0 引言
    配料系统是生产工艺工程中一道非常重要的工序, 配料工序质量对整个产品的质量起着举足轻重的作用, 它广泛应用于工业、农业生产等各种领域。配料系统一般由可编程控制器与电子秤组成一个计算机控制网络, 通过称重传感器将现场的重量数据传输到称重仪, 同时电脑通过Mo dbus 通信协议将仪表的数据经PLC 读入电脑, 实现实时数据采集。电脑也可以通过Modbus 通信协议将写入的数据传输到仪表。通过现场总线连接称重传感器、称重仪、控制计算机、PLC 和变频器等智能程度较高、处理速度快的设备。在配料生产工艺过程中, 将各种料按一定比例配重, 由称重传感器完成对振动给料机输送的物料进行计量。PLC 主要承担对秤的称重过程进行实时控制, 并完成对系统故障检测、显示及报警, 同时向变频器输出信号调节振动给料机的振动速度。
    1 称重配料系统组成及其工作过程
    系统主要由振动给料机、料斗、称重传感器、称重仪表、PLC、变频器、电气控制回路、电脑及送料小车等组成。其工作工程是: 首先通过上位机( 电脑)输入4 种物料的目标值和大投值即物料的配比, 4台2. 2 kW 的变频器分别带动1 台振动给料机的2台电机; 点击启动配料按钮, 1 号振动给料电机开始工作, 变频器切换到较大的频率, 物料1 快速进入料斗, 以提高进料的效率; 同时称重仪表开始工作, 实时显示出料斗里物料1 的重量, 当物料达到设定的大投值的时候, 变频器切换到较小的振动频率, 慢速进料, 以提高进料的精度; 当物料达到目标值的时候, 上位机显示物料1 的实际重量值, 电机停止运转, 1 号振动给料结束, 同时进入2 号振动给料, 依次顺延, 直到4 种物料都配完。配完4 种物料后, 打开卸料闸板阀, 物料进入输送小车, 通过变频器调节小车的速度, 由小车将物料送入下一道工序。其中小车在输送料的过程中, 要涉及到减速问题: 即小车在上升到快要到达料仓的时候, 减速启动, 小车慢速爬行直到将料卸掉; 小车下降的时候, 先慢速下降,到达减速结束限位开关的时候, 慢速结束, 小车快速下降。同时, 为了防止小车下降的时候速度过快产生的冲击对小车的损坏, 在下车快下降到低限位之前也同样加上一个减速开始限位开关和减速结束限位开关。
    称重仪所选仪表为深圳龙芯科技公司生产的JY500A 系列称重仪, 集称重、显示、通信和配料控制于一体, 并具有自动、手动、快速、慢速和配料等功能。其中KP7, KP8 继电器分别作为启动和暂停输出, 转换开关SA5 在就地远程之间转换, 按钮SB1 和继电器KY2, SB2 和继电器KY3 分别作慢速和快速控制。
    小车的上升下降的电气控制, 点击按钮SZ1, 继电器KA1 线包得电, KA1 的常开触点闭合, 回路形成自锁, 小车上升, 遇到上限位开关LK1, 回路失电, 小车停止上升, KA1 线包失电, 同时常开触点断开、常闭触点闭合; 点击按钮SF1, 继电器KA2 线包得电, KA2 的常开触点闭合,回路形成自锁, 小车下降, 遇到下限位开关LK2, 回路失电, 小车停止下降, 同时KA2 线包失电, 常开触点断开、常闭触点闭合。继电器KP1 和继电器KP2分别与点动开关SZ1 和SF1 并连, 并且分别与PLC相接, 通过PLC 控制继电器KP1 和KP2 的线包得失电就可以远程控制小车的上升和下降。转换开关SA1 分别在就地、远程和空挡3 个挡位上转换。继电器KA4 接变频器的故障的常开输出点, 当有故障产生时, KA4 线包得电, 主回路断开, 从而阻止小车运行。同时, 为了更方便观察, HG1, HL1 和HL2分别指示故障报警、小车上升和小车下降。小车的减速电气控制, 当小车到达接近开关JK1 的位置时, 继电器KJ1 得电, 继电器KA3 得电, 电路自锁, 小车低速运行; 当小车到达接近开关JK2 的位置时, 继电器KJ2 线包得电, 常开触点断开, 回路解锁, KA 3 失电, 减速结束, 小车快速运行。
    2 PLC 控制程序设计
    2. 1 软硬件及通讯
    系统采用西门子的S7200 编程软件, 上位机采用西门子组态软件WinCC, PLC 与电脑采用
    RS485 数据线进行连接。通信采用Mo dbus 通讯,它具有通信稳定、数据传输快和实时等特点。为实现上述控制要求, 系统一共有41 个输入点, 9 个输出点, 现主要列出称重仪和小车控制的输入输出点,其配料和小车控制的I/ O 端口接线。
    2. 2 程序设计
    称重仪表具有Modbus 通讯功能, 可以通过调用S7200PLC 的Modbus 通讯模块, 在寄存器位中通过写入二进制数, 实现相应功能。所要注意的是要在称重仪表上面必须设置好对应的波特率为19200, 串行数据格式是8n1( 8 位数据/ 无校验位) , 通讯接口模式是RS485, 通讯协议是Modbus RT U 从站协议, 以及仪表通讯地址, 这些参数的设置与程序要保持一致, 否则通信会出现问题。此外, 启动配料是在功能地址100 的0 位写入二进制1, 停止配料是在功能地址100 的2 位上写入1 。
    小车的上升下降主要靠变频器控制卷扬机正反转来控制, 其高速低速主要靠变频器的高频和低频来控制。
    3 结束语
    采用基于PLC 的称重配送料系统, 经过标定后能够通过压力传感器准确地显示出料斗中物料的重量, 读写数据快速畅通, 准确控制振动给料机的快慢速给料, 既提高了效率又控制了下料精度, 物料重量可控制在3 kg 以内。同时, 小车控制也实现快慢速切换, 既提高了小车运行速度, 节约了时间, 又防止了小车由于惯性大而导致的不容易控制的缺陷, 现场试运行, 取得了满意的结果。

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