1.前言

本文介紹了冶金行業鎂磚自動配料控製係統的控製要求、控製方案選用、硬件設計和軟件設計．使用S7—200係列可編程序控製器(PLC)代替原來的繼電器控製邏輯，實現了配料的自動控製．該控製係統采用標準化、係統化的設計．組態方便．係統可靠，取得了較好的現場應用效果．
自動配料是建材、冶金、化工、飼料等行業生產過程的重要環節，其控製係統在工農業生產中的應用十分廣泛⋯．隨著產品質量要求的不斷提高，人們對各種成分原料的配比也提出了更高的要求，同時也要求配料控製係統具有更高的自動化和智能化．為了滿足這些要求，需要一套經濟實用的分布式微機配料控製係統．
一般情況下配料現場的環境較差，而且控製過程複雜，不適合人工現場操作．因此，為了保證配料的速度和一致性，近年來生產企業廣泛采用了自動配料係統來代替人工進行配料．早期的自動配料係統大多采用單片機控製，使用簡易鍵盤和LED數碼顯示作為人機交互接口．這種係統具有結構簡單、成本低廉、可以滿足一般的配料要求等優點，但也存在人機界麵差、擴展能力低、無統計查詢管理功能等不足之處．隨著工業生產自動化和信息化程度的不斷提高，這種自動配料係統越來越難以滿足現代工業生產的需要，各種新型自動配料係統也因此不斷湧現．這裏介紹一種采用分布式結構的自動配料係統，該係統不僅可以按照配方自動進行配料，而且能夠將分布在不同地點的配料裝置通過I85總線連接起來，接人PC機進行集中監控和管理。
2，設計實例
2．1，項目介紹
鎂磚配料是鎂磚生產的一項重要的原料準備工作，配料準確與否直接影響爐子的化學反應、電爐的操作穩定性和爐襯的壽命，因此，正確的配料是鎂磚電爐正常運行的重要條件。項目采用了一種全新的自動配料係統，它是上下位機的結構模式：以PC機作為上位機，PLC作為下位機．
分布式自動配料控製係統不僅具有基本的自動配料控製功能，而且通過RS485總線將分布在各處的配料單元連接起來，可以在上位計算機上進行集中監控以及配方等數據的管理，具有結構靈活、人機界麵好、集控製和管理於一體等優點．實踐證明，該係統功能全麵，工作穩定可靠，性價比高，可以滿足各種配料生產的要求，具有較大的推廣應用價值．
2．2，控製要求
1)配料係統的自動控製和手動控製功能_4j．自動控製方式由操作人員從鍵盤輸入物料配方和其他控製參數，自動完成工藝流程控製．具體動作如下：2個配料車行走控製(左行、右行、左慢行、右慢行等行走控製)，配料車的進料(大鬥和小鬥的上密封動作，除塵動作)和卸料控製(大鬥和小鬥的下密封動作，大鬥和小鬥的底門動作，除塵和振打動作)，給料機控製(72個料倉的給料控製)．
手動控製方式，是由操作人員從鍵盤輸入物料配方和其他控製參數以及具體的控製要求，分步進行操作的控製．
2)無線通訊方式(自由口通訊方式)．係統采用的是無線通訊方式，硬件選用的是TDS—PA01．通訊方式采用的是自由口通訊方式．
3)配料設備運行故障狀態報警和報警記錄查詢．監控軟件監測各執行機構運行狀態，能夠對各種故障進行應急處理並報警提示，從而快速排除故障．同時係統靈活多變的控製方式也給故障處理提供了方便．
4)給料落差值自動補償功能．在配料過程中能自動修正空中飛料的稱量，提高了稱量精度．
5)全過程係統運行狀態監控顯示功能．由顯示器動態顯示物料質量及各執行機構運行狀態．
6)生產管理以及報表打印．該功能用於對生產進行管理(如配方管理等)以及報表打印．
3，控製方案及係統構成
3．1，控製方案
係統總體方案基於集散控製係統的思想，以集中控製和分散管理為指導原則．選用計算機和PLC構成上下位機的結構形式，從而實現係統控製目標．硬件部分包括上位機設計選用、下位機設計選用、通信硬件設計選用．上位機設計選型本著經濟實用、滿足要求的原則，通過比較工控機、品牌機、個人電腦，決定選用適合於工業生產環境的工控機，以滿足係統管理的要求．係統中下位機的功能主要是完成生產控製，考慮到現場控製所受的幹擾大，並且係統控製精度要求較高，通過對比分析，選用了西門子公司s7—200係列的PLC，它的高可靠性可以很好地滿足控製要求．通信硬件選擇的是無線通訊設備．軟件設計采用STEP7一Micro／wIN32編程軟件作為開發工具．
控製方案及係統結構
係統共有72個給料倉，每2個料倉為1組，公用1個下料口(即1號料倉和2號料倉公用1個下料口，3號料倉和4號料倉公用1個下料口，依此類推)．其中25號料倉到48號料倉裏為粉末料，其餘料倉為顆粒料，粗顆粒料倉給料方式采用振動給料機，超細粉料料倉采用螺旋給料機．
2台配料車在同1個軌道上行走，分為左行、右行、左慢行、右慢行等行走動作．
每台配料車占用3個停車位，共有36個停車位和左右各1個避讓空車位．配料車為2鬥2秤，分為大鬥和小鬥，大鬥容量為700kg，小鬥容量為300kg．正常情況下，25號料倉到48號料倉用小鬥配料，其餘料倉用大鬥配料．如果配料全部是粉料，則選擇25號料倉到48號料倉；如果全部是顆粒料，則1號配料車選擇1號料倉到24號料倉；2號配料車選擇49號料倉到72號料倉；如果配方中有顆粒料又有粉料，則1號配料車和2號配料車在給料時將有重疊的部分，兩車為避免碰撞，需要避讓，在路徑選擇上需要考慮．
3．2，係統構成
3．2．1，硬件
1)給料部分．給料部分是從料倉向稱重設備中加料的執行機構，選用電磁振動給料機、螺旋給料機、雙速電磁閥．
2)稱重部分．稱重部分由傳感器、標準連接部件、接線盒和稱量鬥組成，與稱重儀表一起進行物料的稱量以及誤差的檢測．
3)排料設備．排料設備由排空閥門、電磁振動給料機、電氣振動閥門組成．
4)控製係統．配料控製係統由稱量儀表、上位工控機、CRT顯示裝置、可編程序控製器、無線通訊設備及其他控製器件等組成。
5)校秤係統．配料係統傳感器應定期進行調校，以保證係統配料精度．
3．2．2，配料車軟件和通訊軟件
采用STEfy7IN32對係統進行編程．
分析如下：首先開始進行各種初始化程序，對各存儲器的參數進行初始化，然後進行行車計算，當前位置不等於目標位置時，進行左行和右行操作，繼續判斷當前位置大於或小於目標車位，進而判斷是左行還是右行；當前位置等於目標位置時，進行左慢行和右慢行的操作，當目標車位是大鬥對齊，而當前是小鬥對齊時，則左慢行，反之則右慢行．當目標車位和當前車位相同，同時大鬥對齊，小鬥對齊也滿足時，則停車行走過程結束，進行定量給料或卸料操作．
判斷停車位是進料車位碼還是卸料車位碼(進料和卸料的車位有重疊的部分，為了避免混淆，采用不同的車位碼)，從而實現進料或卸料操作．實現下混倉的流程與進料流程類似，這裏不再贅述．
3．2．3組態軟件
WINCC(WindowsControlCenter)是公司專門為其工控產品配套編製的工業生產過程組態軟件，是在生產和過程自動化中解決可視化和控製任務的工業技術中心係統[5J．它具有開放型、全圖形化的人機操作界麵，組態方便，操作簡單，能提供給用戶直觀的人機交互界麵(HMI)，並可以通過界麵形式模仿跟蹤實際的生產流程；具有監測、顯示生產過程中的參數、消息、報警、歸檔以及報表的功能模版
4，結論
該鎂金屬自動配料係統解決了以往係統的諸多不足，其配料精度符合要求，在惡劣環境下能長期、穩定地運行，具有較高的可靠性和良好的抗幹擾性．

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