0.导言
主动配料体系是精密化工厂生产工艺进程中一道十分重要的工序，配料工序质量对整个产品的质量无足轻重。主动配料操控进程是一个多输入、多输出体系，各条配料运送生产线严格地和谐操控，对料位、流量及时精确地进行监测和调理。体系由可编程操控器与电子皮带秤组成一个两级计算机操控网络，经过现场总线衔接现场仪器仪表、操控计算机、PLC、变频器等智能程度较高、处理速度快的设备。在主动配料生产工艺进程中，将主料与辅料按必定份额合作，由电子皮带秤完结对皮带运送机运送的物料进行计量。PLC首要承当对运送设备、秤量进程进行实时操控，并完结对体系毛病检测、显现及报警，一起向变频器输出信号调理皮带机转速的效果。
1.主动配料体系的构成
该主动配料体系由5台电子皮带秤配料线组成，编号分别为1#、2#、3# 、4#、5#、，其间1#～4#为一组，1#为主料秤，其他三台为辅料秤。当不需求增加辅料时，5#电子秤独自作业运送主料。体系具有恒流量和配比操控两种功用。关于恒流量操控时，电子皮带秤依据皮带上物料的多少主动调理皮带速度，以抵达所设定流量要求。以主秤(1#)体系工艺流程来剖析，工艺流程如图1所示。
主动配料体系加电后，皮带驱动电机开端旋转，微处理机依据当时操作操控电机转速。料斗中的物料落在落料区，经皮带运送抵达称重区，由电子皮带秤对皮带上的物料进行称重。称重传感器依据所受力的巨细输出一个电压信号，经变送器扩大，输出一个正比于物料分量的计量电平信号。该信号送至上位机的接口，经采样后并转换成一个流量信号，在上位机上显现当时流量值。一起将此流量信号送至PLC接口，与上位机设定的各种配料给定值进行比较，然后进行调理运算，其操控量送至变频器，以此来改动变频器的输出值，然后改动驱动电动机的转速。调整给定量，使之与设定值持平，完结主动配料进程。
图1：体系工艺流程
流量便是必定时刻内皮带上走过的物料量。电子皮带秤称量的是瞬时流量，上位机给出的是设定流量，二者在实时计量中有所差错。在流量实践操控中选用工业操控中运用最为广泛的PID调理，依据流量差错，运用份额、积分、微分计算出操控量进行操控，操控量输入和输出(差错)之间的联系在时域中可用公式表明如下：
公式中e(t)表明差错、操控器输入，u(t)是操控器的输出，kp为份额系数，Ti为积分时刻常数，Td为微分时刻常数。图2为体系流量PID闭环调理结构图。在生产进程进行主动调理时，以主料成分的流量计量为依据，依据生产工艺要求经过上位机设定出总流量及主、辅料配比参数，按配方份额掺杂其他辅料。流量计量操控是计量差错与变频调速的结合，具有结构简略、稳定性好、作业牢靠和调整便利等长处。
图2： 流量PID闭环调理
2.体系操控流程
当体系开端作业时，发动配料生产线。首要体系程序进行初始化，经过上位机或触摸屏设置配料配比，查看料斗有无物料。若无物料，向料斗送料，发动配料生产线，由电子皮带秤进行称重并实时计量，CPU计算得实时流量及累计流量。若设定流量与实践流量有差错，调理器依据体系操控要求比较设定值与实践流量的差错，经PID调理改动输出信号以操控变频器对运送电机的速度调理，然后完结恒流量操控。依据配比各辅料一起混合计量，并按配方工艺要求增加。体系主程序操控流程如图3。
图3： 体系主程序操控流程
3.PLC操控体系硬件设置
体系中主、辅料秤由可编程操控器(PLC)和上位机完结两级操控。现以1#～4#四台电子皮带秤的PLC操控剖析为例，每一电子皮带秤有一台皮带驱动电机，两个料位传感器，一个速度传感器，一个称重传感器，一台变频器，它们构成了被控目标。电动机的启、停由开关量操控，PLC数字量输出信号作为变频器的操控端输入信号，经变频器调制输出高频脉冲给皮带驱动电机。料位传感器检测料斗有无物料，速度传感器丈量电机的转速。体系需8个数字量输入信号，25个开关量输入信号和24个开关量输出信号，I/O点总数量为57。I/O点数量和类型如表1所示。
公司的SIMAT%&&&&&% S7-/300，归于模块化小型PLC体系，各种独自的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的体系。
依据体系被控目标的I/O点数以及工艺要求、扫描速度、自确诊功用等方面的考虑，选用SIEMENS公司S7-300系列PLC的CPU 315-2DP 。CPU 315-2DP是唯一带现场总线(PROFIBUS)SINEC L2-DP接口的CPU模板，具有48KB的RAM，80KB的装载存储器，可用存储卡扩大装载存储容量最大到512KB，最大可扩展1024点数字量或128个模拟量。依据计算出的I/O点数挑选一个直流32点和一个16点的SM321数字量输入模块和一个32点SM322继电器输出模块。
3.2变频器选型及其功用设定
三菱公司供给了FR-A540系列变频器与该公司的规范电机相匹配时的技术参数。选用三菱的规范电机，1#皮带机额外功率2.2KW，2～4#皮带机额外功率为0.4KW，额外电压380V，额外电流5A，转速1420r/ min，调速规模120～1200r/min。三菱FR-A540变频器自带有PID调理功用，依据主动配料体系生产工艺要求进行PID操控，需求检测设定的部分参数设定如下：
① Pr.1=50 Hz， Pr.2= 5 Hz，本体系Pr.18=120 Hz不变。
② Pr.19=9999，与电源电压相同
③ Pr.7=2s，加快时刻(7.5K以下出厂设定值5s，0～3600s/0～360s)
Pr.8=2s，减速时刻(7.5K以下出厂设定值5s，0～3600s/0～360s)
④ Pr.9 由电机额外值决议
⑤ Pr.14=0，适用恒转矩负载
⑥ Pr.79=3，外部/PU组合操作方法
⑦ Pr.183=8，完结RT开关=REX开关
⑧ Pr.128、Pr.129、Pr.130、Pr.131、Pr.132 、Pr.133、Pr.134依据现场PID调理具体要求来设定。
4.PLC操控体系软件设计
STEP 7是西门子的S7-300系列PLC所用的编程言语，它是一种可运转于通用微机中，在WINDOWS环境下进行编程的言语。经过STEP 7编程软件，不只能够十分便利地运用梯形图和句子表等方法进行离线编程，并经过转接电缆可直接送入PLC的内存中履行，并且在调试运转时，还可在线监督程序中各个输入输出或状况点的通断状况，乃至进行在线修正程序中变量的值，给调试作业也带来极大的便利。
STEP 7将用户程序分红不同的类型块。程序块分为两大类：体系块和用户块。用户块包含：OB=安排块，FB=功用块，FC=功用，DB=数据块。主程序能够放入“安排块”(OB)中，而子程序能够放入“功用块”(FB或FC)中。
在本体系中，PLC的首要使命是承受外部开关信号(按钮、继电器触点)和传感器发生的数字信号的输入，判别当时的体系状况以及输出信号去操控接触器、继电器、电磁阀等器材，以完结相应的操控使命。除此之外，另一个重要的使命便是承受工控机(上位机)的操控指令，以进行主动配料操控。
主动配料程序共有OB 1及FC1至FC6等7个“块”。OB1是主程序，经过6个“CALL”调用句子，顺次调用FC1至FC6等功用模块，抵达安排整个程序的意图。程序中6个功用块的使命分配如下所示：
FC l 担任体系开端运转以及运转方法的设定; FC2 担任对体系的中止;
FC3 担任计量泵和计量泵配比操控; FC4 担任毛病、事端处理操控;
FC5 担任对变频器的操控; FC6 担任指示灯的显现操控。
5.结束语
PLC替代了传统的机械传动及巨大的操控电器，完结了电气的主动化操控。经过对皮带电动机的变频调速，抵达节约能源和进步配料精度。
