針對化肥人工稱重配料及投料能力的製約， 造成配料精度低，經濟效益差， 本文研究了一套適用的自動化控製管理係統——基於PLC的化肥配料混合控製係統， 可廣泛應用於化工、醫藥、飼料配料等行業的配料混合過程控製。
設計了一種集化肥配料係統和攪拌係統為一體的混合係統，利用計算機作為上位機提供良好的人機界麵，使用ＷｉｎＣＣ 軟件實現PLC與計算機的ＰＲＯＦＩＢＵＳ通信，從而進行係統的監控和管理，通過ＰＲＯＦＩＢＵＳ網絡完成變頻器的遠程控製，是一套實用型，具有良好應用前景的化肥配料混合控製方案。
工藝流程及係統構成
１．１ 工藝流程係統有４個給料倉，每個料倉均有一給料機構，各由一台電機及輸送螺杆組成，電機的轉速決定螺杆轉速，螺杆轉速決定進料速度的快慢，電機采用變頻調速方式。混合筒下麵有一稱重模塊，能稱出混合筒及其內部原料重量，當料倉內有物料時， 傳感器將所受的壓力轉換成電信號， 通過接線盒送入稱重模塊進行處理，然後送入Ｓ７－３００係列的PLC進行數據處理， 並將數據在上位機上顯示，使操作人員能隨時監控係統的運行。混合筒內有攪拌機構，底部有一底閥，各有電機帶動。輸送螺杆、攪拌機構、底閥的動作由PLC控製，為了嚴格按一定比例配料，按一定時間攪拌，實現係統的全部自動化及智能化，需有一台上位機來發送參數，上位機用個人計算機，上位機除了發送參數外， 還用模擬圖形的形式顯示設備模型及運行狀態，發送控製命令，並完成報警、存檔、打印等信息處理。首先，在混合筒全空的情況下，PLC等待稱重模塊稱出空筒的重量， 此重量稱為皮重，PLC收到空筒重量後即發送給上位機進行顯示，上位機收到皮重後，立即發送參數及命令給PLC進行化肥配料混合，由上位機根據用戶所選配方向PLC發送加料信號。按稱重模塊的反饋值，PLC將通過 ＰＲＯＦＩＢＵＳ網絡傳遞信息控製變頻器完成物料的快慢加料過程。原料加料結束後，隔一定時間啟動攪拌機攪拌原料到設定時間，停止攪拌機，再隔一定時間打開底閥出料，出料完成後關閉底閥， 開始第二批原料的混合。
１．２ 係統構成
整個配料混合係統由料倉、混合機、稱重模塊、螺旋給料器、放料閘門等裝置及控製係統構成。
控製係統采用PLC控製、上位機管理的方式設計。
係統采用個人計算機作為上位機， 以圖形和表格形式顯示係統運行狀態，發出控製命令並完成記錄、存檔和打印等消息處理。上位機通過ＣＰ５６１３通訊卡（ＭＰＩ／ＰＲＯＦＩＢＵＳ）與PLC通訊。PLC采用ＳＩＥＭＥＮＳ 公司生產的Ｓ７－３００ 係列ＣＰＵ３１５－２ＤＰ 係統PLC。變頻器采用內插ＣＢＰ卡的６ＳＥ７０係列變頻器。由於ＣＰＵ３１５－２ＤＰ係統本身具有ＰＲＯＦＩＢＵＳ接口，所以無需另外的通訊接口單元及轉換接口，從而大大減少了現場接線， 降低了工程造價。稱重模塊選用ＳＩＷＡＲＥＸＵ， 它可與ＳＩＭＡＴＩＣＳ７－３００係列實現完美的集成。ＳＩＷＡＲＥＸＵ稱重模塊向稱重傳感器提供５Ｖ電源，傳感器返回０～１０ｍＡ信號。在 PLC程序中可以調用一個專用係統功能塊將傳感器信號存入特定內存區域，從而為程序控製配料的邏輯操作提供可靠的依據。
通訊方式的實現
２．１ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ主站設計計算機作為編程裝置， 配備專用的通信卡ＣＰ５６１３， 運行Ｓ７－３００編程軟件包ＳＴＥＰ７，首先對計算機進行相應參數設置，然後通過ＭＰＩ端口對Ｓ７－３００進行硬件組態， 在 ＣＰＵ的組態中設置ＭＰＩ地址，將組態程序下載到PLC以確認。完成PLC的組態後，便構建了ＭＰＩ網絡，在此基礎上，將各PLC的通信端口由ＭＰＩ口切換到通信處理器ＣＰ的ＲＳ４８５ 口，然後，設定各節點的通信地址， 選擇相應的ＰＲＯＦＩＢＵＳ通信協議， 便可構建ＰＲＯＦＩＢＵＳ現場總線。上位機安裝有ＷｉｎＣＣ工控軟件，通過上位機實現ＰＲＯＦＩＢＵＳ總線的集成控製，從而遠程控製變頻器。
２．２ 配料控製係統的變頻器ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ總線控製６ＳＥ７０是全數字矢量型變頻器，如配用ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ通信接口卡ＣＢＰ２，Ｓ７－３００PLC可通過ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ現場總線直接控製變頻器運行。變頻器與Ｓ７－３００之間通信的數據結構為ＰＰＯ４， 包括參數值ＰＫＷ、過程數據ＰＺＤ兩個參數。６６ＰＫＷ用於設定變頻器的控製和監視參數，ＰＺＤ為變頻器運行中。
PLC軟件實現
基於PLC的化肥配料混合控製係統的研究的狀態字ＺＳＷ、速度反饋ＨＩＷ等。變頻器參數Ｐ９１８用於設定變頻器地址，Ｐ０５３選擇變頻器操作源，Ｐ０６０為菜單功能選擇，Ｐ７３４．１為狀態字１，Ｐ７３４．２為實際速度值，Ｐ２７５讀取定子電流最大值。主站與從站之間通過 ＳＦＣ１４（ＤＰＲＤ＿ＤＡＴ）、ＳＦＣ１５（ＤＰＷＲ＿ＤＡＴ）交換數據。Ｓ７－３００ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ主站采用Ｓ７－３００型PLC，是控製係統的核心。ＣＰＵ３１５－２ＤＰ的ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ通信接口連接ＤＰ從站，實現變頻器的網絡控製。２．３Ｓ７－３００ 與 ＷｉｎＣＣ 之間通信工控組態軟件ＷｉｎＣＣ 是一個集成的人機界麵（ＨＭＩ）係統和監控管理係統。ＷｉｎＣＣ提供各種PLC的驅動軟件，因此使PLC 與上位機的連接變得非常方便。隻要滿足軟硬件要求， 按照組態、設置ＰＧ／ＰＣＩｎｔｅｒｆａｃｅ、ＷｉｎＣＣ 的設置、建立變量等步驟即可建立Ｓ７－３００與ＷｉｎＣＣ之間通信。
１）接收從稱重模塊來的數據並處理數據。
２）發送從稱重模塊來的數據及係統的狀態參數給ＰＣ機，以便在ＰＣ機的模擬界麵上顯示重量及各設備的運行狀態。
３）接收從 ＰＣ機來的參數及命令，並依此控製係統的運行或停止，控製各設備的工作狀態。
４）對故障情況進行報警處理等。
結束語
係統通過把混合係統中的配料係統和攪拌係統合二為一，利用計算機作為上位機提供良好的人機界麵，使用ＷｉｎＣＣ 軟件實現PLC與計算機的ＰＲＯＦＩＢＵＳ通信， 從而進行係統的監控和管理，通過ＰＲＯＦＩＢＵＳ網絡完成變頻器的遠程控製。

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