基于PLC的物料定量給料系統(tǒng)的設計
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1.2 計最裝置電氣控制系統(tǒng)
計量裝置電氣控制系統(tǒng)由上位機系統(tǒng)和下位機系統(tǒng)兩部分構成。
1.2.1 上位機系統(tǒng)
觸摸屏計算機作為上位機，主要實現(xiàn)監(jiān)督控制級和管理級的功能。及時處理用戶的輸人指令并顯示運行信息。由于觸摸屏計算機自帶了與PLC通信的功能，而不用編寫專用的通信程序，只要設計良好的界面，使用十分方便。
1.2.2 下位機系統(tǒng)
下位機系統(tǒng)主要由以下幾部分組成:
① 可編程控制器。可編程控制器是下位機系統(tǒng)的控制中心，一方面擔負著與上位機的通信功能;另一方面根據(jù)上位機的指令，控制各執(zhí)行機構的動作。考慮到系統(tǒng)的負載情況和控制的需要，選用了三菱公司的FR -540 -5.5K-CH的變頻器。其輸出額定功率為9.1 kV，適應的電機為5.5 kW?？刂品绞綖槿嵝訮WM (V/F控制)。運行頻率的輸出控制由模擬量進行(0一5 V)，此模擬量值由PLC的2D/A模塊給定。
② 接收調理電路。接收現(xiàn)場傳送來的差分信號并將其轉換成開關信號后送給PLC的高速計數(shù)器計數(shù)。
③ 轉速檢測模數(shù)轉換電路。將電機運行的速度轉換成數(shù)字量送給PLC。
④ 電參數(shù)檢測功能模塊。將電機運行的電流、功率、效率等轉換成數(shù)字量并經(jīng)銘5接口送給PLC和上位機。
⑤ 數(shù)模轉換功能模塊。將經(jīng)PLC計算后的轉速控制數(shù)據(jù)轉換成模擬信號送給變頻器以控制下料電機的轉速，從而達到給料量控制的目的。
⑥ 重量檢測模塊。稱重傳感器是傳統(tǒng)的電阻應變式壓力傳感器，采用的是ET一3型壓力傳感器。但其輸出范圍只有0一21.6 m V(供電電壓為直流12V ),輸出電阻為351 Sl，無法直接采樣進行A/D變換。采用了AD623芯片將此信號放大50倍。
1.3 機械本體與機電接口
現(xiàn)場 部 分 主要是機電一體化的執(zhí)行機構，主要包括機械本體、動力部分、測量傳感部分、執(zhí)行機構、驅動部分等要素，各要素之間通過接口相聯(lián)系。
① 加料電磁閥及蝶閥。由PLC的輸出繼電器的閉、合，來控制加料電磁閥的通斷，通過該執(zhí)行機構實現(xiàn)料斗中物料間隙自動加人。
② 測量傳感部分。對系統(tǒng)運行中所需要的重量信息進行檢測，變成電信號，經(jīng)信號調理電路處理后以差分信號發(fā)送到控制室。
③ 粉料輸送螺旋及驅動機構。它是系統(tǒng)的主要執(zhí)行機構，通過它的運行，實現(xiàn)物料的進給。該螺旋主軸以變頻電動機為動力，通過一級擺線針輪減速器減速后拖動主軸運行，變頻電動機的運轉速度由變頻器控制。
④ 粉料壓實及驅動機構。它是系統(tǒng)物料的主要執(zhí)行機構，通過它的運行，實現(xiàn)物料的壓實。該機構以電動機為動力，通過二級擺線針輪減速器減速后拖動壓料機構運行。
2 可編程控制器PID算法[5]
PID 控 制 具有原理簡單、使用方便、適應性強、魯棒性強等特點，計量裝置利用PLC的控制計算能力取代模擬調節(jié)器，直接通過數(shù)字運算，使被調量保持在給定值。系統(tǒng)PID算法如下:
當前濾波器輸入值PVnf大于設定值時，執(zhí)行正作用PID算法，反之執(zhí)行反作用PID算法。
PID指令的許多參數(shù)都可以由用戶根據(jù)自己的需要設置或設定，從控制開始到PID循環(huán)達到裝置控制要求的困難是找到一個好的控制起始點。調節(jié)PID值時一定要保證操作的安全性，以避免對設備的損壞。對FX2 N系列PLC可以進行預調節(jié)以便為PID控制過程快速賦初值。一個簡單的方法就是每次改變固定比例的參數(shù)值，如每次增加或減少10%。
3 結束語
計量裝置根據(jù)人機工程學的原理進行計量裝置界面設計，采用彩色液晶顯示和專門的機柜設計，以保證操作的方便和正確;以PLC為控制中樞，以螺旋輸送等為物料的推進器，配以相關的執(zhí)行驅動器件，使系統(tǒng)可自動運行。整個系統(tǒng)給料量進行閉環(huán)控制，采用面向對象的編程方法，和面向過程的編程方法相結合，進行優(yōu)化的接口和流程設計，可以方便地進行功熊擴展;并且具有遠程通信接口，在需要時可以組成網(wǎng)絡，以適應工廠現(xiàn)代化發(fā)展的需要，配料精度達到0.5%級。該裝置已在企業(yè)應用，運行狀況良好。
參考文獻
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2 宋德玉可編程控制器原理及應用系統(tǒng)設計.北京:冶金工業(yè)出 版社，2001.
3 謝嶸，張芥凡，田作華.飼料生產(chǎn)中稱重儀表的設計與實現(xiàn)lil .自 動 化儀表，2003,24(12);3 6-38.
4 張立勛，孟慶鑫，張今瑜.機電一體化系統(tǒng)設計[M].哈爾濱:哈爾濱 工程大學出版社，1997:80-100
5 張寶芬.自動檢測技術及儀表控制系統(tǒng) 北京:化學工業(yè)出版社，2000:110-150.
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