1、應用背景
在企業生產工藝過程中，需要將各種原料按照一定的比例配成混合物料，配比的準確性以及配料自控係統的可靠性都將直接影響產品的質量和企業的經濟效益。在工業生產中，很多情況下是通過現場操作人員按照配比，人工調節給料機的給料量。其缺點是給料量的大小完全靠操作人員的經驗或"人工跑盤"的結果來決定，配比精度較差，操作人員勞動強度大，自動化水平極低。因此實現高精度自動配料對工業企業生產具有重要的意義。

配料係統的主要功能決定係統開發需要解決的主要問題包括：
·實時采集各秤體的重量和速度信號
·經過高速運算，得到物料的實時K8凯发登录入口和累計量
·根據實時K8凯发登录入口信號和生產配方通過PID運算輸出調節信號
·動態檢測和處理配料過程中可能出現的各種信號和故障
·稱重模塊與上位機通訊
·上位機集中監控管理 　　

2、解決方案
為研究價格低廉、自動化程度高、適合國情特別是適合老企業改造的計算機配料技術，經過多年的探索和努力，終於研製出可以適用於各行業、符合各種精度要求和各種現場環境的計算機自動配料技術及方法。
係統由IPC-610作為主機，通過ADAM4000係列亞當模塊采集現場的重量和速度信號，通過P4CPU快速計算處理後，得到各種物料的累計量和K8凯发登录入口值。而PCL-733、PCL-734和PCLD-880板卡的配合可以起停現場的設備，並對各設備的運行狀況進行監測。經過對K8凯发登录入口設定值和K8凯发登录入口實際值得比較和PID運算，由模塊輸出DC4～20mA控製現場給料幅度，完成控製流程。係統屬於集中式配料。其特點是各種性能可以和國內外最昂貴的成套設備相比，造價又是其幾分之一，達到最優秀的投資效益比，設計方案組合靈活、操作簡便、運行維護量低、自動化程度高，可以使係統長期穩定可靠運行。
係統組成：
 

·工控機IPC-610P4/256M/64M/60G/52X/網卡/USB
·重量采集ADAM-4016模擬量采集模塊
·速度采集ADAM-4080D脈衝計數模塊
·電流控製ADAM-4021數/模轉換模塊
·開關量控製PCLD-880、PCL-733、PCL-734
·數據采集卡PCL-745B
·電器控製部分
·機械測量部分（測速、測重）
·監控軟件

3、工作原理
配料自控係統通過計算機集中監測、控製管理配料設備，完成物料計量、物料配比、故障報警和數據輸出等功能。係統采用工業控製計算機IPC610及ADAM4000係列數據采集控製模塊，由雙絞線連接的RS-485通訊，它既能完成傳統配料的全部功能，又能大幅度降低設備成本，使配料控製係統在較大範圍內很容易實現自動，半自動，手動三種模式的調節，是微機控製配料係統的發展方向。
稱重傳感器與速度傳感器將變化的重力信號與速度信號經過ADAM重量、速度檢測模塊，經RS-485傳送至用戶的計算機管理係統（上位機）。上位機將現場采集的數據加以處理及計算，求出瞬時K8凯发登录入口與累積重量，並與設定的K8凯发登录入口值比較，通過PID計算，計算出調節量後將數據傳送至ADAM電流控製模塊，轉換為模擬電流（DC4-20mA）控製變頻器，從而改變電機的運行速度達到調節K8凯发登录入口的目的。通過上位機對現場的實時監控，從而形成了一套有效的閉環控製係統。
 

4、實現原理和動態數學模型
（1）計量原理
在皮帶秤類動態計量過程中，最基本的原理是根據稱重傳感器的載荷值計算出"單位長度"上的物料平均重量，再測出"單位時間"內皮帶所經過的長度，就可以計算出"單位時間"內通過的物料重量，如果我們將"單位時間"細分到很短的時間段（如100毫秒），那麽各段的總累加值就可以近似於真實的累計值。
分解動態計量模型，定義如下參數;
計量皮帶整圈長度LP(m),可以通過卷尺實測得到。
最大速度下，皮帶運行一圈累計脈衝數PR;
確定調整A/D零點值和修正係數計算所需皮帶運行圈數；
在規定運行圈數內，測算出A/D零點值WZ
通過掛碼或實物校驗等方式計算出稱量的修正係數K
每100毫秒檢測一次A/D數值WG
則，每個周期（100毫秒）的累計量=（WG-WZ）*100毫秒的脈衝數*K
總累計量，將每個100毫秒累計量進行累加即可得到總累計量。
如果將累計量除以單位時間，並進行相應的單位轉換就可以將單位轉換為噸/小時、公斤/米等所需要監測的信息。

（2）控製原理
係統的調節采用工業控製中非常穩定可靠PID調節控製方式，無振蕩，無超調。並可以實現手動自動狀態的無擾動切換。
PID調節輸出，目的保證偏差為零，並使係統達到穩定狀態。偏差是設定值（SP）和實測值（PV）的差。PID控製的基本原理是基於下麵的算式：
輸出M(t)是比例項、積分項和微分項的函數。
t
M(t)＝KC*e+KC∫edt+Minit+KC*de/dt
0
輸出＝比例項＋積分項＋微分項
其中：
M(t)PID回路的輸出，是時間的函數
KCPID回路的增益
EPID回路的偏差（給定值與實際值之差）
MinitPID回路輸出的初始值
在許多控製係統中隻需要一種或兩種控製類型。
在實際應用中，係統僅選用比例項和積分項兩種調節方式。
從實際應用效果看，控製穩定，效果非常理想。

（3）軟件的編製
如果說通過硬件部分的搭建，稱為係統的骨架，那麽軟件部分就是係統的靈魂。自動配料控製係統軟件是根據配料行業的特殊需求，結合ADAM4000係列模塊自身特點並進行相應的算法改進和優化，通過VisualBasic6.0語言編製。VisualBasic6.0是麵向對象的可視化編程語言，具有高效、簡單易學、功能強大等優點。它既可以通過DLL來實現I/0端口的輸入輸出，也可以通過API函數或Mscomm控件實現串口通訊，還能夠充分發揮VB數據庫功能強大以及生成用戶界麵快的優點。由於模塊配有DOS、Windows多種操作係統下的驅動程序，並可以在VisualBasic、BorlandC++、VisualC++和Delphi等多種開發環境下使用。通過類和各種控件的有效利用，不但加快了數據的實時處理速度並提高係統運行的穩定性。
軟件部分通過RS485總線實時采集現場數據並處理，並提供皮帶秤零點自動調整、自動校秤、曆史曲線監控、高低限報警、現場設備故障報警、設備連鎖起停和計控數據的日常存儲、查詢、打印等工作。根據用戶的要求，提供遠程計算機聯網，進行數據的遠程查詢、實時顯示等。

5 係統特點
（1）根據企業現場條件，係統可以同時控製獨立幾條幹料線和幾條與幹料線相關的液體配料線，每條配料線上可根據用戶要求設置稱重點和測速點。
（2）配料控製係統除傳感器外，全部安置在遠離現場的中央控製室內進行集中操作控製，實現遠程控製。
（3）配料精確度高：在國產件的條件下，單機精度優於0.1％；係統配料精度優於0.5％。
（4）自動化程度高：自動調零、自動校秤，打印當班記錄、配料報表，自動聲光報警。中央控製運行程序自動起動停止設備，故障點監控輸出，屏幕動畫顯示係統運行狀態。
（5）操作簡單：係統提供全自動、半自動、手動三種操作方式。全自動方式下，不需要人為幹預，微機自動完成全部配料過程，並實時打印。半自動方式下，允許在工控計算機上進行手動操作操作。配料命令發出後，係統可以自動完成一個稱重點的全部稱重過程。手動方式則通過現場調速旋鈕控製設備的運行。
（6）運行可靠：已有多套係統在冶金、電力、食品行業得到運用，除自然停產檢修外，其餘時間晝夜不停連續運轉，未曾發生過實質性故障。
（7）維護方便：係統內部各部分之間采用模塊結構，接觸件連接、檢修。維護都行方便。通過公司提供的檢測軟件可以很方便的對設備進行維護檢測。
 

結束語
基於ADAM－4000係列配料稱重模塊的微機集中配料監控係統以投資低、結構合理、配置靈活、開發方便、運行可靠，保證配料自控係統安全有效運行，贏得用戶的廣泛讚譽。

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