基于PLC的物料風(fēng)送系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置設(shè)計(jì)

王鑫　叢鑠灃　　趙俊銘　張杰

摘? 要：當(dāng)前工業(yè)上對風(fēng)送系統(tǒng)給裝置有著極高的要求。這主要體現(xiàn)在兩點(diǎn)上：一是裝置控制方式的改善;二是風(fēng)送設(shè)備自控系統(tǒng)的高標(biāo)準(zhǔn)。該文在現(xiàn)有物料風(fēng)送系統(tǒng)的基礎(chǔ)上提出了一種基于PLC的適用于實(shí)驗(yàn)室的物料風(fēng)送系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，并介紹了風(fēng)送系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)步驟及可以實(shí)現(xiàn)的功能，描述了該系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)與控制程序設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：風(fēng)送系統(tǒng)? PLC? 實(shí)驗(yàn)裝置

中圖分類號：TP183 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2019）08（a）-0074-02

風(fēng)送，也叫作氣力輸送，它是借助于氣體的流動(dòng)所產(chǎn)生的推動(dòng)力帶走物料并將物料輸送到指定位置的一種較為先進(jìn)的送料方式，與傳統(tǒng)的傳動(dòng)帶物料輸送方式相比，風(fēng)力輸送系統(tǒng)能耗低、結(jié)構(gòu)緊湊，可以實(shí)現(xiàn)物料的垂直輸送。

1? 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

風(fēng)送系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

風(fēng)送系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置采用S7-300系列PLC控制，風(fēng)送系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置工作流程如下。

（1）將第一種物料手動(dòng)添加至混合料罐D(zhuǎn)，閉合按鈕I0.0，物料輸送至存料罐B中，送料完成后斷開I0.0，送料過程結(jié)束;將第二種物料手動(dòng)添加至混合料罐D(zhuǎn)，閉合按鈕I0.1，物料輸送至存料罐C中，送料完成后斷開I0.1，送料過程結(jié)束。

（2）在上位機(jī)中輸入每種物料的重量和混合比，閉合按鈕I0.2，物料混合程序開始啟動(dòng)。如需確定物料混合程度是否達(dá)到設(shè)定值，可以斷開I0.2暫停物料混合，并按下按鈕I0.3開啟排料程序，如果混合物料符合理想的混合比，則混合物料可直接派出;如果混合物料的混合比不合格，則斷開I0.3停止排料，閉合I0.2物料繼續(xù)混合。

混合物料的最終混合比可以從稱重傳感器采集，并在上位機(jī)中顯示。

2? 風(fēng)速與物料沉降速度計(jì)算

當(dāng)顆粒狀物料受到輸送氣流的作用時(shí)，若輸送氣流的速度Va大于顆粒的沉降速度Vb，即可吹動(dòng)物料，但是由于物料在風(fēng)送的過程中存在著摩擦、碰撞或粘附作用，以及輸送管中氣流速度的分布不均勻，因此選擇氣流速度時(shí)要大于沉降速度的幾倍，甚至幾十倍。

一般來說，確定輸送氣流速度Va需確定物料的沉降速度，再根據(jù)管路的配置情況以及混合比的大小選取氣流速度經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，并參考已有的設(shè)計(jì)實(shí)例確定合適的氣流速度。

設(shè)空氣的重量Ta[kg/m3]，輸送物料所需的空氣量Qa[m3/min]，則輸送空氣量Qa的計(jì)算如公式1所示。

Qa=Wa÷Ta=Ws÷（μs×Ta）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

通過計(jì)算，可以從式（1）中得出輸送空氣量，但是要考慮混合比、物料的性質(zhì)、輸送方式、輸料管的內(nèi)徑、長度和彎頭的數(shù)目等相關(guān)參數(shù)的選取。因此在選用混合比例的數(shù)值時(shí)，應(yīng)該注意負(fù)壓式（吸送）和正壓式（壓送）風(fēng)送方式的區(qū)別。

3? 風(fēng)送系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)控制程序流程圖如圖2所示。

3.1 填料程序

當(dāng)?shù)谝环N物料手動(dòng)添加完畢后，開啟填料程序，鼓風(fēng)機(jī)運(yùn)行并向工程管道內(nèi)送風(fēng)。當(dāng)?shù)谝环N物料通過風(fēng)力輸送到進(jìn)料箱B后，可控制相應(yīng)的閥門控制物料走向。

送料開關(guān)A閉合，PLC打開閥門A，閥門B、閥門C、閥門D、閥門E、閥門F、閥門G、閥門H和閥門I全部關(guān)閉，鼓風(fēng)機(jī)開啟。為了防止物料被反吹進(jìn)入混合物料箱D，利用一個(gè)周期為20s的方波來控制閥門F和閥門G的開合，控制閥門F和閥門G不在同一時(shí)刻開啟。

送料開關(guān)閉合，PLC打開閥門C和閥門E，閥門A、閥門B、閥門D、閥門F、閥門G、閥門H和閥門I全部關(guān)閉，鼓風(fēng)機(jī)開啟。為了防止物料被反吹進(jìn)入混合物料箱D，利用一個(gè)周期為20s的方波來控制閥門F和閥門G的開合，控制閥門F和閥門G不在同一時(shí)刻開啟。

3.2 稱重采集程序

物料的稱重通過S7-300PLC的量程轉(zhuǎn)換功能塊FC105，將采集到的工程值轉(zhuǎn)換為實(shí)際重量，并與設(shè)定的重量上限值和下限值進(jìn)行比較。當(dāng)物料重量低于上限值時(shí)，出料口關(guān)閉;當(dāng)物料重量高于下限值時(shí)，出料口閥門開啟。

送料開關(guān)C閉合，PLC打開閥門H和閥門I，閥門A，閥門B、閥門C、閥門D、閥門E、閥門F、閥門G、閥門H全部關(guān)閉，物料罐B開始下料，由稱重傳感器采集物料箱B的重量變化。

當(dāng)一次下料量未達(dá)到要求時(shí)，需進(jìn)行多次下料，進(jìn)而調(diào)整物料混合比。

4? 結(jié)語

該文所提出的粉粒狀物料風(fēng)送系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置通過風(fēng)力輸送的方式，實(shí)現(xiàn)對物料的稱重、混合和輸送，與傳統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)的送料方式相比，具有能耗低、結(jié)構(gòu)緊湊、經(jīng)濟(jì)性好的特點(diǎn)，完成了粉粒狀物料風(fēng)力輸送的自動(dòng)化設(shè)計(jì)。

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