[摘要] 介绍了基于PLC的粉料自动化控制系统的研究及应用，详细说明了自动配料控制系统硬软件的设计方法。系统采用触摸屏作上位机，PLC为下位机的控制模式，结合变频器的调速作用实现了配料过程自动化控制。配料系统经现场运行，稳定性强，取料效率高。
关键词 PLC  触摸屏  粉料配料

0 引言
按固定的配方准确配料是橡胶、食品、医药等生产过程中的一个重要环节。在工业化生产过程中，人工配料无法保证各批次产品的均衡性。同时在工业现场，大部分生产环境恶劣，粉尘大，而且有些原料对人体有害。 因此,为保证产品的均衡性和现场人员的身体安全，研发配料准确、高效的自动化配料系统具有非常重要的意义。本文介绍了一种采用触摸屏+PLC技术模式的配料控制系统，实现了配料过程自动化，提高了配料的准确度和效率。

1 配料控制系统结构
配料控制系统分为自动控制和手动控制两种方式。手动控制用于系统出现机械故障时，便于人工检修调试；自动控制回路由人机界面（HMI）、数据采集及处理和系统输出控制三大模块构成，其结构如图1所示。

图1 控制系统结构图

（1）人机界面管理功能模块包括触摸屏窗口管理和窗口功能定义。主要由以下三部分组成：上位机指令的设置和调用、对单工位物料称重质量及累计称重质量的实时监视、系统运行故障（限位开关故障、料仓物料不足以及取料超值）报警显示。
（2）数据采集及处理功能模块实现PLC的数据采集和运算，PLC采集的数据有料车定位信号、上位机指令信号、称重传感器的质量信号3种。系统将采集的数据传送到控制器中进行运算、处理，并将处理结果传送到系统输出控制模块。
（3）系统输出控制功能模块是将控制器处理后的数据进行输出分配。输出的数据一方面显示到人机操作界面，主要有当前称重数值、配方上限值、配方下限值和系统故障报警信号；另一方面对接触器和变频器进行数字量控制，实现电机的多段速给料。

2 系统硬件设计
2.1 配料工作台
本自动配料控制系统的工作平台采用单排分布式布局，每工位组成部件主要由机械式触点开关、料仓、螺旋给料器和挡料机构组成。同时，为了防止粉料固结和蓬料现象，每个料仓配备一个搅拌机构和一个气动抖料装置。工作台基本运行过程为：
（1）称重料车从初始位置向第一个配方工位运行，当料车支架触碰到相应的限位开关，料车停止。
（2）PLC驱动挡料电磁阀动作，给料电机运转（高速—低速），气动破拱装置动作（破拱抖料时间间隔设置为2s），取料开始。
（3）当控制器检测到取料质量达到配方值时，当前工位取料结束。料车进入下一个配方工位。
重复上述动作。所有配方工位取料完毕后，料车由最后的配方工位返回到初始位置。
2.2人机界面
人机界面由威纶MT506V触摸屏实现。该触摸屏配置两个串行通讯口（RS-232和RS-485\232），采用威纶EasyManager组态软件编辑画面，由计算机模拟调试后，经RS-232串行通讯口下载到触摸屏。
2.3系统控制器
系统控制器采用西门子S7-200系列6ES7 216-2BD23-0XB0型号PLC，它具有体积小、功能强、程序编辑简便等优点。
2.4称重传感器
称重传感器选用梅特勒—托利多电子称，型号为WS-15R，称量分值度为2g，数字显示器采用IND221型。电子称的质量信号是控制系统关键的原始数据，为了保证它传输的准确性和稳定性，设置数字显示器与PLC的通讯模式为连续输出模式。质量信号通过数字显示器的RS-232串行通讯口传输到PLC。

3 系统软件设计
自动配料控制系统的软件部分主要由PLC程序和触摸屏组态软件两部分构成。
3.1 PLC控制程序设计
在系统控制回路中，PLC需要与触摸屏、数字显示器进行数据通讯。前者的通讯采用PPI协议，后者采用自由通讯协议。因此，PLC程序中需嵌入自由通讯程序。