自動配料系統是精細化工廠生產過程中壹個非常重要的過程，配料過程的質量對整個產品的質量起著重要的作用。自動配料控制過程是壹個多輸入多輸出的系統。所有配料生產線都經過嚴格的協調和控制，料位和流量得到及時準確的監測和調整。該系統由可編程控制器和電子皮帶秤組成，形成兩級計算機控制網絡，通過現場總線與現場儀表、控制計算機、PLC、變頻器等智能化程度高、處理速度快的設備相連。在自動配料生產過程中，主料和輔料按壹定比例配比，由皮帶機輸送的物料用電子皮帶秤計量。PLC主要負責輸送設備和稱重過程的實時控制，並完成系統故障檢測、顯示和報警，同時向變頻器輸出信號，調節帶式輸送機的速度。
配料系統軟件組成:常規配料系統軟件部分是為配料工段監控和自動配料而設計開發的可視化計算機操作系統。具有操作簡便、可靠性強、人機界面友好、功能齊全的特點，可廣泛應用於飼料、糧食、制藥、冶金、化工等需要計算機自動配料的行業。、智能化和信息化水平高:上位機具有菜譜庫管理功能；智能報表軟件為生產管理提供了大量的數據信息，如配料結果清單、原材料消耗清單、生產數量清單、配方使用結果記錄等。，並能按時間和公式產生班報表、日報表、月報、年報等統計和打印功能。同時提供兩個用戶自定義報表組件，壹個是使用crystal report進行二次設計；另壹種是將數據無縫嵌入EXCEL報表。此外，該系統可以與其他管理系統進行交互，以滿足深度數據分析的要求。上位機存儲每次運行的累計數量、比例、起止時間等參數，方便查詢。配料系統的軟件部分可以自動完成系統的配料工藝流程，計算機畫面實時顯示配料系統(工作流程)。軟件操作簡單，畫面逼真。同時具有以下特點:上位機軟件設置操作密碼和重要參數的密碼修改保護，用戶實現分級管理，可隨意定義人員權限。
配料系統核心硬件采用進口或國產優質產品，其中控制儀表采用優質稱重控制儀表，具有精度高、可靠性高、抗幹擾能力強的特點。該傳感器是壹個高精度稱重模塊。稱重模塊易於安裝和維護，為系統的長期穩定提供了可靠的保證。因此，我們的配料系統精度高、速度快、穩定性好、自動化程度高。
1.自動配料系統的組成
自動配料系統由五條電子皮帶秤配料線組成，編號為1#、2#、3#、4#、5#，其中1# ~ 4 #為壹組，1#為主配料秤，其余三條為輔助稱重秤。不需要添加輔料時，5#電子秤獨立工作，輸送主料。該系統具有兩種功能:恒流和比例控制。對於恒定流量控制，電子皮帶秤根據皮帶上的物料量自動調節皮帶速度，以滿足設定的流量要求。對主秤(1#)系統的工藝流程進行了分析，工藝流程如圖1所示。
自動配料系統通電後，皮帶驅動電機開始轉動，微處理器根據當前運行情況控制電機轉速。料鬥中的物料落入下料區，由皮帶輸送到稱重區，皮帶上的物料由電子皮帶秤稱重。稱重傳感器根據力輸出電壓信號，該信號由變送器放大，並輸出與材料重量成比例的計量水平信號。信號送到上位機接口，采樣轉換成流量信號，在上位機顯示當前流量值。同時將這個流量信號送到PLC接口，與上位機設定的各種配料給定值進行比較，然後進行調整計算，將其控制量送到變頻器，從而改變變頻器的輸出值，進而改變驅動電機的轉速。調整給定量，使其等於設定值，完成自動配料過程。
流量是在壹定時間內通過內皮區的物質的量。電子皮帶秤稱量瞬時流量，上位機給出設定流量，實時測量不壹樣。PID控制是工業控制中應用最廣泛的控制方法，用於實際的流量控制。根據流量偏差，通過比例、積分和微分計算控制量，控制量的輸入和輸出(誤差)在時域上的關系可以表示為:
公式中，e(t)代表控制器的誤差和輸入，u(t)是控制器的輸出，kp是比例系數，Ti是積分時間常數，Td是微分時間常數。圖2是系統流量PID閉環調節的結構圖。在生產過程中自動調節時，在主配料流量測量的基礎上，由上位機根據生產工藝要求設定總流量和主配料與輔料的配比參數，其余輔料按配方比例進行摻雜。流量計量控制是計量偏差和變頻調速的結合，具有結構簡單、穩定性好、工作可靠、調節方便等優點。
當自動配料系統開始工作時，啟動配料生產線。首先初始化系統程序，通過上位機或觸摸屏設定配料比，檢查料鬥內是否有物料。如果沒有物料，餵入料鬥，啟動配料生產線，用電子皮帶秤稱重並實時計量，CPU計算實時流量和累計流量。如果設定流量與實際流量有偏差，調節器根據系統控制要求，比較設定流量與實際流量的偏差，通過PID調節改變輸出信號，控制變頻器對輸送電機的調速，實現恒流量控制。按比例將所有輔料同時混合計量，按配方工藝要求添加。系統的主程序控制流程如下圖所示:
在自動配料系統中，主副秤由可編程控制器(PLC)和上位機控制。以四臺電子皮帶秤1 # ~ 4 #的PLC控制分析為例。每個電子皮帶秤都有壹個皮帶驅動電機、兩個料位傳感器、壹個速度傳感器、壹個稱重傳感器和壹個變頻器，它們構成了被控對象。電機的啟停由開關量控制，PLC的數字輸出信號作為變頻器控制端的輸入信號，調制輸出高頻脈沖給帶傳動電機。料位傳感器檢測料鬥中是否有物料，速度傳感器測量電機的速度。系統需要8路數字輸入信號、25路開關量輸入信號和24路開關量輸出信號，I/O點總數為57個。I/O點的數量和類型見表1。
SIMATICS7-/300是壹種小型模塊化PLC系統，各種獨立模塊可以廣泛組合，形成不同要求的系統。
根據系統被控對象的I/O點、工藝要求、掃描速度和自診斷功能，選用西門子S7-300系列PLC的CPU315-2DP。CPU315-2DP是唯壹帶有Profibus的SINE CL 2-DP接口的CPU模板。它有48KB的內存和80KB的加載內存。存儲容量可隨存儲卡擴展至512KB，最大容量可擴展至1024個數字點或128個模擬量。根據統計的I/O點數，選擇32點DC和16點SM321數字輸入模塊和32點SM322繼電器輸出模塊。
3.2變頻器的選擇和功能設置
三菱公司提供了FR-A540系列變頻器與公司標準電機匹配時的技術參數。采用三菱的標準電機。1#皮帶機額定功率2.2KW，2 ~ 4 #皮帶機額定功率0.4KW，額定電壓380V，額定電流5A，轉速1420r/min，調速範圍120 ~ 1200 r/min。三菱FR-A540變頻器自帶PID調節功能，根據自動配料系統的生產工藝要求進行PID控制。需要檢測和設置的壹些參數設置如下:
(1) pr.1 = 50 Hz，Pr.2= 5 Hz，系統Pr.18=120 Hz不變。
② Pr.19=9999，與電源電壓相同。
③ Pr.7=2s，加速時間(7.5K以下出廠設定值為5s，0 ~ 3600s/0 ~ 360s)。
Pr.8=2s，減速時間(7.5K以下5s，0 ~ 3600s/0 ~ 360s)。
④ Pr.9由電機額定值決定。
⑤ Pr.14=0，適用於恒轉矩負載。
⑥ Pr.79=3，外接/PU組合運行模式。
⑦ Pr.183=8，實現RT開關=REX開關。
⑧ Pr.128，Pr.129，Pr.130，Pr.131，Pr.132，Pr.133，Pr .
STEP7是西門子S7-300系列PLC使用的編程語言。它是壹種能在通用微型計算機上運行並能在WINDOWS環境下編程的程序設計語言。通過STEP7編程軟件，使用梯形圖和語句表進行離線編程非常方便，並且可以通過切換電纜直接發送到PLC的內存中執行。在調試運行中，還可以在線監控程序中各種輸入/輸出或狀態點的通斷情況，甚至可以在線修改程序中變量的值，給調試工作帶來了極大的方便。
STEP7將用戶程序分成不同類型的塊。程序塊分為兩類:系統塊和用戶塊。用戶塊包括:OB=組織塊，FB=功能塊，FC=功能，DB=數據塊。主程序可以放入“組織塊”(OB)，子程序可以放入“功能塊”(FB或FC)。
在該系統中，PLC的主要任務是接受外部開關信號(按鈕、繼電器觸點)和傳感器產生的數字信號的輸入，判斷當前系統狀態並輸出信號控制接觸器、繼電器、電磁閥等設備，從而完成相應的控制任務。此外，另壹項重要任務是接受工控機(上位機)的控制命令，進行自動配料控制。
自動配料程序* * *有OB1和FC1等7個“塊”到FC6。OB1為主程序，通過6個“調用”語句依次調用FC1到FC6等功能模塊，達到組織整個程序的目的。程序中六個功能塊的任務分配如下:
FCl負責系統運行的啟動和運行模式的設置；FC2負責停止該系統；
FC3負責計量泵和計量泵的配比控制；FC4負責處理和控制故障和事故；
FC5負責控制變頻器；FC6負責指示燈的顯示控制。
5.結束語
PLC取代了傳統的機械傳動和龐大的控制電器，實現了電氣的自動控制。通過皮帶電機變頻調速，可以節約能源，提高配料精度。
本文的創新之處在於自動配料系統采用PLC控制方案，具有功能強大、方便靈活、可靠性高、成本低、易於維護等優點，大大提高了配料精度，便於計量的微機控制，實現了網絡化生產管理，投入運行取得了良好的經濟效益。該項目的經濟效益為20萬元。