PLC在配料生產線上的應用

四川職業技術學院 劉 帥

自動配料系統是一個針對各種不同類型的物料（固體或液體）進行輸送、配比、加熱、混合以及成品包裝等全生產過程的自動化生產線。廣泛應用于化工、冶金、建材、食品、飼料加工等行業。

由于在工業生產中，經常遇到多種配比控制情況。在手動狀態下，需要根據生產情況計算出各物料的配比，再根據配比分別計算出各物料的理想下料量，對各臺設備分別設定，從而滿足配比的要求。當生產情況發生變化時，需要改變下料量，則需要再次分別計算各物料的設定值，再次分別設定。這種人工操作方式計算，操作時間長，且容易出錯，給生產帶來許多不良因素。

而采用PLC控制方式以及新穎的變頻調速喂料機構，配合配料控制軟件包，實現物料傳送、配比控制、配方設計、生產數據管理等功能，并可以通過網絡實現多個配料系統的集合控制[1]。

1.生產配料控制系統的設計

基于工業生產需求，利用PLC完成生產配料系統過程的自動控制，并采用MCGS組態軟件進行組態仿真與監控。

1.1 設計任務與總體方案的確定

1.1.1 設計要求

使用西門子公司的S7-200 PLC及MCGS組態軟件，設計滿足控制要求的自動配料控制系統。并完成以下任務：

1)主電路設計，并畫出接線示意圖。

2)分配I/O地址，列出分配表。

3)設計系統控制的程序框圖。

4)根據程序框圖設計該系統的控制梯形圖。

5)上機調試通過。

6)利用MCGS組態軟件對該系統進行模擬運行。

表1 l/O地址分配

圖1 生產配料控制系統原理圖

圖2 系統硬件連線圖

圖3 程序流程圖

1.1.2 控制要求

本設計自動配料系統的組成如下：

1)本自動配料系統能夠完成2種物料的自動配料控制。

2)基于PLC控制，實現各種物料的下料，喂料電機的控制以及物料下料量的精確控制。

3)應用MCGS組態軟件，對此操作系統進行生產過程監控，實時數據、歷史數據查詢以及電機故障的報警和報表查詢。

圖4 監控系統總貌圖

1.2 生產配料系統控制原理

根據以上控制要求設計如圖1所示的配料系統控制原理圖，本設計以PC機為上位機。當按下啟動按鈕后，PLC根據輸入命令，發出相應的輸出信號控制各功能電機動作，從而完成配料線控制要求。

1.3 生產配料系統硬件設計

1.3.1 系統硬件連線圖

本設計以開關按鈕的開閉作為輸入信號，經CPU計算處理后送出輸出信號，控制功能電機及電磁閥動作。外圍硬件連接圖如圖2所示。

1.3.2 系統I/O地址分配

本設計I/O地址具體分配表如表1所示。

根據設計需求分配I/O點，由表1可知本設計共有12個輸入點和12個輸出點，為滿足設計要求故選擇24輸入/16輸出的S7-200 CPU226型號的PLC。

2.PLC程序設計

此設計的主要思路是使用起保停電路的順序控制梯形圖設計方法，先根據系統控制要求和工藝流程設計出程序流程圖，再根據程序流程圖設計系統順序功能圖，最后根據順序功能圖設計出梯形圖，其中梯形圖使用起保停電路[2]。

系統流程圖設計。程序流程圖可謂是整個設計的縮影，可以直觀的看出本設計控制的實現過程，是PLC和組態軟件設計的靈魂。在實際操作中，開展設計之前只有明確設計目標才能夠根據工藝流程畫出對應的程序流程圖，從而根據此程序流程圖分幾步設計出順序流程圖。由于本設計采用的是使用起保停電路的順序控制梯形圖設計方法，所以更加體現了程序流程框圖設計的重要性。本設計程序流程框圖如圖3所示。

3.監控軟件設計

為了實現數據和工藝流程的“可視化”，本設計采用MCGS組態軟件開發監控系統，實現對生產配料系統的監控管理[3]，監控系統總貌圖見圖4。

4.結束語

配料控制系統應用比較廣泛，采用了可編程邏輯控制器，使整個控制系統的可靠性和精度大大提高，實現了自動控制。同時由于PLC擴展容易，可以對它進行擴展，如只需增加I/O接口模塊就可以擴展原料系統的輸送控制，增加通信模塊就可實現與上位機的通信，從而實現整個系統的計算機管理。

本設計采用工業生產中廣泛應用的S7-200 PLC，用來實現設計要求的自動配料生產流程，并且用MCGS開發監控組態軟件實現對該系統的實時監控和管理，完成系統運行時的數據采集、實時和歷史數據處理、安全報警機制、動畫顯示以及報表輸出等日常性監控事務。本系統結合了PLC及組態軟件的優點于一身，可靠性高，抗干擾能力強，用戶使用簡單方便，并且滿足了精細化工生產的要求，保證了生產配料線的自動化和配料精度的準確性[4]。

[1]張本舉.自動配料系統的設計[J].中國鋁業中州分公司計控室,2000.

[2]廖常初.PLC編程及應用[M].北京:機械工業出版社,2007.

[3]MCGS用戶指南.北京昆侖通態自動化軟件科技有限公司,2006,5-10.

[4]馬國華.監控組態軟件及應用[M].北京:清華大學出版社,2001:23-70.