1前言

目前，我国大多数橡胶厂使用的配料控制系统是20世纪80年代开发的，主要由计算机、配料控制器、PLC和给料控制装置组成。配料控制器控制每个秤的进料和出料，PLC控制配料顺序，计算机监控和管理整个配料过程。该系统中配料控制器、PLC和计算机之间有大量的数据交换。

2传统配料控制系统的主要不足

2.1系统硬件线路复杂

在传统的配料控制系统中，配料控制器与PLC之间、配料控制器与给料控制装置之间以及PLC与给料控制装置之间存在大量的1/0接口，并且每台秤的配料控制器都有一根与计算机的通信网线。这种系统结构决定了其硬件电路的复杂性。

2.2计算机与配料控制器之间的通信可靠性差

由于计算机没有专门的软件与配料控制器进行通信，计算机与配料控制器之间的通信软件由配料系统供应商自己用“VB”或“VC”等语言编程，这将不可避免地导致控制过程中通信不畅和实时数据不正确。

2.3系统可靠性不高

由于橡胶配料是长期连续工作的，系统硬件线路的复杂及计算机与配料控制器的通讯可靠性差决定了其系统可靠性不高，故障排查难、维修不方便。

3新型配料控制系统的构成

3.1新型配料控制系统的结构及原理

随着电子技术的飞速发展，PLC的功能越来越强，越来越多地应用于各种控制领域。PLC已经从传统的顺序控制发展到各种工业需求的控制，其中有一个专门用于配料模块来实现配料控制，支持PLC的计算机控制软件越来越多，世界上主要的计算机控制软件都可以支持主流PLC，这使得计算机与PLC之间的数据交换简单可靠。西门子PLC是世界上最好的PLC之一，其SIWAREX称重模块是应用于S7-300和S7-400PLC的配料模块。新的配料控制系统用PLC称重模块代替配料控制器，使整个配料过程在PLC的完全控制下进行。新型配料控制系统由计算机、PLC和加料控制装置组成。

每台秤的传感器信号直接进入对应的称重模块，计算机PLC之间通过PROFIBUS通讯协议通讯，PLC根据配料时序直接控制每台秤每种料的补料、排料。

触摸屏作为计算机控制的后备控制器。当计算机系统不能正常工作时，触摸屏承担配料系统的管理及各种配料参数修改功能，使系统能继续正常配料，从而进一步提高了系统的可靠性。触摸屏与PLC通过MPI协议通讯。

3.2新型配料控制系统的硬件设备

计算机系统采用高质量的工业计算机或服务器，保证计算机系统的可靠运行。PLC采用西门子S7-300和S7-400PLC。在功能上，S7-300和S7-400都可以控制。考虑到S7-400比S7-300贵很多，从系统成本角度考虑，一般采用S7-300。当需要更多的CPU时，采用S7-400和ET200的组合。触摸屏采用能与西门子S7系列PLC通讯的产品，如DIGITAL或GE等公司的产品。电磁振动给料机由电磁振动给料机控制装置控制，螺旋给料机由变频器控制。

3.3新型配料控制系统的软件

计算机软件采用支持PROFIBUS协议的标准计算机监控软件，确保计算机与PLC之间的通信顺畅可靠。计算机监控软件可以是GE公司的CIMPLICITY或西门子公司的WinCC。计算机监控软件除配料控制主画面外，还有称重点管理、配料参数管理、配方管理、配料时序管理、参数校对、报表管理、故障报警等控制画面，操作直观简单。计算机报表管理采用SOLServer和Excel，保证配料数据不可更改，便于统计管理。

PLC软件采用西门子STEP7编程，PLC控制软件包括称重模块数据转换、秤补料排料控制、配料时序控制、混合时序控制、各种故障检测报警等。

触摸屏软件通过其专用软件编程。触摸屏具有配料过程所必须的操作界面及相应的控制功能。

西门子为SIWAREX计量模块提供专门的校秤软件SIWATOOL。计算机与SIWAREX称重模块采用RS232通讯，通过计算机上的SIWATOOL软件实现校称。SIWATOOL校秤软件使原本复杂的校称过程变得简单、直观。

4新型配料控制系统的特点

4.1系统可靠性

高系统硬件配置先进，计算机与PLC通讯顺畅，决定了系统的高可靠性。

4.2配料精度高

由于称量模块测量精度高，同时PLC程序可根据秤的特殊要求进行编程，使其具有很高的配料精度。系统静态精度为1/1500(10kg~100kg小秤的静态精度为1/800)，系统动态精度为1/800(10kg~100kg小秤的动态精度为1/400)。特殊小秤的称量精度可达到2g，能满足橡胶工厂包括特种橡胶在内的各种配料的特殊要求。

4.3系统维护容易

硬件线路简洁、中间环节少、硬件质量好，使系统几乎做到免维护。系统有各种故障的自动诊断功能，故障点一目了然，方便迅速排除故障。西门子公司PLC的插拔式输入输出端子能方便更换PLC模块。

4.4实现排料速度控制

根据工艺要求自动输出4mA~20mA控制信号，调节排料给料机的速度。

4.5系统结构灵活

最多可控制24台电子秤，满足所有橡胶生产要求。1台秤也可称多种原料，降低了系统成本。

5新型橡胶配料控制系统的应用

5.1配料系统控制多条橡胶生产线配料

随着我国橡胶工业的不断发展，一些橡胶企业由于各种原因需要使用一个配料系统给多条橡胶生产线供料。比如南京圣翰橡胶有限公司，由于厂房空间的限制，一个配料系统要同时为生产线和压花生产线提供原料，很多秤要用两条线，但是每条白的配方都不一样。新型橡胶配料控制系统可将配方、称量点、配料参数和不同配料方式的时序保存在PLC中。当切换到另一种配料方式时，只要计算机切换到配料画面，所有的配料参数都可以在PLC中自动切换。避免了传统配料增加操作人员工作量和可能输入错误配方的缺点，大大提高了配料的可靠性。

5.2新旧配料控制系统在线切换

橡胶厂的连续生产时间一般为5~8年。在此期间，原料配料机将不断向橡胶炉输送合格的原料。当旧的配料控制系统不能满足正常生产要求时，在不影响橡胶生产线正常生产的情况下，在线更换新的称重控制系统成为一种需求。新旧配料控制系统在线切换的关键是切换时间。系统切换必须在几个小时内完成，并且新系统可以立即可靠地工作，因此切换是成功的。新的橡胶配料控制系统可以在8小时内切换新旧配料控制系统。之所以能在这么短的时间内完成切换，主要是因为送料系统结构简单、可靠，标准的刻度校准软件大大简化了刻度校准工作。

5.3特殊秤的控制

在生产橡胶等特殊橡胶时，某些特殊原料在每副料上最少时只需加1g，即使是与其他原料混合后也只要配100g。这就需要高精度的配料系统和特殊的控制软件。

新型橡胶投料系统由于其测量精度高、控制精度高，而且秤的控制软件由PLC直接编程，可以根据原料特性编制对应的控制策略，实现高精度控制。新型橡胶喂料系统的实际精度可达到2g，能满足各种橡胶配料的要求。

6结束语

我公司经过8年来对新型橡胶配料控制系统的实际应用，深切地体会到该新型配料控制系统的控制技术已达到国外同行的先进水平，而整个控制系统的价格要大大低于国外同类系统。新型橡胶配料控制系统不仅是为我们橡胶生产线开发的，事实上该控制系统还可以应用于建材、化工、食品等行业的配料生产线上，具有广阔的市场前景。