0 引言

氯磺化聚乙烯自動送料係統采用以PLC、觸摸屏、稱重控製儀表等相結合的控製方式。該係統是由A、B兩套完全相同又相互獨立的子係統構成，A、B兩套係統可以同時進行送料工作，也可以單獨或循環等方式進行送料工作。控製係統中主要是通過觸摸屏選擇係統的工作方式，再由PLC驅動各執行部件完成各項命令，同時各部件的執行情況實時反饋到PLC中，使整個係統形成閉環控製。

本係統根據用戶的要求選用60點歐姆龍CPM-2A主機和2個20點的擴展模塊。所有需要PLC處理的輸入和輸出信號都是開關量信號，點數雖然比較多，但大部分是為了構成閉環控製係統而安裝的反饋信號、手動所需要的按鈕信號、報警信號。控製程序雖然比較簡單，但卻比較繁瑣，要把各種可能發生的情況都要考慮到，才能使係統安全可靠地進行工作。

觸摸屏選用的是6英寸羅升單色觸摸屏，畫麵比較小，而手動和自動的按鈕比較多，報警信號的輸出點也很多，所以采用多頁畫麵（46頁）層層嵌套、相互互鎖的方式編製觸摸屏的畫麵程序。例如：打開機器後，觸摸屏首先顯示主畫麵，主畫麵中有A、B兩個子係統和總的報警係統3個按鈕；當按“A”按鈕時,就會進入A係統的二級畫麵，將出現自動、手動、返主頁3個按鈕；當按“自動”按鈕進入自動狀態的三級畫麵，將出現起動、停止、返主頁和上一頁4個按鈕…… 當係統有報警輸出時，觸摸屏能夠自動彈出發生報警的執行部件畫麵，畫麵一直在閃爍，同時控製櫃麵板上的報警鈴響起，直到故障排除後才能恢複正常。

1 送料係統的結構設計

A、B兩套送料子係統均由以下幾個主要部分組成：

（1）前期儲料罐。罐內裝有射頻導納物位開關，當料位達到一定高度時（即射頻導納物位開關有信號送給PLC時），係統才可以進行送料工作。儲料罐下麵的出料口處有一個星型加料閥a，星型加料閥的運行、停止及開、關到位，都有位置信號反饋。

（2）稱重料鬥。它位於前期儲料罐下，有3個稱重傳感器安裝在料鬥下進行每次送料的稱重工作。稱重料鬥下有一個星型加料閥b和一個氣動閘板門，星型加料閥b和氣動閘板門的運行、停止及開、關到位，都有位置信號反饋。

（3）送料風道。通過羅茨風機形成的動力風道將氯磺化聚乙烯原料輸送到反應釜，羅茨風機的起動、停止通過軟起動器控製。

（4）反應釜。它的入口處有一個星型加料閥c和一個電動蝶閥，星型加料閥c和電動蝶閥的運行、停止及開、關到位，都有位置信號反饋。

2 係統的工作方式

當係統需要送料時，無論是自動狀態還是在手動狀態，係統的正確工作方式為：

當物位開關有信號時，首先打開前期儲料罐下的星型加料閥a，使氯磺化聚乙烯原料靠重力自然進入稱重料鬥，當稱重料鬥內的氯磺化聚乙烯原料達到設定的重量（1t）時，關閉前期儲料罐下的星型加料閥a，然後起動羅茨風機，當風機達到正常運轉轉速時，再打開稱重料鬥下的氣動閘板門、星型加料閥b，幾秒延時後，再打開反應釜上的星型加料閥c和電動蝶閥。此時進入管道的氯磺化聚乙烯原料靠羅茨風機形成的風力進入反應釜。當稱重料鬥內的氯磺化聚乙烯原料已經全部進入管道時（即稱重控製儀又回到0值輸出），關閉氣動閘板門、星型加料閥b。延時一段時間後關閉羅茨風機，反應釜上的電動蝶閥、星型加料閥c。此時一次送料工作完成。係統等待下次送料的命令。

A、B兩套係統的工作方式完全相同，起動哪一套係統工作由操作者控製。由於係統完成一次送料工作的時間比較短（不到5min），所以在程序中設計了幾種工作方式：A係統工作5次後，B係統再工作5次，依次往複循環；A、B係統順序工作，即A係統工作1次，B係統工作1次；隻一個係統工作；同時工作。可以通過觸摸屏內的一個窗口畫麵進行選擇。係統中的A、B兩套送料子係統都具有自動和手動兩種工作方式，自動和手動工作方式可以在觸摸屏上選擇，也可以通過遠程按鈕開關來選擇，從而實現遠程控製方式。

3 係統的控製方式設計

係統是以PLC為控製核心，觸摸屏與PLC間是通過通信方式進行交換信息；稱重傳感器將模擬信號傳送給稱重控製儀表，再通過稱重控製儀表對傳感器送來的信號進行分析和處理後以開關量的形式送入PLC中；軟起動器的起動和停止也是通過PLC控製，同時軟起動器的運行情況實時反饋回PLC中。圖2為一套係統的控製框圖，兩套子係統完全一樣。

3.1 手動工作方式

手動工作時，可以通過各執行部件的起動和停止按鈕來控製各部件的起動和停止，這些按鈕均在觸摸屏上（或遠程控製櫃內）。通過觸摸屏與PLC間的通信，由PLC實現所需要的動作，動作是否完成，由各執行部件的開、關是否到位的位置信號反饋到PLC中。如果在規定的時間內，執行部件沒能完成任務（即各閥門沒有開、關到位，或風機沒有正常運轉），係統將發出報警信號，提示操作人員係統出現故障，並在觸摸屏上顯示出現故障的地點，同時係統無法進行下一步的工作，直到故障排除。如果A係統發生故障，不影響B係統的正常工作。

3.2 自動工作方式

自動工作時，係統首先檢查各執行部件是否都處在原位狀態。即星型加料閥、電動蝶閥、氣動閘板門是否關到位；射頻導納物位開關是否有信號；稱重傳感器是否0輸出等。如果某個原位信號沒有，那麽係統將無法自動運行，必須切換到手動狀態，使沒有處在原位的執行部件回歸到原位狀態。射頻導納物位開關如果沒有信號，說明前期儲料罐內沒有足夠的氯磺化聚乙烯原料可以進行送料工作，此時隻能等待。在觸摸屏上也給出原位信號指示，提示操作者此時係統是否處在原位狀態。當原位狀態滿足時，係統就會按照係統各部件的工作順序進行依次起動和停止。同時自動檢查各執行部件的執行情況，實時反饋給PLC，從而實現閉環控製。一個子係統處於自動運行狀態時，另一個子係統可以是自動狀態運行，也可以是手動狀態運行，或不運行。

4 觸摸屏與PLC間的通信

隻有觸摸屏與PLC之間能夠通信，才能使係統正常工作。首先要進行通信格式的設定：必須使兩者所設定的“通信格式”、“站號”、“傳輸速度”、“資料格式”等全部相同，然後再按正確的連線方式連接通信電纜。通信格式按要求設定好以後，通過RS-232通信電纜將觸摸屏與PLC之間連接起來，具體的連接方式如圖4所示。

5 結語

此套係統已經投入正常運行，在現場調試中，也出現了一些設計中沒有考慮到的問題，雖然都是一些比較容易解決的，但它提示我們在設計工控係統時，還是應該首先取得現場的第一手材料，對整個係統中的各個執行部件的工作環境和工作特性要完全了解。同時在工作中不斷積累經驗，為下一次設計提供寶貴的實踐知識。

本文是對現今化工廠普遍使用的實際工程進行的技術改造，采用了小型PLC作為控製核心，並根據現場的特殊性，選擇了觸摸屏與按鈕並行的操作方式，使工作人員更加方便、快捷的完成控製。軟件設計采用模塊化設計思想，程序結構清晰。係統成本較低，並使係統性能更加完善、可靠。

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