黄跃娟 牛敬业 常新

【摘 要】本文采用的是德国SIEMENS公司S7-300系列的可编程序控制器PLC和西门子的组态软件WINCC在配料掺混控制系统中的应用和研究，运用与之相配的STEP-7编程软件，来进行控制程序的设计。采用西门子的组态软件WINCC对上位机进行监管控制，实现了现场的实时监控。通过S7-300可编程控制器PLC和西门子的组态软件WINCC的有效结合使自动配料掺混系统大幅度提高工作效率及精准度。

【关键词】配料掺混;PLC;生产线

1、引言

自动配料掺混行业现在已经被应用到各个领域，已经成为工业生产的不可或缺的一个环节，物料的掺混可以改通过不同的配方、改变物料的种类、添加不同的辅料以及颜色来形成不同的产品。通过改变物料的质量的比例或者成分形成新的产品是掺混系统核心功能与主要应用，而在如今自动化生产被广泛应用，其体现的效果显著、功能强大、管理方便等诸多优点也被大家认可。在自动配料掺混过程里，一定不能缺失一个重要的可编程控制器，可编程控制器就是掺混的心脏就像人类一样缺少了肢体的某一部分还是可以继续存活可是没有心脏就永远停止任何活动了，可编程控制器就是自动配料掺混的心脏不可或缺的。随着最新的可编程控制器完美升级以及自身蜕变增加的各项功能，自动配料掺混的需求就越来越多，因为一个好的科技会被人们争先恐后的抢夺，新一代的可编程逻辑控制器除了基本的逻辑处理功能以外，近年来可编程控制器PLC的功能愈加强大，从而使PLC渗透到了生产各各环节领域中。加上可编程控制器PLC通信能力的增强壮大，使用PLC各种设备通信更加方便也使得控制的方式更加的多样性以及灵活性。

2、方案设计

本次自动配料掺混系统的设计中采用德国SIEMENS公司的S7-300型的可编程控制PLC，其良好的工作性能以及超高的可靠性还有简单操作和丰富的指令集，让人们可以更易于掌握以及更加方便快捷的操作，内置集成功能强大让它可以实现更多的复杂性功能，良好的通讯能力让它对外的兼容性更加完善，模块的扩展模块在更换以及使用中能更加灵活、方便、精准。自动配料掺混将完成2种肥料的自动配比掺混控制。控制方式为主从比例控制方式。可编程控制器PLC需要完成两种肥料的下送肥料量重量的检测、自动配料掺混设备的启动和停止、肥料的下送料量的控制。组态操作界面WINCC能显示设备的运行、停止、急停。上位机操作界面要求显示每物料的下料设定值、实际值，通过上位机界面启动、停止、紧急停止按钮实现整个系统的开启停止。

3、系统硬件设计

主电路设计图，其中接触器KM1控制着掺混系统的搅拌电机，KA1～KA5控制着电磁阀YA1为A肥料的进肥料仓的出肥料开关控制、YA2为B肥料的进肥料仓的出肥料开关控、YA3为A肥料的称重肥料仓的出肥料开关控制、YA4为B肥料的称重肥料仓的出肥料开关控制、YA5为搅拌仓的出肥料开关控制。

控制电路设计，6ES7321-1BHO2-0AA0DI模块用0.0、0.1、0.2三个管道，对应相接着SB1、SB2、SB3三个开关，三个开关分别为启动按钮、停止按钮、以及紧急停止按钮。6ES7331-7KF02-0AB0模块有两个模拟量输入通道，信号输入为4～20mA，信号由称重变送器接入分别是A秤和B秤的实时重量，在由6ES7331-7KF02-0AB0模块转换为PLC能识别的数字信号及0～27648，0～27648对应输入信号的4～20mA也对应现场量程上下限。322-1BH01-0AB0DO模块，用了Q4.0、Q4.1、Q4.2、Q4.3、Q4.4、Q4.5六个输出管道，分别接了KA1、KA2、KA3、KA4、KA5五个中间继电器和一个KM1接触器，其中KA1为A肥料的进料仓的出肥料开关控制中间继电器、KA2为B肥料的进料仓的出肥料开关控制中间继电器、KA3为A肥料称重肥料仓的出肥料开关控制中间继电器中间继电器、KA4为B肥料称重肥料仓的出肥料开关控制中间继电器、KA5为搅拌仓的出肥料开关控制中间继电器。KM1为搅拌仓搅拌的电机的接触器中间继电器。

4、系統软件设计

系统程序的I/0分配，其中SBI，SB2，SB3分别代表系统运行的启动开关，停止开关，紧急停止开关，分配的输入点为I0.0，I0.1，I0.2。KA1，KA2，KA3，KA4，KA5分别为A加料电磁阀继电器，B加料电磁阀继电器，A出料电磁阀继电器，B出料电磁阀继电器，混合放料电磁阀继电器，分配的输出点为Q4.0，Q4.1，Q4.2，Q4.3，Q4.4，KM1则为搅拌电机接触器，分配输出点为Q4.5。

5、结论

本次自动配料掺混系统的设计中采用德国SIEMENS公司的S7-300型的可编程控制PLC，其良好的工作性能以及超高的可靠性，还有简单操作和丰富的指令集，可以对它进行扩展，如只需增加I/O接口模块就可扩展原料系统的输送控制;也可以与下料控制系统连接，只需增加通信模块就可实现与上位机的通信，从而实现操控整个系统的操作管理。在设计中自动配料掺混将完成2种肥料的自动配比掺混控制，控制方式为比例控制方式可编程控制器PLC的下料量以及重量的采集、所以就必须有称重传感器，我本次设计的称重传感器运用两个，因为是两种肥料的掺混所以是两个称重传感器分别来称检测A和B两肥料，组态选用的WINCC是一个在MicrosoftWindows2000和WindowsXP下使用的强大的HMI系统集成了SCADA、组态、脚本（Script）语言和OPC等先进技术。自动化过程（AS）保持对过程的实际控制。界面WINCC则能显示设备的运行状态进行实时监控和操控，上位机操作界面要求显示每肥料的给料设定值、以及实际值，通过上位机来控制操界面启动、停止、紧急停止按钮实现整个系统的开启停止，这样自动配料掺混系统就运行完毕。

参考文献：

[1]王兆义.可编程序控制器教程[M].第三版.机械工业出版社，2014

[2]向晓汉.西门子PLC工业通信教程[M].第四版.化学工业出版社，2013

（作者单位：哈尔滨华德学院 机器人工程学院）