1、自动配料系统的自动配料系统的PLC控制控制v一、系统总体设计方案一、系统总体设计方案v 1.1系统组成系统组成v 1.2控制过程控制过程v二、系统硬件二、系统硬件v 2.1人机操作界面（人机操作界面（HMI）v 2.2 PLC v 2.3自动称量设备自动称量设备 v 2.4料位传感器和变频器料位传感器和变频器v三、系统硬件的通信三、系统硬件的通信v 3.1 PLC与触摸屏与触摸屏 v 3.2数字显示器与数字显示器与PLC v 3.3 PLC与变频器与变频器 v四、系统软件四、系统软件v 4.1 PLC控制程序控制程序v 4.2 触摸屏组态软件触摸屏组态软件一、系统总体设计方案一、系统总体设计方
2、案v1.1系统组成系统组成v 整个配料控制系统整体设计分为四大部分：数据采集、输出控制、串行数据通信及人机界面管理。v 数据采集部分主要实现配料称量值（通过电子秤）和料桶配料的储存量（通过料位传感器）。v 输出控制部分通过对采集数据的分析和判断实现自动选择料桶编号位置、对各种料桶存料量底线进行自动报警以及对电机和电磁阀的驱动控制功能。v 串行数据通信部分：电子秤的数字显示器与PLC、PLC与触摸屏之间进行信息交换。v 人机界面（HMI）部分利用汉字显示屏完成提示、参数设定和报警显示，实现粉料配方的输入、调用等功能，实现配料称量值的实时监控及配料过程的仿真。v1.2控制过程控制过程v 配料系统配
3、料系统PLC控制方框图控制方框图vNO1.配料配方通过触摸屏输入PLC，PLC根据配方中相应配料桶的料位传感器获取料位信息，判断是否配料充足（PLC可根据获取的料位信号，与触摸屏通信实施报警）。vNO2.PLC驱动称重小车到达相应的料桶下面，称重小车的位置由限位开关来控制。小车到达指定位置后，PLC发出信号，通过继电器控制相应的接触器闭合，驱动变频器高速（60rmin）带动给料-破拱电机，实现取料动作。vNO3.取料的质量信号由称重小车上的电子秤传给数字显示器，实时显示取料质量。vNO4.PLC高频率采集数字显示器的数字信号并与配方要求的质量比较,PLC随时将比较的差值通讯给触摸屏，差值数据在
4、触摸屏上显示。NO5.当取料质量到达预先设定值时，PLC通过控制变频器对给料破拱电机实施变速动作。vNO6.取料质量达到配方要求时，PLC通过电磁阀驱动气缸来执行挡料动作，同时停止对变频器的驱动控制。v 上述六步完成一次完整的取料动作，PLC根据配方驱动小车进入下一料桶位置，数字显示器自动清零。二、系统硬件二、系统硬件v 为了自动、准确地实现配料的顺序控制过程，该控制系统由电力拖动系统和电气控制系统两部分组成。电力拖动系统主要为给料、破拱电机和称重小车电机的拖动电路；电气控制系统主要包括：人机操作界面、PLC、自动称量设备以及料位传感器和变频器。v2.1：人机操作界面（HMI）v 人机操作界面
5、选用西门子S7-200专用触摸屏，型号6A6V 640-0CA11-0AX0 TP177micro触摸式（2761.44元台）,支持四种蓝色色调320 x240像素，通讯口为一个RS-485口。主要作用:配料配方的输入，配料系统的称量监控和参数设定。利用与触摸屏配套的组态软件WinCC flexible，对其控制界面、图像参数或曲线进行离线编辑，并通过串行通讯口下载到触摸屏，使其可以实现按键输入、画面切换和显示、数值输入和显示以及LED报警显示。v2.2 PLC：vPLC采用西门子S7系列CPU224型号，继电器输出型。vPLC需要接受来自8个料桶里料位传感器的信号，需外设两个模拟量扩展模块，
6、型号EM231 CN。PLC的作用：接受来自触摸屏的输入信号、料位传感器的信号、行程开关的信号和电子秤的质量信号，经过运算处理，向触摸屏输出料位报警和取料状态信号、输出取料执行信号、向称重小车输出驱动信号。v2.3自动称量设备自动称量设备:v自动称量设备主要包括两部分：自动称量小车、电子秤和数字显示器。v自动称量小车由称料斗和小车驱动机构组成，小车驱动采用380v异步电机驱动。v电子秤和数字显示器采用TCS-15型号（梅特勒-托利多），电源电压220AV，量程是0.115kg。数字显示器通讯口是RS232。v2.4料位传感器和变频器料位传感器和变频器v 料位传感器采用漫反射式光电传感器，型号选
7、用施克漫反射式距离传感器DT200（德国），测量范围0.12m，精确度-5mm+5mm，模拟量输出：420mA。安装位置在料桶盖顶部，通过测量桶盖顶部到粉料最高界面的距离确定粉料的剩余量。v 变频器选用西门子6SE6440-2UD21-5AA1型号，配接电机0.75KW，电流2.2A，电压是三相AC380V，单价33432元台。其作用是接受来自PLC的信号，将高速运行的给料电机换档为低速运行，从而获得高精度的取料质量。变频器设定三个转速档（初步定为60rmin10rmin2rmin），档位选取由PLC根据取料值（剩余取料值）确定。例如：当所需取料质量小于200g时，选10rmin转速档位；所需
8、取料质量小于20g时，选2rmin转速档位。三、系统硬件的通信三、系统硬件的通信v3.1 PLC与触摸屏之间的通讯采用485通讯方式，采用屏蔽双绞线电缆连接。v3.2 数字显示器与PLC之间的通讯RS232RS485。v3.3 PLC对变频器的控制采用自带IO端子控制，PLC的输出端子接变频器的多功能端子，变频器中设置多功能端子为多道速功能，并设置相应频率。通过PLC的输出端子的闭合和断开的组合，使变频器不同转速下运行。v优点：响应速度快，抗干扰能力强。缺点：不能无级调速。四、系统软件四、系统软件v 系统软件主要由两大部分组成：PLC控制程序和触摸屏组态软件v4.1 PLC控制程序控制程序v
9、PLC控制程序由若干功能模块组成：主程序模块、复位调试模块、配料选择模块、自动运行模块和手动运行模块。v 主程序模块包括PLC的初始化、料位报警子程序的处理；v 复位调试模块主要完成系统自动复位和预选设置功能（例如发生堵料现象，电子秤的数据一直为零，此时PLC调用复位模块，使配料系统完全复位并通过触摸屏报警显示）；v 配料选择模块通过对配料选择寄存器值的读取与判断，并将对应的配料参数送给指定的寄存器；v 自动运行模块实现整个系统的自动控制，包括称重小车的驱动、变频器调速的选择以及给料电机和气缸电磁阀的驱动等；v 手动运行模块主要实现给料电机的手动运转、称重小车电机的正反转运转，此模块主要用于系统的故障检修。v 4.2 触摸屏组态软件触摸屏组态软件v 触摸屏程序以配套的组态软件WinCC flexible进行设计，使系统具有图形化操作界面。利用文本、线、矩形、数据输入、数据输出和触摸键等部件组成全中文的人机界面。当系统上电，系统启动自检程序先检测故障按钮和急停按钮，再对称重小车检查，使小车回到初始位置，同时使PLC系统复位。v v v 配料系统控制方案二
