摘要：配料系统测控时序在料位最低点时，控制输出装料生成指令，装料阀接受打开指令后打开，系统进入体积给料期。经过一个时间延迟后，装料阀全部打开，并发出装料阀全开反馈信号给控制系统，经过一个设定的时间延迟后，硫化空气打开，系统进入快速加料阶段。当物料加到料位最高点时，称重控制控系统检测到料斗满料信号而输出装料阀关闭指令，装料阀接受指令开始关闭，系统运行到装料阀全关点时，输出蝶阀关闭信号，到此系统装料过程结束，进人出料阶段。经过一段稳定时间后系统运行到重量给料开始点，此时体积给料结束，系统进入到重量给料阶段，测量和控制周期开始，持续到给定的下一个料位最低时，系统又发出装料控制的指令。以此循环交替进行给料作业。
在生产领域中，各种原料之间的配比精度对生产过程的稳定和产品的质量、产量有重要的影响。定量配料给料系统已广泛应用于水泥建材、冶金化工、电力煤炭等行业粉体液体连续输料的流量测量与定量给料的工业环节。如水泥厂人窑煤粉的定量给料及输送就是一个典型的例子，其供料过程中的稳定性、均匀性等问题是影响计量精度的主要因素。由于它用途广泛，对提高给料系统的自动化程度就有着重要的现实意义。物料定量给料系统是根据国内外智能配料系统的发展状况和趋势，结合MDI制革企业提出的具体要求设计的配料系统计量装置；它采用可编程序控制器作为整个控制系统的核心，具有原理先进、结构简单、给料均匀可靠、测量准确等特点。
1系统结构及设计
可编程控制器在机电一体化产品中应用范围极广，其主要特点是：工作可靠、可与工业现场信号直接输入输出连接、组合灵活、编程容易、安装简单、维修方便、运行迅速，为继电器逻辑控制所望尘莫及。该计量装置控制对象和参数多，工作条件恶劣，且要求具有一定的管理功能，为提高系统的可靠性，便于维护，拟采用以可编程控制器为核心，以触摸屏计算机作为交互界面，配以各种输人输出专用模块和专用信号调理电路组成一个完整的控制系统。
1.1系统测控时序
系统测控时序在料位最低点时，控制输出装料生成指令，装料阀接受打开指令后打开，系统进入体积给料期。经过一个时间延迟后，装料阀全部打开，并发出装料阀全开反馈信号给控制系统，经过一个设定的时间延迟后，硫化空气打开，系统进入快速加料阶段。当物料加到料位最高点时，称重控制控系统检测到料斗满料信号而输出装料阀关闭指令，装料阀接受指令开始关闭，系统运行到装料阀全关点时，输出蝶阀关闭信号，到此系统装料过程结束，进人出料阶段。经过一段稳定时间后系统运行到重量给料开始点，此时体积给料结束，系统进入到重量给料阶段，测量和控制周期开始，持续到给定的下一个料位最低时，系统又发出装料控制的指令。以此循环交替进行给料作业。
1.2计量装置配料控制系统
计量装置配料控制系统由上位机系统和下位机系统两部分构成。
1.2.1上位机系统
触摸屏计算机作为上位机，主要实现监督控制级和管理级的功能。及时处理用户的输入指令并显示运行信息。由于触摸屏计算机自带了与PLC通信的功能，而不用编写专用的通信程序，只要设计良好的界面，使用十分方便。
1.2.2下位机系统
下位机系统主要由以下几部分组成：
(1)可编程控制器。可编程控制器是下位机系统的控制中心，一方面担负着与上位机的通信功能；另一方面根据上位机的指令，控制各执行机构的动作。考虑到系统的负载情况和控制的需要，选用了富士公司的G11-5.5KW变频器。适应的电机为5.5kW。控制方式为柔性PWM(V/F控制)。运行频率的输出控制由模拟量进行(0一10V)，此模拟量值由PLC的2D/A模块给定。
(2)接收调理电路。接收现场传送来的差分信号，将其转换成开关信号后送给PLC的高速计数器计数。
(3)转速检测模数转换电路。将电机运行的速度转换成数字量送给PLC。
(4)电参数检测功能模块。将电机运行的电流、功率、效率等转换成数字量并接口送给PLC和上位机。
(5)数模转换功能模块。将经PLC计算后的转速控制数据转换成模拟信号，送给变频器，以控制下料电机的转速，从而达到控制给料量的目的。
(6)称重模块。称重传感器是传统的电阻应变式压力传感器，采用的是ET一3型计量模块。但其输出范围只有0-21.6mV(供电电压为直流12V)，输出电阻为351欧姆，无法直接采样进行A/D变换。采用了AD623芯片将此信号放大50倍。
1.3机械本体与机电接口
现场部分主要是机电一体化的执行机构，主要包括机械本体、动力部分，测量传感部分、执行机构，驱动部分等要素，各要素之间通过接口相联系。
(1)加料电磁阀及蝶阀。由PLC的输出继电器的闭、合，来控制加料电磁阀的通断，通过该执行机构实现料斗中物料间隙自动加入。
(2)测量传感部分。对系统运行中所需要的重量信息进行检测，变成电信号，经信号调理电路处理后以差分信号发送到控制室。
(3)粉料输送螺旋及驱动机构。它是系统的主要执行机构，通过它的运行，实现物料的进给。该螺旋主轴以变频电动机为动力，通过一级摆线针轮减速器减速后拖动主轴运行，变频电动机的运转速度由变频器控制。
(4)粉料压实及驱动机构。它是系统物料的主要执行机构，通过它的运行，实现物料的压实。该机构以电动机为动力，通过二级摆线针轮减速器减速后拖动压料机构运行。
2可编程控制器PID算法
PID控制具有原理简单、使用方便、适应性强等特点，计量装置利用PLC的控制计算能力取代模拟调节器，直接通过数字运算，使被调量保持在给定值。
PID指令的许多参数都可以由用户根据自己的需要设置或设定，从控制开始到PID循环达到装置控制要求的困难是找到一个好的控制起始点。调节PID值时一定要保证操作的安全性，以避免对设备的损坏。对FX2N系列PLC可以进行预调节以便为PID控制过程快速赋初值。一个简单的方法就是每次改变固定比例的参数值，如每次增加或减少10%。
3结语
计量装置根据人机工程学的原理进行计量装置界面设计，采用彩色液晶显示和专门的机柜设计，以保证操作的方便和正确；以PLC为控制中枢，以螺旋输送等为物料的推进器，配以相关的执行驱动器件，使系统可自动运行。整个系统给料量进行闭环控制，采用面向对象的编程方法，和面向过程的编程方法相结合，进行优化的接口和流程设计，可以方便地进行功能扩展；并且具有远程通信接口，在需要时可以组成网络，以适应工厂现代化发展的需要，配料精度达到0.5%级。该装置已在企业应用，运行状况良好。
