1前言
耐火材料是高溫工業生產過程中必不可少的基本材料，其在鋼鐵及有色金屬等冶金行業，石化、玻璃、陶瓷加工生產領域中起著不可替代的重要作用，耐火材料質量的好壞將決定其生成的產品質量的優劣。在耐火材料的生產過程中，配料是其生產工藝的重要環節，配料生產中各個原材料的重量值將直接影響耐火材料的耐火效果。傳統的配料生產采用的是人工配料的形式，手工稱量各種原材料的重量後混合攪拌，工序煩瑣，計量不精確，配料的數據記錄不方便，效率低下，同時耐火材料的粉塵對工人的危害較大。隨著耐火材料需求量的增加，人工配料的生產方式已經很難在配料效率和精度上滿足生產需求。因此，設計研發現代化、高精度自動配料係統迫在眉睫。
目前，國內外在自動配料係統中應用的控製方式主要有兩大類：單片機控製和可編程控製器PLC控製[1]。單片機控製係統廣泛地應用於各類工業生產領域，單片機稱量配料係統是以單片機為運算和控製單元，通過模數轉換將重量信號傳遞給單片機，經計算後通過數模轉換將控製信號傳遞給被控對象（電機或氣動單元），最終完成自動配料稱重。但是由於耐火材料的生產環境極其惡劣，對單片機的性能要求十分苛刻，同時單片機的開發成本較高和周期相對較長。隨著數字控製技術、計算機技術及微電子技術的高速發展，可編程控製器PLC在邏輯運算速度、通訊及控製等方麵有了突飛猛進的提高，在電氣控製、變頻器控製、智能控製等機電一體化領域發揮了舉足輕重的作用。可編程控製器的抗幹擾能力極強，能夠在環境較為惡劣的工況下連續工作，同時其擴展能力非常強大，輸入端
通過稱重模塊精準的采集配料重量，經PLC高速運算後，可直接通過輸出端控製被控對象（電機或氣動單元）。為了提高配料稱量精度，同時實現配方設定，計量統計等可視化人機操作界麵，設計了一套基於維控LEVI7080觸摸屏為顯示單元，維控LX3V-1616MT可編程序控製器和LX3V-2WT稱重模塊為運算處理單元的自動配料係統，通過控製氣動格柵控製下料的速度，控製傳送帶來完成配料生產。
2配料係統的開發
2.1配料係統工作流程
配料係統由6個錐形原料倉組成，每個原料倉下端安裝4個稱重傳感器，采用減重式計量方法。原料倉的出料口依據耐火材料的配料不同，分別采用氣動格柵和螺旋給料機進行下料。整個配料係統由一個傳送帶將下料口出來的指定重量的原材料運輸到混料倉。操作流程如下：首先標定稱重傳感器並進行去皮操作，然後給6個料倉分別加滿原料，在觸摸屏設定6個倉的配料重量，啟動配料係統，可以6個倉依次下料，也可以6個倉同時下料，下料的同時稱重傳感器將重量信號實時的傳輸給PLC，PLC與設定值比較，控製下料口完成快加、慢加、停加操作，傳送帶一直運轉，直到下料口停止工作後30S停止運轉，配料完畢，進入混料攪拌生產。
2.2配料係統主要功能
傳感器的校準標定：配料前對傳感器的零點跟蹤、濾波方式、重量校準等參數進行設定。重量標定步驟是先按清零，在放置砝碼，設定砝碼重量，最後標定，建議砝碼重量不要超過60公斤。
物料參數的設定：設定每種物料的名稱，物料目標重量；粗加提前值=目標值-粗加量；精加提前值=目標值-精加量。
配料係統的控製方式：配料係統分為依次配料和同時配料兩種方式，同時設有手動、自動、啟動、停止、急停等按鈕。依次配料啟動後，可在觸摸屏上選擇依次下料的料倉。在配料過程中，如果按下停止按鈕，配料係統會停止下料，傳送帶會在30s後停止，再次按下啟動按鈕後，配料係統會繼續完成上次未完成的下料工作。如果配料過程中，出現緊急情況，可按下急停按鈕，急停按鈕分別設置在料倉的兩側各一個，便於工作人員及時操作，係統立即停止工作。
配料實時顯示：配料係統的觸摸屏實時顯示每個料倉的原材料重量值，同時顯示當前料倉的配料動作，傳送帶、氣動格柵和螺旋給料機的運行狀態。同時會根據對料倉的缺料及變頻器的工作異常發出報警功能。
配方選擇及數據記錄功能：整個配料係統可根據不同的耐火材料設置36組不同的配方，操作人員可根據配料情況進行配方選擇，同時設置了密碼管理，避免配方泄露。配料係統實
時記錄配料的使用情況，其中包括各種原材料的總重量，配料成品的總重量，配料工人的配料總量，可按天或按月提取，便於結算和統籌。
2.3配料係統的觸摸屏界麵開發
觸摸屏是實現設備操作人員和配料稱重係統之間的人機交互界麵，操作人員可通過觸摸屏實時了解係統的運轉情況、原材料的剩餘情況、係統的報警狀況等；觸摸屏可對配料係統的稱重傳感器數據以及限位開關等數據進行實時采集、保存，以便後期查詢，進而實現了數據的安全性和可讀性。本係統設計的觸摸屏界麵主要分為：主界麵-用於顯示配料係統全部功能觸摸按鍵；係統校準標定界麵-用於設定傳感器零點漂移、濾波係數及校準標定；係統監控界麵-設定配料係統的啟動、停止、複位、依次和同時下料選擇等功能，並實時顯示各個原料倉的物料剩餘情況；同時監控傳送帶運轉及混料倉的實時位置；配料設定界麵-用於設定各個原料倉的下料重量、快加值、慢加值、倉位的選擇等功能；配方界麵-用於設定耐火材料配方的名稱、原材料的種類及重量；統計界麵-用於顯示當天、當月的配料總數、某個原材料的消耗總數、某個操作工人的配料總數等數據。
2.4配料係統的PLC程序開發
配料控製係統是由PLC與稱重模塊通訊來完成數據傳輸的，因此通訊程序作為主程序的第一步；第二步完成通訊連接後進行傳感器校準子程序；第三步進行重量采集，由觸摸屏設置配料參數，PLC調用快加下料子程序，當與觸摸設定慢加值一致時，PLC調用慢加子程序。在此期間傳送帶始終運行直到配料結束後30S。配料係統可由觸摸屏設置依次配料或同時配
料，設定後PLC根據設定結果調用相應的子程序。
2.5提高配料稱重係統精度的有效方法
由於耐火材料部分原材顆粒度很小，黏度很大，極易粘黏在原料倉的內壁上，影響下料速度，需在原料倉下料口上方外壁處安裝振動器，可有效地防止內壁粘料的情況，從而保證下料速度。
由於料倉的在下料時會導致料倉晃動，因此在傳感器安裝時應選擇標準的安裝配件，精準的測量安裝位置，使4個傳感器合理的分配全部料倉重量，在安裝時采用3隻固定安裝，1隻浮動安裝的安裝方法。
下料速度的快慢是影響下料精度的重要因素，下料速度的快慢是由PLC控製螺旋給料機來實現的，因此控製螺旋給料機的控製方式十分重要，經試驗論證采用PLC控製變頻器的方式效果最佳，同時可通過更改變頻器的參數來控製電機的停車快慢。
由於變頻器對係統的幹擾較大，因此在傳感器信號傳輸過程中，應采用帶屏蔽的功能的接線盒，並對變頻器控製櫃做好接地處理。
3結論
為了驗證本設計配料稱重係統的可行性及精準度，在大石橋某耐火材料廠塗抹料生產線上實際應用了本係統，運行之後的效果每1000公斤的塗抹料配料中，誤差不超過5公斤，滿足耐火材料的配料要求，由此可以看出本文設計的耐火材料的配
料稱重係統大大提高了生產效率及配料精度。

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