基于PLC控制的自動配料系統(tǒng)的應用

0.引言

　　自動配料系統(tǒng)是精細化工廠生產工藝過程中一道非常重要的工序，配料工序質量對整個產品的質量舉足輕重。自動配料控制過程是一個多輸入、多輸出系統(tǒng)，各條配料輸送生產線嚴格地協(xié)調控制，對料位、流量及時準確地進行監(jiān)測和調節(jié)。系統(tǒng)由可編程控制器與電子皮帶秤組成一個兩級計算機控制網絡，通過現場總線連接現場儀器儀表、控制計算機、PLC、變頻器等智能程度較高、處理速度快的設備。在自動配料生產工藝過程中，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行計量。PLC主要承擔對輸送設備、秤量過程進行實時控制，并完成對系統(tǒng)故障檢測、顯示及報警，同時向變頻器輸出信號調節(jié)皮帶機轉速的作用。

1.自動配料系統(tǒng)的構成

　　該自動配料系統(tǒng)由5臺電子皮帶秤配料線組成，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，5#電子秤單獨工作輸送主料。系統(tǒng)具有恒流量和配比控制兩種功能。對于恒流量控制時，電子皮帶秤根據皮帶上物料的多少自動調節(jié)皮帶速度，以達到所設定流量要求。以主秤（1#）系統(tǒng)工藝流程來分析，工藝流程如圖1所示。

　　自動配料系統(tǒng)加電后，皮帶驅動電機開始旋轉，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(qū)，經皮帶運送到達稱重區(qū)，由電子皮帶秤對皮帶上的物料進行稱重。稱重傳感器根據所受力的大小輸出一個電壓信號，經變送器放大，輸出一個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，經采樣后并轉換成一個流量信號，在上位機上顯示當前流量值。同時將此流量信號送至PLC接口，與上位機設定的各種配料給定值進行比較，然后進行調節(jié)運算，其控制量送至變頻器，以此來改變變頻器的輸出值，從而改變驅動電動機的轉速。調整給定量，使之與設定值相等，完成自動配料過程。

　　圖1：系統(tǒng)工藝流程

　　流量就是一定時間內皮帶上走過的物料量。電子皮帶秤稱量的是瞬時流量，上位機給出的是設定流量，二者在實時計量中有所偏差。在流量實際控制中采用工業(yè)控制中應用最為廣泛的PID調節(jié)，根據流量偏差，利用比例、積分、微分計算出控制量進行控制，控制量輸入和輸出（誤差）之間的關系在時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為積分時間常數，Td為微分時間常數。圖2為系統(tǒng)流量PID閉環(huán)調節(jié)結構圖。在生產過程進行自動調節(jié)時，以主料成分的流量計量為依據，根據生產工藝要求通過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，具有結構簡單、穩(wěn)定性好、工作可靠和調整方便等優(yōu)點。