1.PVC 配混微机配料控制系统简介

根据PVC生产控制工艺环境和工艺控制需求，经过调研、分析、确定该PVC生产工艺微机喂料系统选定IPC-PLCDCS 系统。PC-PLCDCS系统为上下两层递阶结构。控制上位机采用两台工业控制计算机，由于系统检测点多，并兼顾系统升级要求，下位机采用一台大型PLC。监控软件包括上位机组态控制软件、通信软件、以及下位机的梯形图编程软件。该系统的性能价格比高；系统的开放性好，易于升级；系统控制精度高，性能优良，系统测量精度高，速度快，运行可靠，完全满足了PVC生产工艺的技术要求。

2.上位机软件系统设计

上位机能直接设定、修改各个混合机的控制参数，对下位机进行实时监控，显示各温度、配方等数据以及各个电磁阀、电动机的工作状态；此外，还必须对温度等数据进行记录，以备做历史查询，生成报表。并且针对系统运行过程中所能处理的各种报警状况，上位机必须自动检测并弹出报警窗口，报警窗口中详细显示报警的变量名称，报警时变量的值、报警原因，状态描述等一系列信息，同时在上位机的响应画面中的相应位置上出现报警灯指示。系统有以下6个功能模块组成：

数据采集和传送模块：数据采集是由网络中的现场计量模块测量元件来实现的，数据的传送则依赖于PLC和上位机之间的网络连接。采集传送模块实现的功能是将现场设备采集到的设备运行信息，再送到上位机端口，按照一定的网络通信协议解码后送到PC机中，由软件将送入的数据显示和二次处理。

单元信息监视模块：该模块将送入配料系统的各种设备的运行状态进行画面显示，试图以最简单直接的方式将现场单元信息在显示器上实时监视。该部分包含实时模拟量，系统运行状态图，报警及时间画面，记录画面，单元信息二级画面。

报警和处理模块：该模块处理各个单元和单元的连接设备的异常状况信息，信息处理后的输出有显示屏输出，打印机输出和模拟屏输出三种方式。对报警信息有二次处理和追溯功能。

控制和设定参数数值模块：该模块是上位机向现场单元发送信息和输出的模块，它提供控制功能。事件记录和处理模块：该模块提供现场设备变化的历史记录，为操作者在分析和判断系统的运行情况，为系统的下一步运行提供原始的参考数。用户权限管理模块：根据不同的用户给予不同等级的管理权限。

上位机人机界面主要是将运行状态进行画面显示，试图以最简单直接的方式将现场单元信息在显示器上实时监视，该部分包含实时模拟量、系统运行状态图、报警及时间画面等。

3.下位机软件系统设计

由于主料秤和辅料秤的称量精度要求较高，因此，在配料控制系统中采用比例积分微分(PID)控制算法。在本系统中设计了以PLC为核心的配料控制系统，对多个控制回路进行连续控制，是时间离散配料控制系统。系统中采用变频器控制螺旋加料器电机的转速，因此采用增量式PID控制算法。

PVC配混的整个生产工艺过程主要分为上料段、配料段、混合段和储料段。根据系统工艺特点，下位机程序包括以下这样几个部分：

系统初始化子程序：系统初始化，读取 PVC生产工艺控制参数，先进行料仓的状态检测，检测到料仓不空，则进行主料秤和辅料秤当前值的检查，在秤值相对“零”的情况下，进行配料工艺，配料结束，则执行混合工艺，最后，排料，成料进入储料仓。

主料上料系统控制子程序：上料系统控制子程序主要完成主料仓上料的功能，系统实时检测主料仓下料位的位置开关，当有效时，系统给出缺料指示，并自动开启上料风机，从主料的倒料站利用空气动力将主料送到主料仓，直到系统检测到上料位有效后，按顺序关闭上料风机和除尘风机，开启脉冲喷吹5分钟，清理上料引起的粉尘。

辅料上料系统控制子程序：辅料系统控制子程序主要完成辅料仓上料的功能，当系统检测到任一辅料仓的料位计开关当有效时，系统给出缺料指示，通知投辅料，开启上料风机，投完辅料关料门，切断相应的位置开关，按顺序关闭上料风机和除尘风机，开启脉冲喷吹5分钟，清理上料引起的粉尘。

投料系统控制子程序：在配料工艺中，根据PVC配料的设备特性，采用动态控制的方法，在配料过程中对配料秤的实际值须实时地与配方设定的各原料称量值比较。

混料系统控制子程序：混料系统控制子程序实现辅料仓配完后的物料混合，系统混合前，必须配置好所用的控制参数。

储料系统控制子程序：储料系统控制子程序实现最后的物料储存的功能，系统实时检测储料仓上料位有效时，满足上料位无效，过渡仓上料位计有效时，启动对应的送料风机，当检测到过渡仓下料位计有效时，延时两分钟后，关闭风机，开启脉冲喷吹，除去粉尘。

称量仪表数值读取子程序：主要用于称量仪表的读取，以及完成简单数据处理功能。报警子程序：当出现以下任一情况时，给出报警，并停止相关设备：热机/冷机机盖未关，各电机保护开关有效，储料仓上料位计有效。当任一料仓无料或料满时给予声光提示。

手动控制子程序：当系统出现故障时，使用该程序，此时，上下位机只起到对系统的监视功能，不能对系统进行操作，系统设有手动、自动控制按钮。

4.系统调试

4.1下位机编程

下位机编程采用OMRON公司提供的专业梯形图编程软件CX-ProgrammerV3.10，并参考OMRON可编程控制器C200HX/C200HG/C200HE编程手册相关内容。按照PVC配混生产工艺过程要求和程序流程图编写各程序段，将编写好的程序传送至PLC，在CX- Programmer的监视模式下进行调试和修改，直到满足要求为止，当上位机程序编写好后，还要进行上位机、下位机联合调试，当出现矛盾和冲突时，应适当修改上位机或下位机程序。部分程序段说明：4.1.1单按钮启保停逻辑的实现在本次设计中多次使用该程序模式，现以系统电源导通/断开按钮为例进行说明，语句表如下：

LD 4.12

DIFU HR9.15

LD HR9.15

OUT TRO

LD TRO

AND HRO.00

KEEP HRO.O0

4.1.2 混料工艺段程序的实现该程序段语句表和说明如下：

LD HR2.08

ANDNOT TIMO13

TIM 012 #0600

LD TIMO12

TIM 013 #0001

LD TIMO12

LDNOT HR2.08

CNT 014 DM31

LD HR2.O8

AND CNTO14

OUT HR2.11

4.2上位机编程

上位机程序主要实现了下位机的实时监视与控制，以及人机交互界面。工业组态软件是实现PLC监控的最佳选择，该系统选用了最新版本的全中文通用工业组态软件MCGS6.2通用版。从MCGS 的对象元件库中选取适当的元件放置在图形界面相应位置上用来表示辅料仓、主料仓、倒料站、热混机、冷混机、各电机、阀门、风机等等器件。用MCGS 的流动块构件来表示现场的管道。调节各元件的相对位置和大小使整个画面更和谐。之后设置设备组态，定义数据对象，数据对象直接关联PLC的IR区、HR区、DM区、TR区的位地址或字地址，并建立上位机动画元件和数据对象之间的动画连接，当下位机采集到的数据发生变化时，将引起上位机图形界面的相关动画元件“动”起来，模拟现场的运行状态。利用MCGS提供的各种构件和脚本函数来实现报警处理、实时数据显示、历史数据浏览、配方管理、系统参数设定、用户管理、实时曲线、历史曲线、窗口调用、系统菜单等功能。

4.3调试

上、下位机程序编写好后，进入联合测试阶段，使用CX-Programmer和MCGS运行模式对待测试程序进行测试。按照工艺流程给PLC不同的输入信号，或者在上位机点击相应的按钮来模拟现场，查看PLC 的输出信号指示灯以及上位机相应的显示状态，并与理论上的结果相对比，如果发现不同，则说明程序有问题，应排查错误，逐一更正，再进行测试，直到所有的测试都通过。