基于PLC控制的自动配料系统的应用
图2: 流量PID闭环调节
2.系统控制流程
当系统开始工作时,启动配料生产线。首先系统程序进行初始化,通过上位机或触摸屏设置配料配比,检查料斗有无物料。若无物料,向料斗送料,启动配料生产线,由电子皮带秤进行称重并实时计量,CPU计算得实时流量及累计流量。若设定流量与实际流量有偏差,调节器根据系统控制要求比较设定值与实际流量的偏差,经PID调节改变输出信号以控制变频器对输送电机的速度调节,从而实现恒流量控制。根据配比各辅料同时混合计量,并按配方工艺要求添加。系统主程序控制流程如图3。
图3: 系统主程序控制流程
3.PLC控制系统硬件设置
系统中主、辅料秤由可编程控制器(PLC)和上位机实现两级控制。现以1#~4#四台电子皮带秤的PLC控制分析为例,每一电子皮带秤有一台皮带驱动电机,两个料位传感器,一个速度传感器,一个称重传感器,一台变频器,它们构成了被控对象。电动机的启、停由开关量控制,PLC数字量输出信号作为变频器的控制端输入信号,经变频器调制输出高频脉冲给皮带驱动电机。料位传感器检测料斗有无物料,速度传感器测量电机的转速。系统需8个数字量输入信号,25个开关量输入信号和24个开关量输出信号,I/O点总数量为57。I/O点数量和类型如表1所示。
表1: PLC I/O口数量和类型
公司的SIMATIC S7-/300,属于模块化小型PLC系统,各种单独的模块之间可进行广泛组合构成不同要求的系统。
根据系统被控对象的I/O点数以及工艺要求、扫描速度、自诊断功能等方面的考虑,选用SIEMENS公司S7-300系列PLC的CPU 315-2DP 。CPU 315-2DP是唯一带现场总线(PROFIBUS)SINEC L2-DP接口的CPU模板,具有48KB的RAM,80KB的装载存储器,可用存储卡扩充装载存储容量最大到512KB,最大可扩展1024点数字量或128个模拟量。根据统计出的I/O点数选择一个直流32点和一个16点的SM321数字量输入模块和一个32点SM322继电器输出模块。
3.2变频器选型及其功能设定
三菱公司提供了FR-A540系列变频器与该公司的标准电机相匹配时的技术参数。采用三菱的标准电机,1#皮带机额定功率2.2KW,2~4#皮带机额定功率为0.4KW,额定电压380V,额定电流5A,转速1420r/ min,调速范围120~1200r/min。三菱FR-A540变频器自带有PID调节功能,根据自动配料系统生产工艺要求进行PID控制,需要检测设定的部分参数设定如下:
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