譚順學(xué)，溫傳懷

(1.柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程系，廣西 柳州 545006;2.柳州同方科技有限公司，廣西 柳州 545005)

0 引言

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速增長與電氣運行和控制技術(shù)的迅速發(fā)展，新知識、新技能、新技術(shù)及新設(shè)備層出不窮。可編程序控制器(PLC)和觸摸屏在惡劣的物體配料環(huán)境中的穩(wěn)定性及抗干擾性的優(yōu)勢較明顯［1］，它們具有結(jié)構(gòu)緊湊、外形精巧、反應(yīng)速度快、存儲容量大、易于操作、堅固耐用，并且其集成通用串行總線等優(yōu)點，使它們在工業(yè)控制領(lǐng)域里得到了廣泛的應(yīng)用。良好的控制系統(tǒng)可以提高工作效率，提高該物體配料系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性、稱重準(zhǔn)確性和實時性，同時也極大地降低工作者的勞動強(qiáng)度［2－3］。本文以DVP－ES2臺達(dá)PLC、MT6100I威綸通觸摸屏和PWC可編程稱重控制器為核心器件，設(shè)計某硅業(yè)有限公司物體配料控制系統(tǒng)，實現(xiàn)配料、卸料的自動控制。

1 系統(tǒng)工作工藝流程

所謂配料，即把不同種類粉狀物體按不同重量比例混合在一起而得到的新物料。本配料系統(tǒng)有三層配料斗，下層是計重量的4個卸料斗，中層是4個配料斗，上層是2個上料斗。從上層、中層料斗中把物料分別放到4個設(shè)定好重量卸料斗中，儲存4種不同類型物料，然后同時卸到卸料傳送帶上，從而得到不同比重的混合粉狀物料，即整個配料過程完成。電氣控制分上料和配料及卸料系統(tǒng)，分有手動控制或調(diào)整和全自動控制，這兩種工作方式可供選擇。系統(tǒng)工作過程描述如圖1所示:(1)上料系統(tǒng)工作過程:當(dāng)雷達(dá)傳感器檢測到物料斗缺料時，上料傳送帶電動機(jī)啟動并運行，延時到設(shè)定的時間時上料振動器、上料給料電動機(jī)啟動并運行，一直到雷達(dá)傳感器檢測到給物料斗進(jìn)料滿時所有的工作電動機(jī)才停止下來;(2)配料、卸料系統(tǒng)工作過程:當(dāng)傳感器檢測到轉(zhuǎn)運車到位時并且判斷稱重傳感器計量斗計量是否達(dá)到設(shè)定值才能卸料，如計量斗計量未能達(dá)到設(shè)定值，則配料給料電動機(jī)啟動、投料閥開啟、配料振動器啟動，并且給計量斗進(jìn)料直到設(shè)定值才能進(jìn)入卸料工作過程，如計量斗計量達(dá)到了設(shè)定值，則直接進(jìn)入卸料工作過程。每個工作過程都有延時時間的設(shè)定，如果是全自動控制工作方式，則先是上料系統(tǒng)過程工作，后配料、卸料系統(tǒng)過程工作。

圖1 系統(tǒng)總工藝流程方框圖

2 系統(tǒng)控制方案

本系統(tǒng)主要采用PLC、觸摸屏、可編程稱重控制器、稱重傳感器控制。PLC采用臺達(dá)DVP－ES2主 機(jī) 心，加 DVP32XP200R 和DVP24XP200R擴(kuò)展模塊，觸摸屏采用威綸通觸摸屏MT6100I，稱重控制器采用MC700可編程稱重控制器，稱重傳感器采用GM－H8C。共有被控對象24個。其中主要的被控對象有給料電動機(jī)10臺、皮帶電動機(jī)7臺、振動器電動機(jī)6臺等。需要輸入點60個。PLC與其相應(yīng)的電控主電路安裝在電氣控制柜里，控制現(xiàn)場信號?？刂乒窆衩姘惭b觸摸屏HMI進(jìn)行監(jiān)控調(diào)節(jié)，顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)、時間設(shè)置、配料調(diào)整參數(shù)、報警信息等，以提高系統(tǒng)安全運行的可靠性［5］。根據(jù)現(xiàn)場的生產(chǎn)實際工作過程，設(shè)計了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方框圖(如圖2所示)，并列出輸入(如表1所示)、輸出(如表2所示)端口地址分配表。

圖2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)方框圖

表1 PLC輸入地址分配表

表2 PLC輸出地址分配表

3 系統(tǒng)控制軟件設(shè)計

系統(tǒng)監(jiān)控軟件分為觸摸屏人機(jī)界面、PLC控制軟件和PWC可編程稱重控制器設(shè)定3部分。觸摸屏程序通過RS—232直接通信訪問和修改PLC變量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)、狀態(tài)、存儲和顯示等功能;PLC程序?qū)崿F(xiàn)邏輯判斷、數(shù)據(jù)處理與執(zhí)行控制等功能;PLC與MC700的數(shù)據(jù)交換，設(shè)定物料計重量的計量值。

3.1 觸摸屏界面設(shè)計

采用人機(jī)接口，更加直觀地了解設(shè)備運行狀況及參數(shù)值，而操作簡單，也便于調(diào)試。觸摸屏監(jiān)控界面軟件采用EB8000V451編程，是一款功能相當(dāng)強(qiáng)大的觸摸屏人機(jī)界面設(shè)計軟件，為人機(jī)界面設(shè)備創(chuàng)建操作員面板、配置操作參數(shù)和根據(jù)監(jiān)控軟件實現(xiàn)具體功能［4］。通過觸摸屏還能對被控設(shè)備進(jìn)行實時控制，如在線設(shè)置系統(tǒng)的某些工藝參數(shù)，調(diào)節(jié)延時時間和不同粉狀物料的配方等，用圖形、數(shù)值實時顯示現(xiàn)場被控設(shè)備的運行情況以及狀態(tài)參數(shù)的實時畫面監(jiān)視，使生產(chǎn)工作人員快速了解整個系統(tǒng)主要的設(shè)備運行情況。主監(jiān)控觸摸屏界面如圖3所示。本軟件設(shè)計了以下界面:

(1)主監(jiān)控界面可直觀地顯示整個物體配料控制系統(tǒng)的工作狀況、物料配方方式和配料斗缺料的報警，底部為頁面切換按鈕。從主監(jiān)控界面單按下不同的按鈕，可分別進(jìn)入不同的子界面;

(2)配方界面可進(jìn)行不同粉狀物料的配方，如圖4所示;

(3)歷史記錄界面記錄物料配方的方式、日期、時間、序號和各種粉狀物料重量;

(4)時間設(shè)置界面設(shè)置系統(tǒng)每個工作過程延時時間參數(shù)的設(shè)定(如給物料、振打、循環(huán)延時時間參數(shù)的設(shè)定)。

3.2 PLC程序設(shè)計

PLC采用臺達(dá)DVP－ES2系列，用ISPSoft_V2.30軟件編程，是臺達(dá)新一代編輯軟件，將程序架構(gòu)以模塊化方式編輯，支持梯形圖、功能塊等多種編輯模塊，已制作完成的功能塊可重復(fù)利用，在大型專案的制作上更能節(jié)省開發(fā)時間。梯形圖的設(shè)計除了能準(zhǔn)確實現(xiàn)系統(tǒng)需要的功能外，同時還要和觸摸屏設(shè)計相結(jié)合［6］。在PLC程序設(shè)計中主要分為兩部分:(1)實現(xiàn)對MC700可編程稱重控制器稱重數(shù)值控制功能;(2)實現(xiàn)對系統(tǒng)工藝流程的順序控制功能，以配、卸料系統(tǒng)軟件設(shè)計為例(如圖5所示)。

圖5 配、卸料系統(tǒng)軟件設(shè)計

3.3 PWC可編程稱重控制器設(shè)定

PWC的中文名字是可編程稱重控制器，是一種采用模塊化設(shè)計、可分布式結(jié)構(gòu)的稱重系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于各式各樣的稱重現(xiàn)場。本系統(tǒng)選配MC700功能模塊，組建成高性價比的系統(tǒng)。它根據(jù)各個開關(guān)量的輸入輸出狀態(tài)進(jìn)行邏輯判斷，把動作輸出信號如模擬量輸出、開關(guān)量輸出傳到控制設(shè)備。主要用于對重量的測量，用于現(xiàn)場開關(guān)量的輸入和輸出，輸入節(jié)點連接設(shè)備的無源接點(干接點)，如按鈕輸入、行程開關(guān)、接近開關(guān)等，輸出節(jié)點是繼電器輸出，接點容量為AC 250 V 5 A，DC 30 V 5 A，可以驅(qū)動交流接觸器，電磁閥等。

MC700與PLC的通信方式采用工業(yè)設(shè)置為RS—485通信，接485接口A信號端子上，地址設(shè)置1，設(shè)置為9 600 bit/s傳輸速率，8 bit數(shù)據(jù)長度，1 bit停止位，偶校驗。RS—485通信波特率和通信距離在同一通信網(wǎng)路中，系統(tǒng)必須使用同一種波特率，可根據(jù)現(xiàn)場情況選取合適的通信距離和對MC700的參數(shù)在“COM”模塊的菜單模式下設(shè)置參數(shù)值和查看參數(shù)值。建立通信后PLC執(zhí)行WRITE VAR和READ VAR通信指令實現(xiàn)與MC700的數(shù)據(jù)交換，確保了物料計重量的計量達(dá)到設(shè)定值。

4 結(jié)束語

根據(jù)功能要求，該系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，各功能模塊間采用總線式連接，模塊可以靠近設(shè)備安裝，減少現(xiàn)場布線、故障率低、抗干擾能力強(qiáng)、維護(hù)保養(yǎng)容易等優(yōu)勢，體現(xiàn)了該系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠性;通過在觸摸屏對物料的配方設(shè)定，同時從觸摸屏實時運行監(jiān)控反饋的數(shù)據(jù)來看，設(shè)定值與反饋值的誤差在0.5%以內(nèi)，能夠準(zhǔn)確的對單個物料或多個物料稱重，并輸送至安裝好的輸送機(jī)開始輸送作業(yè)，達(dá)到了物料配方的要求，體現(xiàn)了該系統(tǒng)的稱重準(zhǔn)確性和實時性?；赑LC及觸摸屏技術(shù)配料控制系統(tǒng)運行一年多來，穩(wěn)定可靠性、稱重準(zhǔn)確性和實時性達(dá)到了設(shè)計與應(yīng)用目標(biāo)，自動化程度高，減輕了工作者的勞動強(qiáng)度，提高了作業(yè)效率。

［1］杜曉滔.基于PLC和串行通信的船舶電站監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)［D］.武漢:武漢理工大學(xué)自動化學(xué)院，2008.

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