分為：主界面-用于顯示配料系統(tǒng)全部功能觸摸按鍵；系統(tǒng)校準標定界面-用于設定傳感器零點漂移、濾波系數及校準標定；系統(tǒng)監(jiān)控界面-設定配料系統(tǒng)的啟動、停止、復位、依次和同時下料選擇等功能，并實時顯示各個原料倉的物料剩余情況；同時監(jiān)控傳送帶運轉及混料倉的實時位置；配料設定界面-用于設定各個原料倉的下料重量、快加值、慢加值、倉位的選擇等功能；配方界面-用于設定耐火材料配方的名稱、原材料的種類及重量；統(tǒng)計界面-用于顯示當天、當月的配料總數、某個原材料的消耗總數、某個操作工人的配料總數等數據。
2.4配料系統(tǒng)的PLC程序開發(fā)
配料控制系統(tǒng)是由PLC與稱重模塊通訊來完成數據傳輸的，因此通訊程序作為主程序的第一步；第二步完成通訊連接后進行傳感器校準子程序；第三步進行重量采集，由觸摸屏設置配料參數，PLC調用快加下料子程序，當與觸摸設定慢加值一致時，PLC調用慢加子程序。在此期間傳送帶始終運行直到配料結束后30S。配料系統(tǒng)可由觸摸屏設置依次配料或同時配
料，設定后PLC根據設定結果調用相應的子程序。
2.5提高配料稱重系統(tǒng)精度的有效方法
由于耐火材料部分原材顆粒度很小，黏度很大，極易粘黏在原料倉的內壁上，影響下料速度，需在原料倉下料口上方外壁處安裝振動器，可有效地防止內壁粘料的情況，從而保證下料速度。
由于料倉的在下料時會導致料倉晃動，因此在傳感器安裝時應選擇標準的安裝配件，精準的測量安裝位置，使4個傳感器合理的分配全部料倉重量，在安裝時采用3只固定安裝，1只浮動安裝的安裝方法。
下料速度的快慢是影響下料精度的重要因素，下料速度的快慢是由PLC控制螺旋給料機來實現的，因此控制螺旋給料機的控制方式十分重要，經試驗論證采用PLC控制變頻器的方式效果最佳，同時可通過更改變頻器的參數來控制電機的停車快慢。
由于變頻器對系統(tǒng)的干擾較大，因此在傳感器信號傳輸過程中，應采用帶屏蔽的功能的接線盒，并對變頻器控制柜做好接地處理。
3結論
為了驗證本設計配料稱重系統(tǒng)的可行性及精準度，在大石橋某耐火材料廠涂抹料生產線上實際應用了本系統(tǒng)，運行之后的效果每1000公斤的涂抹料配料中，誤差不超過5公斤，滿足耐火材料的配料要求，由此可以看出本文設計的耐火材料的配
料稱重系統(tǒng)大大提高了生產效率及配料精度。

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