本文針對輪胎行業中的配料儀表中計量設備落後、稱量精度低等現狀，介紹了一種以三菱Ｑ係列PLC為核心的自動配料控製儀表，對係統的硬件組成及軟件設計做了較為詳細的描述，現場的應用情況表明，該配料儀表工作可靠，操作方便，具有很高的精度。

     在輪胎行業，橡膠原料配比的精確性直接影響產品的質量。當前我國輪胎橡膠配料設備的自動化水平偏低，配料的準確性很難保證。為保證產品質量，原料的配比要嚴格按工藝要求。自動稱重配料控製儀表將兩種或兩種以上的物料按一定重量配比自動加入到混合機內，經過混合後達到預定要求後自動處理出料。PLC具有體積小，可讀性好，抗幹擾能力強及可靠性高等優點，Pro-faceGLC2000係列觸摸屏具有強大的顯示功能和數據記錄能力，以它們為基礎的稱重配料控製儀表能夠實現高精度要求的配料。本文介紹某輪胎生產廠的橡膠配料控製儀表的工作原理、硬件組成與功能設計。

1、配料稱重係統組成及主要功能

1.1係統組成原理

      某廠的輪胎配料稱重係統的工作流程圖，整個係統分為兩層，一層為主配料係統，主要負責將更各種物料混合攪拌，經過一層混合好的物料通過吸風通道到達二層，二層有四組一樣的稱重係統，主要負責對一層配好的物料進行檢測和對K8凯发登录入口的控製。其工作原理如下所述。當需要配料時，1＃配料稱稱根據配方中每種料的設置重量，首先打開1＃料倉的閘門，當達到預定重量時，關閉1＃料倉閘門，打開2＃料倉閘門，依此類推，直到每一種料都放完，然後1＃配料稱判斷此次的物料是否合格，至此1＃稱完成一次配料，1＃配料稱進行下一次的配料。當配料的批次到時，1＃稱停止配料。由於一層的配料速度很快，所以在第二層分為四組對配好的物料進行分流。二層的四組中哪一個組中沒有料，可以從一層的緩衝倉中進料，當進完料後，通過檢驗稱再一次判斷物料是否合格，合格品通過減量稱把物料以一定的流速輸送到下一個工藝流程中。

1.2主要控製功能

1）具有配方儲存功能和實際配料數據存儲功能：係統能夠存儲100個預置配方，並能保存至少兩周的實際配料數據。

2）對現場的生產過程進行監控：通過觸摸屏能控製現場的生產並能實時顯示現場的工作情況。

3）設置“自動”和“手動”兩種工作方式：“手動”方式就是手圖1配料稱重係統工作流程圖動單獨完成某個控製某個環節，“自動”方式就是完成一個完整的循環周期。

4）具有斷電保護功能：如果在工作工程中突然停電，可以保護現場，一旦來電可以恢複生產。

5）具有故障診斷能力：當現場出現故障時能夠提示報警，當出現嚴重的故障時能夠停止整個工廠的生產。

1.3係統的控製流程

     當係統開始工作時，啟動配料生產線。首先對係統進行初始化，通過上位機確定配方號，檢查1～6號料倉有無物料，若無物料，提示報警並向料鬥送料。稱重配料控製儀表對物料進行稱重並實時計量，同時把數據傳入到PLC中進行相應的計算和處理，當K8凯发登录入口稱的實際K8凯发登录入口數據與設定的K8凯发登录入口數據有偏差，PLC根據其偏差值能夠進行PID整定，從而實現對K8凯发登录入口的控製。

2、配料儀表控製係統的硬件組成及功能

它主要包括：1台三菱Ｑ係列PLC，2台Pro-face觸摸屏，1台工控機，9台稱重配料控製儀表(每個稱量料倉放置2個稱量傳感器)。

2.1三菱Ｑ係列

PLC三菱Ｑ係列PLC是整個控製係統的核心部分，他負責接受外部信號（按鈕，繼電器觸點）等外部數字信號的輸入，同時根據當前的係統狀態以及輸出信號去控製接觸器、繼電器、電磁閥等器件，以完成相應的控製。此外，還要接受上位機（觸摸屏，工控機）的控製命令並完成與9台配料控製儀表的通訊任務。三菱Ｑ02Ｈ型號PLC是某公司的高性能PLC，具有運算速度快，通訊功能強，I/O擴展方便，指令豐富等特點。

2.2上位機係統

     上位機係統由2台Pro-face觸摸屏和1台工控機組成。兩台觸摸屏分別被放置在現場的一層和二層（見圖1），觸摸屏能監視圖2配料儀表控製流程圖現場的工作情況並能完成相應的參數設置和控製任務，同時在第一層的觸摸屏還要儲存100個配方數據，兩台觸摸屏要保存實際生產中的實際數據。由於現場環境比較惡劣，所以對觸摸屏的要求比較高。Pro-faceGLC2601T型號觸摸屏是某公司一體式控製的先進的ＨＭＩ，采用鋁製型材，具有極好的散熱和防塵功能。GLC2601T擁有4ＭＢＦＥＰＲＯＭ，具有強大的配方數據儲存和管理功能。上位機通過監視和管理整個工廠的生產情況，來協調整整個工藝流水線的生產。對於配料稱重係統，上位機可以控製具體的生產中使用哪一種配方，並能夠隨時調用儲存在觸摸屏中實際配方數據，實現報表及打印功能。

2.3稱重配料控製儀表

     稱重儀表分為配料稱，檢驗稱和K8凯发登录入口稱。配料秤與檢驗秤為西泰克ＰＬＡＣ－1型，K8凯发登录入口稱為科豐ＸＫ3201Ｐ01型。配料稱通過設定的目標量、提前量、慢進量進行1＃～6＃物料的配料工作並檢查配好的物料是否合格；檢驗稱是為了防止在物料的傳輸工程中有物料的損失從而對物料進行又一次的檢測；K8凯发登录入口稱接受來自PLC的K8凯发登录入口PID整定數據進行K8凯发登录入口控製。在每個料鬥的底部有兩個應變力式重力傳感器，將輸出信號傳入稱重配料控製儀表，稱重儀表計算兩個傳感器數值的平均值並作為實際數值，配料控製儀表還具有100／ｓ的高速Ａ／Ｄ轉換處理，對於瞬間的重量變化能迅速反應。該稱重儀表具有1／1000ｋｇ的測量精度。2．4係統的通訊方式的實現整個通訊係統是以三菱Ｑ02ＨPLC為核心而建立起來的。如圖3所示，Ｃ24是三菱Ｑ02ＨPLC的串行通訊模塊，有兩個通訊口，一個是ＲＳ232，另一個是ＲＳ485／422，其中ＲＳ232口通過ＲＳ232／ＲＳ485轉換器與9台稱重配料控製儀表進行自由口通訊，ＲＳ485／422口連接兩台Pro-face觸摸屏，兩台觸摸屏的站地址分別為0和2；三菱Ｑ02ＨPLC通過ＱＪ71網絡模塊與工控機進行數據交換，作為ＭＥＬＳＥＣＮＥＴ／Ｈ網絡（整個工廠所采用的網絡通訊方式）的一部分，它們之間通過光纖電纜能夠以10Ｍｂｐｓ的速度進行通訊；ＱＪ61是ＣＣ－Ｌｉｎｋ係統主／本地模塊，它與遠程I/O模塊以ＣＣ－Ｌｉｎｋ的通訊方式進行連接，其通訊速率為152．5Ｍｂｐｓ，這兩個模塊上分別要進行主站和從站的站號設定，Ｑ61作為主站地址為0，遠程I/O模塊作為從站地址為1。

3、PLC控製係統的軟件設計

      根據前麵介紹的控製原理及主要控製功能設計的要求，可在ＧＸ－ＤＥＶＥＬＯＰＥＲ的軟件平台上設計PLC的控製程序，整個程序可分為初始化、主程序、通訊讀程序、通訊寫程序、PID控製五個部分。其中主程序和通訊讀程序是循環掃描進行的，通訊寫程序為條件執行的，隻有當要對稱重配料控製儀表設定數據時才執行。PID控製程序是定時中斷程序，中斷時間為50ｍｓ，與PID的采樣時間相同。PLC與九台稱重儀表通過自由口進行通訊。在通訊讀程序中PLC實時的讀儀表的數據，PLC發送的報文格式為“起始字節站號數據校驗碼”，稱重儀表根據接收到的信息返回相應的數據。讀程序按1～9台儀表的順序循環讀儀表的數據，每個儀表的通訊等待時間為0．5ｓ，及若當PLC發送讀某個儀表的數據後，在0．5ｓ後稱重配料控製儀表沒有返回數據就進行下一個儀表的通訊。通訊寫程序是把觸摸屏設定的數據寫入到稱重儀表中，由於稱重儀表是ＲＳ485接口，為半雙工通訊方式，所以在進行通訊寫程序時要先暫時終止通訊讀程序，在寫入完成後再次開啟通訊讀程序。

4、結束語

稱重配料控製儀表應用比較廣泛，采用了可編程控製技術，使係統的可靠性和精度大大提高，實現了自動控製。Pro-face觸摸屏提供了良好的人機界麵並具有強大的數據管理功能，為稱重配料控製儀表安全、可靠、方便的控製與監視提供了保障；工控機將整個工廠的控製和管理集成在一起。本係統自投入運行以來，運行狀態良好，自動化水平達到國內同行業的領先水平，取得了良好的經濟效益和社會效益。

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