摘要：配料是生产工艺过程中的重要工序。但是由于人工配料速度慢且精准度不高已经不要满足于工艺生产的速度，促使自动配料控制系统的出现。系统通过PLC实现了配料自动化的过程，对整个过程进行实时监控，严格按照比例完成自动配料上料和混合搅拌的功能，让整个过程变得更加严谨。

关键词：PLC;组态;自动配料控制系统;软件设计

引言：

自动配料的应用在工艺生产中非常广泛，计算机技术的不断革新促使着PLC的快速发展，组态软件也得到了不断的完善，完善和改进自动配料系统，其中组态软件在不断完善中得到更新改进，PLC的发展让工业领域的发展有了质的飞跃，组态软件能够实现多任务的操作，对控制系统进行组态，解决了人机图形界面的问题，将工艺的参数能够实时的在流程图上展现出来，并且进行储存，来生成对应的报表。使自动配料控制系统能够广泛的应用于工艺生产中。

一、工艺原理及配料过程

1.1 原理

给料设备、料斗、传送带的组合被称为配料系统。根据所需量的多少，通过上位机设定其给料量，再通过传送带秤来测量出传送带通过时的瞬时流量，最后通过料斗来储存物料，在下料时作为缓冲装置。

1.2 配料过程

配料包括上料、下料、运送物料以及搅拌。料仓包括原料仓、混料仓以及搅拌仓。上下料系统的每个仓是各自分离互不干扰。

在配料开始前，工作人员需要根据原料在程序中设置使用的配方和料的比例。

启动系统后，上料系统会根据设定的程序上料，上料完成之后，原粮仓下料系统会立刻跟进进行下料，传送带秤通过检测可得知物料是否达标，待物料达标后，下料结束。

二、硬件系统

2.1 方案设计

PLC、电动机、熔断器、热继电器以及传感器组成了配料系统的硬件。PLC控制配料过程的整个系统。包括传送带运料时间、上下料、搅拌时间以及阀门开关时间等等。

整个系统的控制由PLC来完成，即配料的整个过程。这些程序的上下料时间、运行时间和开关闭时间等都是由PLC来控制的。如图1。

2.2 选择硬件

PLC的选择要具备功能强、I/O点较多、可靠性高、结构灵活、处理速度快、兼容性好、指令丰富等特点。通过PLC的指令，实现配料过程的严密性。下料阀门是否能够准时关闭，传送带秤检测重量是否精准，原料配比是否合理，根据物料的需求，设定PLC系统定时器，确保PLC设定的程序能够在系统中完美的运行。

2.3 控制原理

整个系统的启动按钮为SB1，SB2为停止按钮。传感器1到4号是下料传感器，称为原料仓。四个原料仓物料和需求量均不相同，当物料仓中的物料达到要求量时，传感器会将信号发送给PLC的输入端，这时PLC就会将下料阀门关闭。如图2。

2.4 I/O地址分配

如图1所示，自动配料控制系统启动按钮输入点为6个，开关输入按钮2个，传感器输入按钮4个。启动和停止按钮控制整个系统的程序开关，4个传感器为4个原料仓，输出为16个。

三、软件系统

3.1 主程序及初始化

主程序的主要功能是将开关量通过输入循环扫描信号，模拟量信号的输入、用子程序的调节以及中断在程序出现故障时还在运行的机器;初始化程序是要保证程序的准确性和可靠性，各子程序能够被同时调动，所以需要在PLC启动前对其中设定的程序进行预处理，保证其能顺利运行。

3.2 子程序

控制系统的核心部分是子程序。通过对开关量进行逻辑处理以及分析模拟量的有效值，来控制系统。采样采集值、转换工程实际值和滤波处理是子程序的主要功能。

3.3 中断程序

中断程序分为外部中断和定时中断，主要是为了处理紧急的情况。当系统出现故障时，外部中断可以执行故障的处理并报警，让工作人员能够尽快处理故障。优先级最高的是中断程序，为保证设备安全当栈顶监测主站有故障发生或意外情况发生时，在短时间通过对输出端口的复位，是定时中断。

四、组态控制设计

4.1 组态画面设计

组态系统包括图形、报警、归档以及报表系统可供选择。生产设备、启动按钮、指示灯、文字说明部分组成了图形系统。

4.2 组态变量设计

对物料的多少，设计各阶段的使用时间，通过其中参数的修改来进行调节，根据需要参数的不同，可设置物料的上、下限值，被称为组态的变量设计。

4.3 组态动画连接

自动配料控制系统主要是通过组态语言和软件功能控件来实现动画连接。功能控件里流动部件可实现物料。控件在規定时间出现并运行可以在控件地址上进行设计，从而形成组态语言。控件在不同状态下有不同的图片，触发控件后图片会按照设定循环依次出现，来完成设定功能的运行。通过不同颜色和流动速度、方向和流动块数量的设置，来完成部件的设置。

4.4 组态运行

通过对整个系统运行状况的描述最后得出运行的结果。主要是上、下料时间、搅拌时间、运料时间等等。整个过程会被进行实时的监控，是通过PLC和组态的结合来进行的。组态设计分为两个部分，一部是生产设备过程的描述，一部分是通过监控整个生产过程来运行，在生产环节进行时，通过某个部分的指示灯的颜色来判断生产设备是否在正常工作状态下运行。

结语：

通过PLC结合组态，让配料控制系统更加方便灵活。可以适应不同的需求，通过与不同设备进行连接，组成不同功能的控制系统，组成高效灵活的配料控制系统，对上、下料的精确设置以及各个阀门的开关时间的掌控，保证了整个机器运行过程有实时的监督以及问题的及时反馈，减少了许多方面人工不可控因素而造成数据失误操作的情况。通过自动控制的操作，让生产速度和用料精确性有了明显的提高，满足了生产工艺的要求。

参考文献：

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[2] 赵兴森，文生平，徐永谦.基于PLC的自动配料控制系统设计[J].计算机测量与控制，2013，21（4）：962-964.

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[4] 龚运新，方立友.工业组态软件实用技术[M].北京：清华大学出版社，2005.

作者简介：陈明岩（1998-01）男，汉，安徽人，大学本科，研究方向：生物控制组态工程设计

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