基于PLC控制的自動配料系統的應用

　　圖2： 流量PID閉環調節

2.系統控制流程

　　當系統開始工作時，啟動配料生產線。首先系統程序進行初始化，通過上位機或觸摸屏設置配料配比，檢查料斗有無物料。若無物料，向料斗送料，啟動配料生產線，由電子皮帶秤進行稱重并實時計量，CPU計算得實時流量及累計流量。若設定流量與實際流量有偏差，調節器根據系統控制要求比較設定值與實際流量的偏差，經PID調節改變輸出信號以控制變頻器對輸送電機的速度調節，從而實現恒流量控制。根據配比各輔料同時混合計量，并按配方工藝要求添加。系統主程序控制流程如圖3。

　　圖3： 系統主程序控制流程

3.PLC控制系統硬件設置

　　系統中主、輔料秤由可編程控制器（PLC）和上位機實現兩級控制。現以1#～4#四臺電子皮帶秤的PLC控制分析為例，每一電子皮帶秤有一臺皮帶驅動電機，兩個料位傳感器，一個速度傳感器，一個稱重傳感器，一臺變頻器，它們構成了被控對象。電動機的啟、停由開關量控制，PLC數字量輸出信號作為變頻器的控制端輸入信號，經變頻器調制輸出高頻脈沖給皮帶驅動電機。料位傳感器檢測料斗有無物料，速度傳感器測量電機的轉速。系統需8個數字量輸入信號，25個開關量輸入信號和24個開關量輸出信號，I/O點總數量為57。I/O點數量和類型如表1所示。

　　表1： PLC I/O口數量和類型

　　公司的SIMATIC S7-/300，屬于模塊化小型PLC系統，各種單獨的模塊之間可進行廣泛組合構成不同要求的系統。

　　根據系統被控對象的I/O點數以及工藝要求、掃描速度、自診斷功能等方面的考慮，選用SIEMENS公司S7-300系列PLC的CPU 315-2DP 。CPU 315-2DP是唯一帶現場總線（PROFIBUS）SINEC L2-DP接口的CPU模板，具有48KB的RAM，80KB的裝載存儲器，可用存儲卡擴充裝載存儲容量最大到512KB，最大可擴展1024點數字量或128個模擬量。根據統計出的I/O點數選擇一個直流32點和一個16點的SM321數字量輸入模塊和一個32點SM322繼電器輸出模塊。

　　3.2變頻器選型及其功能設定

　　三菱公司提供了FR-A540系列變頻器與該公司的標準電機相匹配時的技術參數。采用三菱的標準電機，1#皮帶機額定功率2.2KW，2～4#皮帶機額定功率為0.4KW，額定電壓380V，額定電流5A，轉速1420r/ min，調速范圍120～1200r/min。三菱FR-A540變頻器自帶有PID調節功能，根據自動配料系統生產工藝要求進行PID控制，需要檢測設定的部分參數設定如下：