1問題的提出
某化工企業的一套年產10萬t複合肥生產裝置，為防止生產出來的粒狀肥料在存儲運輸過程中出現結塊、粉化現象，粒狀肥料從滾筒篩出來之後，首先通過安裝有皮帶秤的皮帶輸送機計量瞬時粒狀肥料的質量，在此之後將其輸送至包裹機內。與此同時，將皮帶秤得到的質量信號傳送到PLC（可編程序控製器）。經過PLC中組態程序運算處理後，分別輸出4~20mA的電流信號控製螺旋輸送機和柱塞泵的變頻器的輸出頻率，進而實現精準撲粉、定量充注防結油的目的。皮帶秤自動撲粉注油係統示意圖如圖1所示。該企業複合肥生產裝置的實際運行環境雖然配備有收塵設備，但是仍然帶有一定的粉塵且易吸潮，這就造成皮帶輸送機的皮帶及其托輻積料、皮帶跑偏，進而影響皮帶秤計量的精準度，最終就造成撲入的防結粉、充注的防結油不是過多就是過少，使這兩類輔料出現過多消耗，或是過少造成粒狀肥料得不到完全包裹，進而造成在存儲運輸中出現結塊和粉化現象。另外，購買的防結粉本身有結塊，因螺旋輸送機進口狹小，也會造成撲粉減少甚至斷粉，進而出現包裹不完全的現象。
通過失重秤計量粒狀肥料的質量，並結合PLC的軟件組態程序計算出向包裹機內注入相應的防結油和撲入防結粉，輸出控製信號調節變頻器的輸出頻率達到精準撲粉注油，進而起到防止粒狀複合肥粉化和結塊的目的。下麵簡述PLC結合失重秤實現上述目的整個控製原理及其軟硬件構成。
2PLC結合失重秤的硬件布置及其運作流程
基於上麵描述的狀況，結合失重秤的特點，在包裹機撲粉、加注防結油係統中，對其硬件布置做了相應調整。首先，將用於計量粒狀肥料質量的計量設備由皮帶秤計量改為失重秤計量。由於失重秤是靜止不動的，不存在運動的部件，所以就不會出現皮帶輸送機“跑偏”及其托輻結垢等現象，進而影響到皮帶秤在計量粒狀肥料時出現較大偏差的狀況。其次，在滾筒篩與失重秤（計量鬥）之間增加了一個儲料槽，儲料槽與失重秤（計量鬥）用布帶實現軟連接，減少儲料槽向失重秤（計量鬥）進料時的衝擊，提高失重秤的稱重精度。在儲料槽與失重秤（計量鬥）之間還用一道氣動弧門控製進入粒狀肥料的多少，也就是當計量鬥上的質量傳感器結合質量控製器G感知到計量鬥內粒狀肥料處於質量下限值時，弧門打開，粒狀肥料進入鬥內，當G感知進入鬥內的粒狀肥料達到上限質量值時，氣動弧門Q立即關閉。由於在失重秤（計量鬥）和滾筒篩之間增加了這個儲料槽，所以可在其槽體上安裝1台防止肥料溢出的物位上限檢測儀H1和1台防止積料的振動電機Z。

 圖1皮帶秤自動撲粉注油係統 
在防結粉的供給上，防結粉從儲槽出來之後直接就用皮帶輸送機D2進行輸送，其夾合口可以根據需要進行適當的人工調整，不會出現螺旋輸送機斷粉的狀況。在運行粒狀肥料撲粉、注油係統前，首先應人工起動皮帶輸送機D3和包裹機，以保證粒狀肥料在整個係統中順利輸送。當均勻合格的粒狀肥料從滾筒篩出來之後，進入儲料槽中，G感知的質量信號小於等於其相應設定的質量下限值時，傳送信號給PLC處理。處理之後輸出控製信號，打開儲料槽與計量鬥之間的Q。同時，儲料槽上安裝好的振動電機Z開始5s的振動，使粒狀肥料快速進入計量鬥中。當進入的粒狀肥料達到G設定的質量上限值時，G傳送信號至PLC,PLC就會輸出關閉Q的信號，立即關閉弧門。與此同時，G得到的粒狀肥料質量信息傳送至PLC。PLC就會按照設定好的粒狀複合肥、防結粉、防結油配比比率，分別輸出三組控製皮帶輸送機D1、皮帶輸運機D2和柱塞泵S的變頻器頻率的控製信號，用以調節Dl、D2和S的運行速度。粒狀肥料和防結粉分別由D1、D2輸送至D3,再由D3經過溜槽送入包裹機中，同時防結油由S打入包裹機內。粒狀肥料、防結粉、防結油就會在包裹機內按照比率充分混合，然後再送到下個工序——成品包裝。
失重秤自動撲粉注油係統設備流程示意圖如圖2所示⑴。失重秤結合PLC自動撲粉注油係統控製原理框圖如圖3所示⑴。
3PLC軟件組態程序功能及其運行流程
為保證撲粉注油係統的工作連續性和配比的精準度，在皮帶秤更改為失重秤之後，PLC的組態程序也有相應的改動。運用PLC的組態軟件並結合失重秤的運作特點，編寫了三段運行程序，下麵詳細敘述其工作流程。
(1)撲粉注油配比比率控製和防粒狀肥料溢出程序。此段程序的運作流程，首先是通過人機界麵(HMI)人工寫入“質量值①”和“質量值②”，以及撲粉、注油比率。物位上限檢測儀輸出信號是為了防止儲料槽中的肥料溢出，由安裝在儲料槽上的H1傳送布爾量信號至PLC程序中的選擇模塊，在儲料槽物位沒有達到上限時，H1的輸出開關不會閉合。此時，選擇模塊輸出“質量值①”，其分別傳送到乘法模塊①、乘法模塊②進行撲粉和注油的配比運算，並將計算的結果通過模擬信號輸出模塊①和模擬信號輸出模塊③轉換成4〜20mA的信號輸出給D2的變頻器和S的變頻器,進而控製D2、S的運行速度。與此同時，質量值選擇模塊輸出“質量值①”的另一組信號，直接通過模擬信號輸出模塊②輸出信號給D1的變頻器，控製皮帶輸送機D1的運行速度。在達到物位上限時，選擇模塊輸出“質量值②”。因為“質量值②”遠大於“質量值①”，於是通過同樣的後續程序的運算，加快Dl、D2和S的運行速度，進而確保儲料槽不會溢出肥料，輔料配比的精度也得到了保證。

圖2失重秤自動撲粉注油係統設備流程示意圖撲粉注油配比比率控製和防粒狀肥料溢出程序d段功能塊圖如圖4所示KT。
(2)自動撲粉、注油係統的補料程序。此段程序的運作流程，在該自動係統第一次投用或是停車前合上人工清料開關Ko清理完計量鬥內餘料之後，計量鬥內已無粒狀肥料，G檢測的質量值小於等於設定好的質量下限值，對應的質量下限值常開接點閉合，質量上限值常閉接點閉合，此時中間存儲器M的“線圈”得電。M相應的所有常開接點也閉合，氣動弧門打開，儲量槽的粒狀肥料進入計量鬥內。與此同時，延時斷開定時模塊T計時開始,並立即閉合對應的常開接點，振動電機Z開始振動，在運行5s後，延時斷開定時模塊T常開接點斷開，電機停止振動。這樣做的目的是防止儲料槽兜料，且可以加速補料速度，也能使失重秤盡快進入穩定狀態，保證計量精度。隨著儲料槽中的粒狀肥料不斷加入計量鬥內，當G檢測到的質量值大於設定的質量下限值而小於設定的質量上限值時，其對應的質量上限值常閉接點閉合，質量下限值常開接點斷開，但由於M的自鎖常開接點處於閉合狀態，這就使M的“線圈”始終處於得電狀態，Q仍然打開繼續補料。隨著儲料槽中的粒狀肥料不斷加入計量鬥內，G檢測的質量值大於設定的質量上限值時，其對應的質量下限值常開接點斷開，質量上限值常閉接點斷開，這時M的“線圈”處於失電狀態，Q關閉，補料停止，Z仍然不會振動。當計量鬥中的粒狀肥料質量值又重新回到小於等於設定的質量下限值時，其對應的質量下限值常開接點閉合的，質量上限值常閉接點閉合，補料過程重新開始。補料程序段梯形如圖5所示。
（3）S、D1和D2的自動起停和人工起停程序，梯形圖如圖6所示。此段程序的運作流程，人工起停程序，在複合肥生產整個裝置停止運作時，在HMI上點擊K,其對應的常閉接點斷開，切斷自動起停回路；其對應的常開接點閉合，直接起動S、D1和D2,經過D3進入到包裹機內，按配比比率包裹餘料。餘料清理完畢之後，應立即在HMI上點擊K,其對應的常開接點斷開，直接起動回路斷開,S、D1和D2停止運行；其對應的常閉接點複位閉合，接通自動起停回路，為裝置重新開車生產做好準備。當複合肥生產裝置重新開車運行或是自動係統第一次投用時，合格的粒狀複合肥通過儲料槽進入計量鬥（失重秤），當G檢測到的質量值大於等於設定好的質量上限值時，其對應的質量上限值常開接點閉合，質量下限值常閉接點複位閉合。這時，Ml的“線圈”得電，Ml所對應的所有常開接點閉合。由於質量下限值常開接點處於斷開狀態，延時閉合模塊T1不會工作，其對應的常開接點是斷開的，SR觸發器模塊的“S”端是連通的（中間存儲器Ml的一對常開接點處於閉合狀態），觸發器輸出為“ON”狀態，中間存儲器M2的“線圈”得電，其對應的常開接點閉合，S、D1和D2起動運行。同時，補料也會停止（Q處於關閉狀態），計量鬥內的肥料質量會不斷減少，當G檢測到的實際質量小於質量上限值而大於質量下限值時，其對應的質量上限值常開接點斷開，質量下限值常閉接點閉合。由於Ml的自鎖常開接點始終閉合，Ml的“線圈”仍然處於得電狀態，SR觸發器的“S”端處於連通狀態（Ml對應的常開接點也仍然處於閉合狀態），質量下限值常開接點還是處於斷開狀態，T1不處於工作狀態，其對應的常開接點是斷開的，SR觸發器輸出還是為“ON”狀態，中間存儲器M2的“線圈”仍然處於得電狀態，其對應的常開接點閉合,使得S、D1和D2仍然處於運行狀態。隨著計量鬥內的肥料繼續減少，當G檢測到的實際質量小於等於質量下限值時，其對應的質量上限值常開接點斷開，質量下限值常閉接點斷開，Ml的“線圈”失電，其對應的所有常開接點斷開，SR觸發器的“S”端部不再連通（Ml的一對常開接點處於斷開狀態），同時質量下限值常開接點閉會，T1I中間存儲器M作。專計時達到60s,T1常開接點閉T)會，SR觸發器的“R”端連通，觸發
器輸出為“OFF”狀態，M2的“線圈”處於失電狀態，其對應的常開接點斷開，S、D1和D2處於停止運行狀態。

這是在粒狀肥料補料不及時的時候，停止輔料(防結油、防結粉)繼續加入,進而避免了輔料的浪費。若在60s以內補料及時，也就是補充的粒狀肥料在計量鬥屮的實吋質量值大於質量下限值，質量下限值常開接點就會斷開，延吋閉合定時器T1就不會工作，其對應的常開接點斷開，SR觸發器的“R”端不會連通，不論觸發器的“S”端是否連通(Ml對應的常開接點斷開或閉會)，SR觸發器的記憶功能，其輸出始終為“ON”狀態，M2的“線圈”始終是得電的，其對應的常開接點也始終閉合，S、D1和D2仍然處運行狀態。
4結語
將粒狀肥料撲粉注油係統中的皮帶秤更換為失重秤之後，因皮帶跑偏、托輻粘料等對粒狀肥料精準稱重計量的影響，造成輔料(防結粉、防結油)浪費或在包裹機中包裹粒狀肥料輔料分量不足的問題得到了解決。防結粉改為皮帶輸送機直接輸送，其斷粉現象沒有再發生。根據失重秤的特點，對PLC的組態程序做了相應的修改，保證了整個係統連續、穩定運行。總體來說，整個係統維護量得到減少，在保證粒狀肥料的品質下，也節約了輔料的使用量。
    
 

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