1、应用背景
在企业生产工艺过程中，需要将各种原料按照一定的比例配成混合物料，配比的准确性以及配料自控系统的可靠性都将直接影响产品的质量和企业的经济效益。在工业生产中，很多情况下是通过现场操作人员按照配比，人工调节给料机的给料量。其缺点是给料量的大小完全靠操作人员的经验或"人工跑盘"的结果来决定，配比精度较差，操作人员劳动强度大，自动化水平极低。因此实现高精度自动配料对工业企业生产具有重要的意义。

配料系统的主要功能决定系统开发需要解决的主要问题包括：
·实时采集各秤体的重量和速度信号
·经过高速运算，得到物料的实时流量和累计量
·根据实时流量信号和生产配方通过PID运算输出调节信号
·动态检测和处理配料过程中可能出现的各种信号和故障
·称重模块与上位机通讯
·上位机集中监控管理 　　

2、解决方案
为研究价格低廉、自动化程度高、适合国情特别是适合老企业改造的计算机配料技术，经过多年的探索和努力，终于研制出可以适用于各行业、符合各种精度要求和各种现场环境的计算机自动配料技术及方法。
系统由IPC-610作为主机，通过ADAM4000系列亚当模块采集现场的重量和速度信号，通过P4CPU快速计算处理后，得到各种物料的累计量和流量值。而PCL-733、PCL-734和PCLD-880板卡的配合可以起停现场的设备，并对各设备的运行状况进行监测。经过对流量设定值和流量实际值得比较和PID运算，由模块输出DC4～20mA控制现场给料幅度，完成控制流程。系统属于集中式配料。其特点是各种性能可以和国内外最昂贵的成套设备相比，造价又是其几分之一，达到最优秀的投资效益比，设计方案组合灵活、操作简便、运行维护量低、自动化程度高，可以使系统长期稳定可靠运行。
系统组成：
 

·工控机IPC-610P4/256M/64M/60G/52X/网卡/USB
·重量采集ADAM-4016模拟量采集模块
·速度采集ADAM-4080D脉冲计数模块
·电流控制ADAM-4021数/模转换模块
·开关量控制PCLD-880、PCL-733、PCL-734
·数据采集卡PCL-745B
·电器控制部分
·机械测量部分（测速、测重）
·监控软件

3、工作原理
配料自控系统通过计算机集中监测、控制管理配料设备，完成物料计量、物料配比、故障报警和数据输出等功能。系统采用工业控制计算机IPC610及ADAM4000系列数据采集控制模块，由双绞线连接的RS-485通讯，它既能完成传统配料的全部功能，又能大幅度降低设备成本，使配料控制系统在较大范围内很容易实现自动，半自动，手动三种模式的调节，是微机控制配料系统的发展方向。
称重传感器与速度传感器将变化的重力信号与速度信号经过ADAM重量、速度检测模块，经RS-485传送至用户的计算机管理系统（上位机）。上位机将现场采集的数据加以处理及计算，求出瞬时流量与累积重量，并与设定的流量值比较，通过PID计算，计算出调节量后将数据传送至ADAM电流控制模块，转换为模拟电流（DC4-20mA）控制变频器，从而改变电机的运行速度达到调节流量的目的。通过上位机对现场的实时监控，从而形成了一套有效的闭环控制系统。
 

4、实现原理和动态数学模型
（1）计量原理
在皮带秤类动态计量过程中，最基本的原理是根据称重传感器的载荷值计算出"单位长度"上的物料平均重量，再测出"单位时间"内皮带所经过的长度，就可以计算出"单位时间"内通过的物料重量，如果我们将"单位时间"细分到很短的时间段（如100毫秒），那么各段的总累加值就可以近似于真实的累计值。
分解动态计量模型，定义如下参数;
计量皮带整圈长度LP(m),可以通过卷尺实测得到。
最大速度下，皮带运行一圈累计脉冲数PR;
确定调整A/D零点值和修正系数计算所需皮带运行圈数；
在规定运行圈数内，测算出A/D零点值WZ
通过挂码或实物校验等方式计算出称量的修正系数K
每100毫秒检测一次A/D数值WG
则，每个周期（100毫秒）的累计量=（WG-WZ）*100毫秒的脉冲数*K
总累计量，将每个100毫秒累计量进行累加即可得到总累计量。
如果将累计量除以单位时间，并进行相应的单位转换就可以将单位转换为吨/小时、公斤/米等所需要监测的信息。

（2）控制原理
系统的调节采用工业控制中非常稳定可靠PID调节控制方式，无振荡，无超调。并可以实现手动自动状态的无扰动切换。
PID调节输出，目的保证偏差为零，并使系统达到稳定状态。偏差是设定值（SP）和实测值（PV）的差。PID控制的基本原理是基于下面的算式：
输出M(t)是比例项、积分项和微分项的函数。
t
M(t)＝KC*e+KC∫edt+Minit+KC*de/dt
0
输出＝比例项＋积分项＋微分项
其中：
M(t)PID回路的输出，是时间的函数
KCPID回路的增益
EPID回路的偏差（给定值与实际值之差）
MinitPID回路输出的初始值
在许多控制系统中只需要一种或两种控制类型。
在实际应用中，系统仅选用比例项和积分项两种调节方式。
从实际应用效果看，控制稳定，效果非常理想。

（3）软件的编制
如果说通过硬件部分的搭建，称为系统的骨架，那么软件部分就是系统的灵魂。自动配料控制系统软件是根据配料行业的特殊需求，结合ADAM4000系列模块自身特点并进行相应的算法改进和优化，通过VisualBasic6.0语言编制。VisualBasic6.0是面向对象的可视化编程语言，具有高效、简单易学、功能强大等优点。它既可以通过DLL来实现I/0端口的输入输出，也可以通过API函数或Mscomm控件实现串口通讯，还能够充分发挥VB数据库功能强大以及生成用户界面快的优点。由于模块配有DOS、Windows多种操作系统下的驱动程序，并可以在VisualBasic、BorlandC++、VisualC++和Delphi等多种开发环境下使用。通过类和各种控件的有效利用，不但加快了数据的实时处理速度并提高系统运行的稳定性。
软件部分通过RS485总线实时采集现场数据并处理，并提供皮带秤零点自动调整、自动校秤、历史曲线监控、高低限报警、现场设备故障报警、设备连锁起停和计控数据的日常存储、查询、打印等工作。根据用户的要求，提供远程计算机联网，进行数据的远程查询、实时显示等。

5 系统特点
（1）根据企业现场条件，系统可以同时控制独立几条干料线和几条与干料线相关的液体配料线，每条配料线上可根据用户要求设置称重点和测速点。
（2）配料控制系统除传感器外，全部安置在远离现场的中央控制室内进行集中操作控制，实现远程控制。
（3）配料精确度高：在国产件的条件下，单机精度优于0.1％；系统配料精度优于0.5％。
（4）自动化程度高：自动调零、自动校秤，打印当班记录、配料报表，自动声光报警。中央控制运行程序自动起动停止设备，故障点监控输出，屏幕动画显示系统运行状态。
（5）操作简单：系统提供全自动、半自动、手动三种操作方式。全自动方式下，不需要人为干预，微机自动完成全部配料过程，并实时打印。半自动方式下，允许在工控计算机上进行手动操作操作。配料命令发出后，系统可以自动完成一个称重点的全部称重过程。手动方式则通过现场调速旋钮控制设备的运行。
（6）运行可靠：已有多套系统在冶金、电力、食品行业得到运用，除自然停产检修外，其余时间昼夜不停连续运转，未曾发生过实质性故障。
（7）维护方便：系统内部各部分之间采用模块结构，接触件连接、检修。维护都行方便。通过公司提供的检测软件可以很方便的对设备进行维护检测。
 

结束语
基于ADAM－4000系列配料称重模块的微机集中配料监控系统以投资低、结构合理、配置灵活、开发方便、运行可靠，保证配料自控系统安全有效运行，赢得用户的广泛赞誉。

本文源于网络转载，如有侵权，请联系删除

深圳市卓禾仪器有限公司是一家专门从事称重仪表和全自动包装码垛生产线的研发及生产的高新技术企业，所生产的JY500系列称重显示控制器（包括配料秤仪表、皮带秤仪表、包装秤仪表、重量变送器等）高速高精度，使用寿命长。卓禾仪器有十数年的现场校验经验，在业内有良好的口碑，且有专门的售后工程师帮忙解决产品使用过程中遇到的技术问题，客户可以放心省心顺心的使用我司的产品。如果对我司的产品感兴趣，欢迎咨询。