基于PLC 自動控制的多倉位均衡分料系統(tǒng)

尤蘇北

（南京農(nóng)牧機械廠，江蘇南京 211164）

隨著各行各業(yè)的機械化水平普遍提高，種子加工機械設備也迎來了新的發(fā)展機遇。計量包裝工段是種子加工成套設備中成品輸出的一個重要環(huán)節(jié)，根據(jù)成品種子的包裝規(guī)格不同以及各種規(guī)格產(chǎn)能的要求，通常需要配置多臺相同或不同型號的計量包裝設備，每臺包裝設備上方都必須配置物料儲倉以保證計量包裝任務的持續(xù)進行，那么保證多個物料儲倉的持續(xù)均衡供料就顯得尤其重要。當暫存?zhèn)}數(shù)量為2～3 個時，前方來料的均勻分配相對簡單些，當暫存?zhèn)}數(shù)量多于3 個時，就會比較復雜。

隨著自動化控制的快速發(fā)展，PLC 與觸摸屏在工業(yè)控制中得到了越來越廣泛的應用。PLC 即可編程邏輯控制器，是集邏輯運算、順序控制、通信、編程、診斷等功能于一體的自動控制裝置。觸摸屏是觸摸開關和顯示器融為一體的可操控終端，是新一代人機界面產(chǎn)品，具有強大的顯示及控制功能，可以結合PLC 對生產(chǎn)現(xiàn)場、設備進行實時監(jiān)控及狀態(tài)顯示，同時可對設備進行遠程操作，人機交互友好，可靠性高。以5 個倉位為例，通過人機界面及PLC 自動控制的方式實現(xiàn)多倉位均衡分料。

1 系統(tǒng)構成

1.1 設備組成5 倉分料系統(tǒng)主要由前端暫存?zhèn)}、輸送及提升設備、分料小車及輸送機、接收物料的工作倉（5 組）及自動控制相關硬件等組成。

1.2 工藝流程工藝流程示意圖見圖1。

圖1 工藝流程圖

1.3 工作原理經(jīng)過精選后的種子由暫存?zhèn)}流出，經(jīng)振動輸送機輸送至提升機進料口，經(jīng)提升送入頂部緩沖料倉，在料倉出口的閘門控制下，再進入分料輸送機，由輸送機上的分料小車按照設定分別送入各工作倉位上的接料口，完成分料工作。

2 功能實現(xiàn)

在包裝過程中，要實現(xiàn)5 個物料儲倉的持續(xù)均衡供料，分料輸送機向各工作倉供料時既要保證料倉不能倉滿溢出，又要保證料倉不能缺料，同時不能出現(xiàn)漏投料或誤投料行為。通過PLC 自動控制系統(tǒng)可以輕松實現(xiàn)多倉位均衡分料。

2.1 控制系統(tǒng)構成自動控制系統(tǒng)由人機交互界面（HMI 觸摸屏）、PLC 控制模塊、傳感器、氣動（電動）執(zhí)行機構等組成，是整個控制系統(tǒng)的核心部件。PLC 采用信捷XD3-32R-E 主機加掛XD-E16X 輸入模塊，觸摸屏采用信捷TG765S-MT 型7 寸屏，PLC 與觸摸屏采用RS232 通訊方式連接。通過采集各傳感器的信號，并經(jīng)過邏輯分析輸出控制信號，驅(qū)動相關執(zhí)行機構動作，控制靈活可靠，操作簡單直觀（圖2）。

圖2 工作界面

2.2 自動投料功能自動投料功能設計了滿倉循環(huán)及定時循環(huán)兩種運行模式。

2.2.1 滿倉循環(huán)該模式下運行時，進料將在選定的倉位中從分料小車當前所在的倉位開始，按照倉位號順序進行，以滿倉（上料位觸發(fā)）為轉(zhuǎn)換倉位的條件。如5 號倉全用并且分料小車當前位于2 號倉位時，一鍵啟動后，首先在當前倉位（2 號）進料，滿倉后，關閉閘門，等皮帶上的物料卸完后分料小車跑到3 號倉進料，滿倉后，關閉閘門，等皮帶上的物料卸完后分料小車再跑到4 號倉進料，如此2-3-4-5-1-2 循環(huán)往復（圖3）。

圖3 滿倉循環(huán)模式控制框圖

2.2.2 定時循環(huán)該模式下運行時，進料將在選定的倉位中從分料小車當前所在的倉位開始，按照倉位號順序進行，以設定的時間t1 到達為轉(zhuǎn)換倉位的條件。如只用2、3、5 號倉并且分料小車當前位于2 號倉位時，一鍵啟動后，首先在當前倉位（2號）進料，設定的時間到達后，關閉閘門，等皮帶上的物料卸完后分料小車跑到3 號倉進料，設定的時間到達后，關閉閘門，等皮帶上的物料卸完后分料小車再跑到5 號倉進料，如此2-3-5-2 循環(huán)往復（圖4）。

圖4 定時循環(huán)模式控制框圖

2.3 手動投料功能無論前述哪一種模式運行之中，其間如果有某一個或幾個倉缺料（下料位觸發(fā)），再或者某一個倉位有手投需要時，將會在滿足單倉最少進料時長的條件下立即關閉閘門，中斷正在進行的循環(huán)，分料小車將在閘門關閉到位并等皮帶上的物料卸完后立即前往少料或手投倉位進料，直到該倉下料位恢復后再進料一段時間t2（t2 可設置，手投時直到手投解除或該倉滿倉）后才會離開并繼續(xù)原來的循環(huán)。多個倉位同時少料時，仍然按照少料的倉位號順序進行，直到所有少料倉下料位全部恢復后才會離開并繼續(xù)原來的循環(huán)。手動投料及缺料控制框圖見圖5。

圖5 手投及缺料控制框圖

2.4 倉位管理功能在開始包裝時或在包裝過程中，可通過選擇倉位功能任意定義需要供料的倉位組合，做到不包裝的機臺對應的倉位不供料。

系統(tǒng)設備正常運行時會有動畫實時顯示各設備運行狀態(tài)，分料小車只有運行到某個倉位或固定在某個倉位時才會顯示，以明確分料小車目前在哪個倉位上，否則沒有顯示，如果小車不在運行中也不在某個倉位顯示時，屏幕上方會出現(xiàn)復位按鈕，此時須按下該按鈕使小車復位（回到較近的倉位）。

2.5 參數(shù)設置功能參數(shù)設置部分包括關閘等待時間、進料相關時間、故障相關時間及下料位管理等部分。

2.6 故障信息查詢功能通過按鈕選項對歷史信息進行查詢，可查看各個故障發(fā)生的時間及事件信息。運行中出現(xiàn)故障時會彈出報警信息窗口或觸發(fā)聲光報警，嚴重時可能引起相關設備停止運行，可根據(jù)事件信息確定故障來源。

3 結語

該系統(tǒng)采用人機交互界面（HMI）及PLC 自動控制整個分料過程，可視化操作，人機界面友好，用戶可根據(jù)使用需求選擇運行模式，設定相應任務參數(shù)，系統(tǒng)即可按設定的運行模式，從進料開始自動完成物料的均衡分配供給，實現(xiàn)個性化供料。本系統(tǒng)高度自動化、智能化，能確保整個自動送投料過程連續(xù)穩(wěn)定、安全可靠，可在種子加工成套設備中廣泛應用。