近几年来，随着海洋石油勘探开发事业的发展，开发海域逐渐由浅海向深海延伸，导管架、平台组块也向着高、大、重的方向发展。对于海上打桩所需要的泥浆需求量也越来越大，泥浆质量要求也不断提高。计量灌装机采用PLC对泥浆生产过程进行控制，可以实现生产过程的全自动化，提高生产效率。称量灌装机控制系统由现场控制和PLC控制两个部分组成。现场控制主要由各种转换开关、按钮、继电器和接触器等组成;PLC控制系统除了具备各种电机、电磁阀的自动控制功能以外，还可进行生产参数设定、动态显示生产过程中各种设备的运行状态、实现原料的称重显示、故障报警等功能整个系统包括水泥仓进料，水平螺旋传送、垂直螺旋传送、添加剂进料、水进料、原料缓冲装置、原料称重装置、搅拌器、混炼器、泥浆输出装置、控制系统和气动部分组成。

1可编程控制器和人机界面部分

控制核心选用西门子的S7-312CPU和数字量输人模块、模拟量输人模块以及数字量输出模块组成。完成开关量输入、数据检测以及计算和过程控制，实现泥浆生产过程全自动控制和各种设备运行状况的动态监控。人机对话界面采用带有RS485通讯接口的西门子TP27-10触摸屏。还充分利用西门子软件各种灵活多样的指令，设计出了一个模块化、结构化的程序，使得程序具有良好的可读性、可移植性、可维护性。同时利用西门子PLC强大的通讯协议--MPI协议，仅用一根数据线和软件设定就可以实现触摸屏和PLC之间的通讯。监控软件由三个画面组成:主界面、称重界面和操作界面。在主界面可以进行生产参数设定，动态监控现场各种电机、电磁阀的运行情况，并在发生错误操作情况下发出报警指示。操作画面可以对各种元件进行手动或者自动控制的选择。称重界面可以对称重参数进行预调节，减少称重误差、提高测量精度。

2传动部分

传动部分包括水平螺旋传送、垂直螺旋传送、缓冲罐、料斗秤、混炼器、搅拌器和泥浆泵组成。系统运行以后，水平螺旋和垂直螺旋将水泥传送到水泥缓冲罐，水泵将外界淡水送到水缓冲罐，添加剂泵将各种添加剂传送到添加剂缓冲罐。PLC采集称重模块数据，控制各缓冲罐出口阀相应动作。各料斗称重量达到预先设定值，计量斗出口阀打开，在混炼器搅拌45s以后，打开浆液阀，泥浆进人搅拌器。通过泥浆泵将泥浆输送到外界供现场使用。为了使水泥在混炼器中搅拌均匀，减少灰尘，程序中设定水计量斗中的淡水排放完毕，然后打开水泥计量斗出口阀门。因为水泥是粉尘状颗粒，容易黏附在一起，因此，在水泥计量斗侧壁安装有振动衍。

3数据检测和控制部分

该部份由称量模块、电液位接触器、料位传感器、行程开关等组成。

输人量模块采集现场信号，传送到CPU模块进行计算处理，然后输出信号到输出模块，控制现场各种开关和电磁阀。

根据原料配比不同，添加剂称重传感器最大量程150kg，水称重传感器量程3t，泥计量模块量程6t。称重传感器将配料重量转换成(4-20)mA的电流信号，经过PLC的模拟量输人模块进行A/D转换，输送到CPU与预先给定的重量进行比较，CPU按照确定的控制规律进行计算，然后发出控制信号控制各种配料严格按比例送入混炼器搅拌在称重配料的过程中，造成称配料误差的原因有多方面，主要因素有:

(1)机械装置在运行时的波动，比如气动电磁阀汽缸的压力波动，造成给料装置的动作滞后；

(2)物料下落的冲击力；

(3)当灌装系统发出关闭信号后原料的过冲量(空中余量)，因物料料流的不稳定导致过冲量的随机变化(最为关键的因素)。

为了解决上述问题，本填充系统把称量过程分为粗称和细称两个阶段。在缓冲罐出口安装两个汽缸串联。在粗称阶段，缓冲罐出口的两个气缸全部打开，缩短称量时间。当给料量达到要求量的90%，进人精称阶段，此时，关闭90%的缓冲罐出口气缸，小量给料以提高称量精度。系统中的机械结构、称量传感器、模拟量输人模块等环节都存在一定的误差，最终反映为作用于传感器的实际值与触摸屏显示值之间的误差，这个差值我们称之为系统的非线性误差。这一误差可以通过函数校正的方式来消除。假设作用传感器的力为F(i)，对应的显示值为M(i)，由数组F(i)和M(i)的拟合，可以得到一个校正函数F=f(m)由于系统误差是各个环节共同作用的结果，因此校正函数一般有多个拐点，为了保证测量精度，本系统中采用分段最小二乘抛物线法来分别求出各段的拟合多项式F-a-bm+cm

4气动部分

气动部分主要由空压机、冷干机、雾油器、三联体、调压过滤器、电磁阀、气缸、振动器、脉冲过滤器等组成。

5软件组成

自动灌装机软件采用模块化设计方法，将控制中的任务按功能分项。软件主要由初始化、数据采集及处理、功能控制、数据显示等功能模块组成。

6系统总结

以前水泥计量控制系统采用继电器控制，可靠性低，使用寿命短，影响生产进度。水泥搅拌自动配料控制系统的研制成功改变了以前只能依靠进口国外设备的状况，大大降低了生产费用。采用可编程控制技术，以电磁阀和电机为主要执行器件，再加上二次计量给料方法，整个自动配料系统完全达到了精度要求。系统采用数字通讯方式，控制精度高，可靠性和抗干扰性好，利用“提高软件设计水平来降低硬件投入”原则，极大地降低了系统成本，提高了产品的盈利能力。