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本文針對輪胎行業(yè)中的配料儀表中計量設(shè)備落后、稱量精度低等現(xiàn)狀，介紹了一種以三菱Ｑ系列PLC為核心的自動配料控制儀表，對系統(tǒng)的硬件組成及軟件設(shè)計做了較為詳細(xì)的描述，現(xiàn)場的應(yīng)用情況表明，該配料儀表工作可靠，操作方便，具有很高的精度。

在輪胎行業(yè)，橡膠原料配比的精確性直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。當(dāng)前我國輪胎橡膠配料設(shè)備的自動化水平偏低，配料的準(zhǔn)確性很難保證。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，原料的配比要嚴(yán)格按工藝要求。自動稱重配料控制儀表將兩種或兩種以上的物料按一定重量配比自動加入到混合機(jī)內(nèi)，經(jīng)過混合后達(dá)到預(yù)定要求后自動處理出料。PLC具有體積小，可讀性好，抗干擾能力強(qiáng)及可靠性高等優(yōu)點，Pro-faceGLC2000系列觸摸屏具有強(qiáng)大的顯示功能和數(shù)據(jù)記錄能力，以它們?yōu)榛A(chǔ)的稱重配料控制儀表能夠?qū)崿F(xiàn)高精度要求的配料。本文介紹某輪胎生產(chǎn)廠的橡膠配料控制儀表的工作原理、硬件組成與功能設(shè)計。

1配料稱重系統(tǒng)組成及主要功能

1．1系統(tǒng)組成原理

整個系統(tǒng)分為兩層，一層為主配料系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)將更各種物料混合攪拌，經(jīng)過一層混合好的物料通過吸風(fēng)通道到達(dá)二層，二層有四組一樣的稱重系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)對一層配好的物料進(jìn)行檢測和對流量的控制。其工作原理如下所述。當(dāng)需要配料時，1＃配料稱稱根據(jù)配方中每種料的設(shè)置重量，首先打開1＃料倉的閘門，當(dāng)達(dá)到預(yù)定重量時，關(guān)閉1＃料倉閘門，打開2＃料倉閘門，依此類推，直到每一種料都放完，然后1＃配料稱判斷此次的物料是否合格，至此1＃稱完成一次配料，1＃配料稱進(jìn)行下一次的配料。當(dāng)配料的批次到時，1＃稱停止配料。由于一層的配料速度很快，所以在第二層分為四組對配好的物料進(jìn)行分流。二層的四組中哪一個組中沒有料，可以從一層的緩沖倉中進(jìn)料，當(dāng)進(jìn)完料后，通過檢驗稱再一次判斷物料是否合格，合格品通過減量稱把物料以一定的流速輸送到下一個工藝流程中。

1．2主要控制功能

1）具有配方儲存功能和實際配料數(shù)據(jù)存儲功能：系統(tǒng)能夠存儲100個預(yù)置配方，并能保存至少兩周的實際配料數(shù)據(jù)。

2）對現(xiàn)場的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)控：通過觸摸屏能控制現(xiàn)場的生產(chǎn)并能實時顯示現(xiàn)場的工作情況。

3）設(shè)置“自動”和“手動”兩種工作方式：“手動”方式就是手圖1配料稱重系統(tǒng)工作流程圖動單獨完成某個控制某個環(huán)節(jié)，“自動”方式就是完成一個完整的循環(huán)周期。

4）具有斷電保護(hù)功能：如果在工作工程中突然停電，可以保護(hù)現(xiàn)場，一旦來電可以恢復(fù)生產(chǎn)。

5）具有故障診斷能力：當(dāng)現(xiàn)場出現(xiàn)故障時能夠提示報警，當(dāng)出現(xiàn)嚴(yán)重的故障時能夠停止整個工廠的生產(chǎn)。

1．3系統(tǒng)的控制流程

當(dāng)系統(tǒng)開始工作時，啟動配料生產(chǎn)線。首先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，通過上位機(jī)確定配方號，檢查1～6號料倉有無物料，若無物料，提示報警并向料斗送料。稱重配料控制儀表對物料進(jìn)行稱重并實時計量，同時把數(shù)據(jù)傳入到PLC中進(jìn)行相應(yīng)的計算和處理，當(dāng)流量稱的實際流量數(shù)據(jù)與設(shè)定的流量數(shù)據(jù)有偏差，PLC根據(jù)其偏差值能夠進(jìn)行PID整定，從而實現(xiàn)對流量的控制。
2配料儀表控制系統(tǒng)的硬件組成及功能

它主要包括：1臺三菱Ｑ系列PLC，2臺Pro-face觸摸屏，1臺工控機(jī)，9臺稱重配料控制儀表(每個稱量料倉放置2個稱量傳感器)。

2．1三菱Ｑ系列

PLC三菱Ｑ系列PLC是整個控制系統(tǒng)的核心部分，他負(fù)責(zé)接受外部信號（按鈕，繼電器觸點）等外部數(shù)字信號的輸入，同時根據(jù)當(dāng)前的系統(tǒng)狀態(tài)以及輸出信號去控制接觸器、繼電器、電磁閥等器件，以完成相應(yīng)的控制。此外，還要接受上位機(jī)（觸摸屏，工控機(jī)）的控制命令并完成與9臺配料控制儀表的通訊任務(wù)。三菱Ｑ02Ｈ型號PLC是某公司的高性能PLC，具有運算速度快，通訊功能強(qiáng)，I/O擴(kuò)展方便，指令豐富等特點。

2．2上位機(jī)系統(tǒng)

上位機(jī)系統(tǒng)由2臺Pro-face觸摸屏和1臺工控機(jī)組成。兩臺觸摸屏分別被放置在現(xiàn)場的一層和二層，觸摸屏能監(jiān)視圖2配料儀表控制流程圖現(xiàn)場的工作情況并能完成相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置和控制任務(wù)，同時在第一層的觸摸屏還要儲存100個配方數(shù)據(jù)，兩臺觸摸屏要保存實際生產(chǎn)中的實際數(shù)據(jù)。由于現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，所以對觸摸屏的要求比較高。Pro-faceGLC2601T型號觸摸屏是某公司一體式控制的先進(jìn)的ＨＭＩ，采用鋁制型材，具有極好的散熱和防塵功能。GLC2601T擁有4ＭＢＦＥＰＲＯＭ，具有強(qiáng)大的配方數(shù)據(jù)儲存和管理功能。上位機(jī)通過監(jiān)視和管理整個工廠的生產(chǎn)情況，來協(xié)調(diào)整整個工藝流水線的生產(chǎn)。對于配料稱重系統(tǒng)，上位機(jī)可以控制具體的生產(chǎn)中使用哪一種配方，并能夠隨時調(diào)用儲存在觸摸屏中實際配方數(shù)據(jù)，實現(xiàn)報表及打印功能。

2．3稱重配料控制儀表

稱重儀表分為配料稱，檢驗稱和流量稱。配料秤與檢驗秤為西泰克ＰＬＡＣ－1型，流量稱為科豐ＸＫ3201Ｐ01型。配料稱通過設(shè)定的目標(biāo)量、提前量、慢進(jìn)量進(jìn)行1＃～6＃物料的配料工作并檢查配好的物料是否合格；檢驗稱是為了防止在物料的傳輸工程中有物料的損失從而對物料進(jìn)行又一次的檢測；流量稱接受來自PLC的流量PID整定數(shù)據(jù)進(jìn)行流量控制。在每個料斗的底部有兩個應(yīng)變力式重力傳感器，將輸出信號傳入稱重配料控制儀表，稱重儀表計算兩個傳感器數(shù)值的平均值并作為實際數(shù)值，配料控制儀表還具有100／ｓ的高速Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換處理，對于瞬間的重量變化能迅速反應(yīng)。該稱重儀表具有1／1000ｋｇ的測量精度。2．4系統(tǒng)的通訊方式的實現(xiàn)整個通訊系統(tǒng)是以三菱Ｑ02ＨPLC為核心而建立起來的。Ｃ24是三菱Ｑ02ＨPLC的串行通訊模塊，有兩個通訊口，一個是ＲＳ232，另一個是ＲＳ485／422，其中ＲＳ232口通過ＲＳ232／ＲＳ485轉(zhuǎn)換器與9臺稱重配料控制儀表進(jìn)行自由口通訊，ＲＳ485／422口連接兩臺Pro-face觸摸屏，兩臺觸摸屏的站地址分別為0和2；三菱Ｑ02ＨPLC通過ＱＪ71網(wǎng)絡(luò)模塊與工控機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，作為ＭＥＬＳＥＣＮＥＴ／Ｈ網(wǎng)絡(luò)（整個工廠所采用的網(wǎng)絡(luò)通訊方式）的一部分，它們之間通過光纖電纜能夠以10Ｍｂｐｓ的速度進(jìn)行通訊；ＱＪ61是ＣＣ－Ｌｉｎｋ系統(tǒng)主／本地模塊，它與遠(yuǎn)程I/O模塊以ＣＣ－Ｌｉｎｋ的通訊方式進(jìn)行連接，其通訊速率為152．5Ｍｂｐｓ，這兩個模塊上分別要進(jìn)行主站和從站的站號設(shè)定，Ｑ61作為主站地址為0，遠(yuǎn)程I/O模塊作為從站地址為1。

3PLC控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計

根據(jù)前面介紹的控制原理及主要控制功能設(shè)計的要求，可在ＧＸ－ＤＥＶＥＬＯＰＥＲ的軟件平臺上設(shè)計PLC的控制程序，整個程序可分為初始化、主程序、通訊讀程序、通訊寫程序、PID控制五個部分。其中主程序和通訊讀程序是循環(huán)掃描進(jìn)行的，通訊寫程序為條件執(zhí)行的，只有當(dāng)要對稱重配料控制儀表設(shè)定數(shù)據(jù)時才執(zhí)行。PID控制程序是定時中斷程序，中斷時間為50ｍｓ，與PID的采樣時間相同。PLC與九臺稱重儀表通過自由口進(jìn)行通訊。在通訊讀程序中PLC實時的讀儀表的數(shù)據(jù)，PLC發(fā)送的報文格式為“起始字節(jié)站號數(shù)據(jù)校驗碼”，稱重儀表根據(jù)接收到的信息返回相應(yīng)的數(shù)據(jù)。讀程序按1～9臺儀表的順序循環(huán)讀儀表的數(shù)據(jù)，每個儀表的通訊等待時間為0．5ｓ，及若當(dāng)PLC發(fā)送讀某個儀表的數(shù)據(jù)后，在0．5ｓ后稱重配料控制儀表沒有返回數(shù)據(jù)就進(jìn)行下一個儀表的通訊。通訊寫程序是把觸摸屏設(shè)定的數(shù)據(jù)寫入到稱重儀表中，由于稱重儀表是ＲＳ485接口，為半雙工通訊方式，所以在進(jìn)行通訊寫程序時要先暫時終止通訊讀程序，在寫入完成后再次開啟通訊讀程序。

4結(jié)束語

稱重配料控制儀表應(yīng)用比較廣泛，采用了可編程控制技術(shù)，使系統(tǒng)的可靠性和精度大大提高，實現(xiàn)了自動控制。Pro-face觸摸屏提供了良好的人機(jī)界面并具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理功能，為稱重配料控制儀表安全、可靠、方便的控制與監(jiān)視提供了保障；工控機(jī)將整個工廠的控制和管理集成在一起。本系統(tǒng)自投入運行以來，運行狀態(tài)良好，自動化水平達(dá)到國內(nèi)同行業(yè)的領(lǐng)先水平，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

參考文獻(xiàn)［1］何瑞，賈磊．基于PLC控制的自動配料儀表研究與應(yīng)用［Ｊ］．微計算機(jī)信息，2007（4）：86－87［2］三菱Ｑ系列PLC用戶手冊［Ｋ］［收稿日期：2008．7．14］

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