自動(dòng)配料生產(chǎn)線PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

黃躍娟 牛敬業(yè) 常新

【摘 要】本文采用的是德國(guó)SIEMENS公司S7-300系列的可編程序控制器PLC和西門子的組態(tài)軟件WINCC在配料摻混控制系統(tǒng)中的應(yīng)用和研究，運(yùn)用與之相配的STEP-7編程軟件，來(lái)進(jìn)行控制程序的設(shè)計(jì)。采用西門子的組態(tài)軟件WINCC對(duì)上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)管控制，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。通過S7-300可編程控制器PLC和西門子的組態(tài)軟件WINCC的有效結(jié)合使自動(dòng)配料摻混系統(tǒng)大幅度提高工作效率及精準(zhǔn)度。

【關(guān)鍵詞】配料摻混;PLC;生產(chǎn)線

1、引言

自動(dòng)配料摻混行業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)的不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)，物料的摻混可以改通過不同的配方、改變物料的種類、添加不同的輔料以及顏色來(lái)形成不同的產(chǎn)品。通過改變物料的質(zhì)量的比例或者成分形成新的產(chǎn)品是摻混系統(tǒng)核心功能與主要應(yīng)用，而在如今自動(dòng)化生產(chǎn)被廣泛應(yīng)用，其體現(xiàn)的效果顯著、功能強(qiáng)大、管理方便等諸多優(yōu)點(diǎn)也被大家認(rèn)可。在自動(dòng)配料摻混過程里，一定不能缺失一個(gè)重要的可編程控制器，可編程控制器就是摻混的心臟就像人類一樣缺少了肢體的某一部分還是可以繼續(xù)存活可是沒有心臟就永遠(yuǎn)停止任何活動(dòng)了，可編程控制器就是自動(dòng)配料摻混的心臟不可或缺的。隨著最新的可編程控制器完美升級(jí)以及自身蛻變?cè)黾拥母黜?xiàng)功能，自動(dòng)配料摻混的需求就越來(lái)越多，因?yàn)橐粋€(gè)好的科技會(huì)被人們爭(zhēng)先恐后的搶奪，新一代的可編程邏輯控制器除了基本的邏輯處理功能以外，近年來(lái)可編程控制器PLC的功能愈加強(qiáng)大，從而使PLC滲透到了生產(chǎn)各各環(huán)節(jié)領(lǐng)域中。加上可編程控制器PLC通信能力的增強(qiáng)壯大，使用PLC各種設(shè)備通信更加方便也使得控制的方式更加的多樣性以及靈活性。

2、方案設(shè)計(jì)

本次自動(dòng)配料摻混系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用德國(guó)SIEMENS公司的S7-300型的可編程控制PLC，其良好的工作性能以及超高的可靠性還有簡(jiǎn)單操作和豐富的指令集，讓人們可以更易于掌握以及更加方便快捷的操作，內(nèi)置集成功能強(qiáng)大讓它可以實(shí)現(xiàn)更多的復(fù)雜性功能，良好的通訊能力讓它對(duì)外的兼容性更加完善，模塊的擴(kuò)展模塊在更換以及使用中能更加靈活、方便、精準(zhǔn)。自動(dòng)配料摻混將完成2種肥料的自動(dòng)配比摻混控制?？刂品绞綖橹鲝谋壤刂品绞?。可編程控制器PLC需要完成兩種肥料的下送肥料量重量的檢測(cè)、自動(dòng)配料摻混設(shè)備的啟動(dòng)和停止、肥料的下送料量的控制。組態(tài)操作界面WINCC能顯示設(shè)備的運(yùn)行、停止、急停。上位機(jī)操作界面要求顯示每物料的下料設(shè)定值、實(shí)際值，通過上位機(jī)界面啟動(dòng)、停止、緊急停止按鈕實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的開啟停止。

3、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

主電路設(shè)計(jì)圖，其中接觸器KM1控制著摻混系統(tǒng)的攪拌電機(jī)，KA1～KA5控制著電磁閥YA1為A肥料的進(jìn)肥料倉(cāng)的出肥料開關(guān)控制、YA2為B肥料的進(jìn)肥料倉(cāng)的出肥料開關(guān)控、YA3為A肥料的稱重肥料倉(cāng)的出肥料開關(guān)控制、YA4為B肥料的稱重肥料倉(cāng)的出肥料開關(guān)控制、YA5為攪拌倉(cāng)的出肥料開關(guān)控制。

控制電路設(shè)計(jì)，6ES7321-1BHO2-0AA0DI模塊用0.0、0.1、0.2三個(gè)管道，對(duì)應(yīng)相接著SB1、SB2、SB3三個(gè)開關(guān)，三個(gè)開關(guān)分別為啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、以及緊急停止按鈕。6ES7331-7KF02-0AB0模塊有兩個(gè)模擬量輸入通道，信號(hào)輸入為4～20mA，信號(hào)由稱重變送器接入分別是A秤和B秤的實(shí)時(shí)重量，在由6ES7331-7KF02-0AB0模塊轉(zhuǎn)換為PLC能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)及0～27648，0～27648對(duì)應(yīng)輸入信號(hào)的4～20mA也對(duì)應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)量程上下限。322-1BH01-0AB0DO模塊，用了Q4.0、Q4.1、Q4.2、Q4.3、Q4.4、Q4.5六個(gè)輸出管道，分別接了KA1、KA2、KA3、KA4、KA5五個(gè)中間繼電器和一個(gè)KM1接觸器，其中KA1為A肥料的進(jìn)料倉(cāng)的出肥料開關(guān)控制中間繼電器、KA2為B肥料的進(jìn)料倉(cāng)的出肥料開關(guān)控制中間繼電器、KA3為A肥料稱重肥料倉(cāng)的出肥料開關(guān)控制中間繼電器中間繼電器、KA4為B肥料稱重肥料倉(cāng)的出肥料開關(guān)控制中間繼電器、KA5為攪拌倉(cāng)的出肥料開關(guān)控制中間繼電器。KM1為攪拌倉(cāng)攪拌的電機(jī)的接觸器中間繼電器。

4、系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)程序的I/0分配，其中SBI，SB2，SB3分別代表系統(tǒng)運(yùn)行的啟動(dòng)開關(guān)，停止開關(guān)，緊急停止開關(guān)，分配的輸入點(diǎn)為I0.0，I0.1，I0.2。KA1，KA2，KA3，KA4，KA5分別為A加料電磁閥繼電器，B加料電磁閥繼電器，A出料電磁閥繼電器，B出料電磁閥繼電器，混合放料電磁閥繼電器，分配的輸出點(diǎn)為Q4.0，Q4.1，Q4.2，Q4.3，Q4.4，KM1則為攪拌電機(jī)接觸器，分配輸出點(diǎn)為Q4.5。

5、結(jié)論

本次自動(dòng)配料摻混系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中采用德國(guó)SIEMENS公司的S7-300型的可編程控制PLC，其良好的工作性能以及超高的可靠性，還有簡(jiǎn)單操作和豐富的指令集，可以對(duì)它進(jìn)行擴(kuò)展，如只需增加I/O接口模塊就可擴(kuò)展原料系統(tǒng)的輸送控制;也可以與下料控制系統(tǒng)連接，只需增加通信模塊就可實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信，從而實(shí)現(xiàn)操控整個(gè)系統(tǒng)的操作管理。在設(shè)計(jì)中自動(dòng)配料摻混將完成2種肥料的自動(dòng)配比摻混控制，控制方式為比例控制方式可編程控制器PLC的下料量以及重量的采集、所以就必須有稱重傳感器，我本次設(shè)計(jì)的稱重傳感器運(yùn)用兩個(gè)，因?yàn)槭莾煞N肥料的摻混所以是兩個(gè)稱重傳感器分別來(lái)稱檢測(cè)A和B兩肥料，組態(tài)選用的WINCC是一個(gè)在MicrosoftWindows2000和WindowsXP下使用的強(qiáng)大的HMI系統(tǒng)集成了SCADA、組態(tài)、腳本（Script）語(yǔ)言和OPC等先進(jìn)技術(shù)。自動(dòng)化過程（AS）保持對(duì)過程的實(shí)際控制。界面WINCC則能顯示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和操控，上位機(jī)操作界面要求顯示每肥料的給料設(shè)定值、以及實(shí)際值，通過上位機(jī)來(lái)控制操界面啟動(dòng)、停止、緊急停止按鈕實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的開啟停止，這樣自動(dòng)配料摻混系統(tǒng)就運(yùn)行完畢。

參考文獻(xiàn)：

[1]王兆義.可編程序控制器教程[M].第三版.機(jī)械工業(yè)出版社，2014

[2]向曉漢.西門子PLC工業(yè)通信教程[M].第四版.化學(xué)工業(yè)出版社，2013

（作者單位：哈爾濱華德學(xué)院 機(jī)器人工程學(xué)院）