基于PLC的液體原料自動配比系統設計

陳博涵 陳金秋 郁晨陽

摘要：本文基于PLC控制系統，闡述了液體原料自動配比系統的設計要求，根據液體原料混合工藝和PLC技術要求，確定液體原料自動配比系統方案、配比系統計量方式以及選擇、安裝體積流量計，實現PLC液體原料自動配比系統的穩定運行。

關鍵詞：PLC;液體原料;自動配比;系統設計

0引言

在食品、化工以及制藥等加工行業，液體原料混合是加工企業常規的工藝流程。在多種液體原料混合過程中，為避免生產殘次品，節約生產原料，需要嚴格控制液體原料的溫度、流量、壓力等技術參數，因此生產過程中對混合液體原料的要求較高。根據液體原料的實際特點，基于PLC控制系統構建一個高效的閉環控制系統，實現液體原料混合及監控的自動化，達到液體原料配比系統的自動化[1]。

1液體原料自動配比系統的設計要求

液體原料自動配比系統的設計應滿足生產過程對液體原料自動配比的工藝要求，按加工企業生產配方控制液體原料自動配比過程。為了提高企業生產產品質量和生產效率，保證企業的經濟效益，需要系統具備精良的生產工藝、較高的控制精度及穩定可靠的控制系統。

1.1 生產工藝及技術要求

根據客戶和產品配方要求，提升液體原料配比精度，實現按配方自動混合各種液體原料。該系統需要嚴格控制液體原料體積的準確度，生產工藝偏差應≤3‰，精良的生產工藝，以實現系統的穩定性和可靠性;同時操作界面簡單美觀易于操作，保證生產過程中的自動化要求，發現故障時系統可立即發出警報，便于及時處理并排除故障。液體原料自動配比系統需要構建合理的工藝流程、方便操作同時有效降低生產成本[2]。

1.2液體原料自動配比系統設計方案

液體原料自動配比系統設計的重要內容是系統方案的選擇和規劃，尤其要保證設計方案的可靠性。該系統基于PLC控制技術實現液體原料的自動配比，可滿足多樣性的網絡、設備和生產工位的連接需求[3]。

液體原料自動配比系統設計方案的控制策略要求網絡連接速度較高。PLC通過現場總線加入，降低系統施工總量。PLC液體原料自動配比系統投入成本較低，在方案設計上如果選擇PPI溝通協議，那它的通訊速率較低，而且交換訊息數量相對較小。根據產品生產的實際要求，綜合考慮生產過程的關鍵控制點和成本因素，本系統采用PLC組網方案效果更好。本系統采用觸摸屏一體機，通過PLC和相應的擴展模塊進行自動化控制（如圖1所示），現場和控制室的位置設計合理，且通訊速率較高，系統控制精度可以滿足生產過程的液體原料配比自動化控制要求。

2液體原料自動配比系統計量方式

2.1 液體原料自動配比系統計量方式的選擇

液體原料自動配比系統計量方式的選擇是在系統設計過程中十分關鍵，如果選擇的計量方式不合理將會影響整個系統的應用效果。不間斷的計量方式主要分為動態方式和靜態方式兩種。當生產過程中對連續性要求較高，且中間不允許停止配料時，采用動態計量方式;當無連續性要求、可以間隔一段時間的生產場合或者對生產持續性沒有提出明確要求時，可采用靜態方式。目前產品計量途徑分成兩種，依據產品體積或者依照產品重量，液體計量方式通常采用體積方式，系統計量方式為液體原料的體積。

體積流量計信號的輸出和體積流量計管路中的液體平均流速相關，通過輸出信號檢測、監控液體原料的物理量。液體原料自動配比系統轉化途徑采用最常見的電阻應變片式。當電阻值發生變化時，彈性元件上的應變片發生相應變形，以更改電阻值。根據系統監測的電路、電阻值變化，輸出比例對應的電壓信號。系統液體計量方式以液體體積為基礎，PLC液體原料自動配比系統采用體積配比法，即液體原料自動配比按體積配比，通過監測液體原料通過計量傳感器的體積進行液體原料配比控制，完成自動配比任務。系統采用該計量方法可顯著提高液體原料配比的準確度，可以滿足生產需求。綜上所述，在此案例中采用靜態方式體積計量的配比方法。

2.2體積流量計的選型和安裝

體積流量計的類型應根據液體原料的性能、生產條件、產品價格等因素綜合考慮選型。經過調查實踐，在系統的流量計采用體積式的LCB型橢圓齒輪流量計，其低價位高精確度的特性在生產中廣泛應用。在該流量計里面增設1個霍爾元件，利用流量計里面的5個小磁鐵接收霍爾元件發出脈沖信號，PLC接收到磁鐵輸出的霍爾元件脈沖信號，完成液體原料體積精確測量的任務。但當溫度發生變化時，液體原料的密度值也會發生變化，影響質量計量，因此系統需要在一定的溫度下進行工作。在液體原料進入攪拌罐前，應設計一個保持恒定溫度的小型罐解決溫度的影響。當溫度變化時體積變化微小的液體原料，不必設計恒溫設備。

3結語

基于PLC的液體原料自動配比系統的設計方案穩定可靠，可以滿足自動配料和生產目的。該系統通過PLC技術控制、操作液體原料自動配比系統，采用靜態方式、體積計量的配比方法，根據液體原料配方設計自動化配料操作系統。實驗證明基于PLC的液體原料自動配比系統運行安全，具有較高的應用價值，值得在生產領域推廣。

參考文獻

[1]趙龍琦.液體原料自動配比控制系統研究[D].河北科技大學，2018.

[2]李嘉佳.配料車間自控系統的研究與應用[D].河北科技大學，2011.

[3]陰紅梅.配料過程中自控系統的設計[D].河北科技大學，2013.