近年来，我国在农村推广塑料大棚种植以及农膜地膜覆盖技术，使聚乙烯塑料薄膜生产变为整个塑料行业的龙头，可是我国聚乙烯塑料薄膜生产线使用设备的自动化程度却较低，尤其是吹膜生产中的2个重要生产工序一配制原料和上料，普遍使用人工供料和半自动供料，工人的劳动量太大，配料精度较低。国内虽然也有厂家生产自动供料机，但这种设备价格昂贵，且1台自动供料机只能为1台挤塑吹膜机(以下简称挤塑机)供料，因此使用厂家极少。现有的供料方法还存在2个共同的弊病：第一，配料输料设备和原料占用较多的生产场地。第二，需人工将原料从仓库搬运到生产现场。根据塑料薄膜生产行业多台挤塑机往往集中在一两个车间内的生产特点，笔者提出了一种全新的集中式原料配送方案。

1任务和总体设计

原料投料系统的主要任务是配料和送料，并且在保证生产用料量和配方精度以及系统可靠性的前提下，尽可能降低系统的制作、安装、运行和维护费用.系统设计的思路：①在原料仓库内使用1套较大型的自行研制的配料机器，集中为所有挤塑机配制所需要的原料。这样可以使所有挤塑机共享1套配料机器，以降低系统造价并提高设备利用率，同时还可以省去原料搬运环节。②采用正压稀相气力输送方法将配制的原料经过输送管道吹送到其应到的挤塑机料斗。气力输送方案具备制作安装成本及能耗较低，并且易维护的特点.③由于这套上料系统规模较大，结构复杂，其组成部件又分布在车间和仓库各处，要完成其自动控制，需要检测的信号和控制的部位既多又分散，因此需使用先进的现场总线方式的实时计算机网络控制方案来完成整个系统的控制。该气力投料系统包括机械电气和计算机控制两个子系统。

2机械电气子系统

机械电气子系统主要由配料系统和送料系统构成。

2.1喂料系统

喂料控制系统由若干个结构相同的下料机器和1个桶形混料腔构成。每个下料机器都由1个变频器、1个下料器电机和1个转斗下料器构成，下料机器负责从1个料仓定量定速取料。配料时，不同下料机器以不同的速度从不同的料仓同时取料，并投入到混料腔中混合，配料比例靠不同下料机器的不同下料速度比例来实现，而下料时间长短将决定配料量。

2.2送料系统

送料系统里要由2个罗茨鼓风机机组、意输料管和若干分支输料管、气动两分支换向阀(以下简称分支阀)及若干旋风分离器构成。2台风机中有1台是备份风机，每个罗茨鼓风机机组包括1台罗茨鼓风机、1台风机电机和1台风机控制柜，其任务是产生气力输送所需的压缩空气流，风机出风口接混料腔的一端，总输料管接在混料腔的另一端，具体应用时，上料系统和风机机组及总输料管的一部分可以安装在原料仓库内。从原料仓库通出的总输料管连接1个独立分支阀，并由此可形成分别通往两个车间的两个分支送料管道。同理，用n个分支阀可以形成n+1个分支送料管，这些分支管道在经过车间内每台挤塑机的位置(料斗处)都安装1个分支阀。当选择要往某挤塑机送料时，将有关分支阀打到相应方向，使其输料通道畅通无阻，物料只能通向该挤塑机而不能去其他位置，即可使风机将混料腔中的气料混合物经过输料通道的各个环节吹送到达相应的旋风分离器，经分离后，物料到达相应挤塑机料斗。

2.3原料配制和输送系统特点

需要说明的是，桶形混料腔体积有限，且内无搅拌器，从各下料器下到混料腔的原料不经搅拌直接被吹送走，而且一边下料，一边输送。配送过程中原料虽然未经搅拌，但通过巧妙的设计方法，使原料经过下料混合、吹送过程中紊流作用的混合以及原料到位落入挤塑机料斗时随机落料混合，其均匀度完全满足要求.当需为某挤塑机供料时，不需预先确定配制量，在边配边送的过程中，系统视具体情况，如料斗已送满或有紧急任务等，可随时停止配送。

3计算机控制子系统

计算机控制子系统是靠现场总线将负责现场设备测控的几十个乃至上百个计算机站点连接起来的实时计算机网络系统，其组成和结构见图2.我们开bli发了1种有一定通用性的现场总线技术。该技术的使用，使控制系统结构达到了最简化，并可根据需要随意调整系统规模，节省了硬件数量与投资、安装与布线费用和维护费，提高了系统准确性和可靠性。

3.1计算机系统硬件

在物理层采用RS485现场总线，传输介质使用五类双绞线挂在总线上可相互通信的站点包括2台研华IPC和多个自行研制的以51单片机为核心的智能测控模块，它们靠现场总线连在一起，形成1个可相互通信、可协调工作的整体。2台研华IPC是系统中的上位机，其中1台作为人机界面，并完成中心主控制和系统任务调度等任务，另1台是热备份机。这2台计算机各扩充1个RS485接口卡与其它站点通信。其他的智能测控模块负责测控各个现场设备的下位机，每个下位机都配有RS485接口接入到网络中。作为下位机的智能测控模块共有4种。

(1)下料器测控模块转斗下料器靠下料器电机带动实现旋转下料，而电机是靠1个变频器驱动的，设计了1种测控模块，它可以控制变频器的启动、停止和输出频率(转速)，并检测变频器的工作状态，另外它还通过安装在下料器上的1个光电编码器来检测下料器的转动情况。配料系统中的每个下料器各安装1个这种模块，它们构成1组，协调起来共同完成对配料系统的启停、配比和下料量控制。

(2)风机测控模块不仅可以通过风机控制柜控制风机的启停，还可以通过安装在风机出风口处的风压传感器检测管道风压。系统中2台风机的控制各使用了1个这种模块。

(3)挤塑机测控模块用于检测挤塑机的料斗料位情况，并控制当地换向阀选择下料位置.这种模块在每台挤塑机上均安装1个。

(4)独立分支阀测控模块控制这种阀的测控模块没有单独设计，亦采用第3种测控模块，因为第3种测控模块可完成其功能。

3.2软件系统

软件包括3种下位机软件和上位机软件，下位机软件的功能主要是对本地现场设备的检测、控制以及网络通信。上位机的软件包括主控制程序、人i机Put界面程序、任务调度程序、网络通信程序和各种子程序等。限于篇幅，仅介绍主控程序的设计思想。主控制程序是1个结构较复杂的实时程序，其总体控制方法如下：主控计算机通过网络获取挤塑机测控模块采集的所有挤塑机的料位状态，并根据料位状态以及其它相关因素生成1个能反应各挤塑机配料送料要求及其优先级的动态任务表.根据这个任务表，系统进一步按优先级先后完成对各台挤塑机的配料送料。当系统决定要为某挤塑机供料时，首先由主控机向风机测控模块发出命令启动风机.并得到确认，同时向各挤塑机测控模块以及分支阀测控模块发出相应的开阀和关阀命令，并得到开阀和关阀到位的确认.保证使相应挤塑机的通道畅通，然后取出事先由操作员为该挤塑机设定的配方，根据配方比例计算出各下料器的下料速度，并送往各下料器测控模块，再发出命令，启动下料器开始下料，由各下料器测控模块控制各下料器，按各自的下料速度同时下料到混料腔.在此期间，主控机统计下料时间，并获取下料器测控模块采集到的下料器运行状态，当配料量达到要求时，往各下料器测控模块发送命令停止下料，进而完成配料任务。

4试用效果

在河南阳改塑化股份有限公司安装了1套这样的系统，给180m范围内2个车间的20台挤塑机供料，其参配原料为9种，送料量5t/h，配比精度97%。该系统取代了所有的上料工人和上料机，减少了原料的损耗，消除了以往半自动供料和人工供料中混料不均匀的现象，提高了产品质量。其原料配送费由原来半自动和人工供料时的30元/t降低为如今的2元/左右。

结语

该配料系统将仓库中的原料自动配混输送到吹膜机，集原料搬运、配混和输送等多功能为一体，可实现24h无人化连续供料，使用该系统可大幅度降低生产成本并提高产品质量。另外，该系统虽然是为聚乙烯薄膜生产企业设计的，但只要生产方式与此类企业相似，同样可以采用这种供料方式。