1、冶金自動化）年增刊在石墨生產自動化配料系統中的應用熊科。石中鎖北科技大學信息】枉學院，北京（摘要】本女介紹的是基可編程控制器（）口料控制器位機（微機）的自動化配料系統。囂輔相成，構成一套較為完整的控制、監視系統。奉若革陶注日編程控制器杠該系統中的控制作用【關鍵】日編程控制器料控制器；位機；自動化引言本文主要結合在山西某炭素廠的自動化配料系統巾的且體應用做如介紹。設廠生產的是右罨電扳，石墨電飯的生產是一個多種藝相結合的復雜過程。其主要藝包括：煅燒，破碎，篩分盟配料；混捏；成型；焙燒；浸潰；：墨化；機械加卜成品榆騎，包裝其配料是石墨電極啦產過程巾的關鍵序酣方的編制及配料操作的正確性穩定眭對最終產品

2、的物理囝化學性能和各。序的成品率都有明顯影響：在我們為該廠設計這一自動化配料系統之前，該廠在這配料環節上所采用的是人丁的方式，這種方式生產效率很低，太大影響了廠的效益，同時丁人的勞動強度很大，加上現場作環境比較惡劣，對人的身心健康很不利。培于多方面因素考慮，浚廠決定要實現自動化配料，所以就有我們所設計的這一動化自料系統。系統概述該系統的上位機實現的監控界面如同所示。自動配料系統（北線）誓一一掣一、奠目橫現場界面居于編程角度的考慮，我們將現場的個料槽接順序依次定義為號料梢到號料槽？每個料槽裝了種不同規格的原料，另外兩個混¨繃镕¨”；：镕捍鍋依次定義為號錨和號鍋。每次配料小車從

3、個料槽接完料后從終點返叫，將料卸到號鍋或號鍋，留待一個產環，使用，日】：镕日镕，）月自，±日“自自自十月冶金自動化年增刊系統原理整體系統原理框圖如圖所示。圖自動配料系統原理框圖上位機實現的主要功能現場的情況是配料車間在二樓，而配料控制室卻在一樓。由于條件限制，配料車間沒有安裝監視裝置。也就是說如果操作工在一樓操作生產的話，將無法知曉配料車間里小車的具體位置。根據這一情況，我們在小車到達原點、終點、各個料槽和各個混捏鍋（卸料的位置）時通過返回來不同的信號，送到上位機的板。上位機程序通過檢測，判斷出每個信號，實時地顯示出現場小車的位置（如圖所示，。料槽的紅燈亮表示現場小車已經到達了該位置

4、）。此外，上位機還實現一個重要的功能就是，通過一串口通信，讀取每個料槽的實際配料重量。實現的主要功能一是判斷料槽或混捏鍋是否選錯，我們要求在配料開始前每次必須要選擇一個或多個料槽，而混捏鍋必須并且只能選擇一個。如果有錯，就會報警。二是控制小車前進接料，并準確定位每個料槽的位置；控制小車后退卸料，并準確定位混捏鍋的位置。三是在配料過程中配合配料控制器工作，對所配到的原料重量進行測量。總而言之就是實現整個配料過程的自動化控制。即可以讓小車完全自動的動作，完成每一個周期的配料工作。配料控制器控制原理配料之前要把配方通過上位機下載到配料控制器。配方分兩部分，一是每個料槽實際要配料的重量，二是事先測好的

5、每個料槽的飛料的重量。開始配料時，當小車在某個料槽所接的料與該料槽要求配料的重量減去該料槽的飛料重量后的差值相等，配料控制器馬上給發出一個停止配料的信號，接到信號后馬上響應，并控制小車走出該料槽，同時料槽會自動關閉。實現的主要功能介紹該配料系統所選用的是日本公司生產的型。其的型號為。日本公司是專業生產控制設備的廠家，其系列產品以其較好的性能價格比而廣泛應用于材料處理、食品加工、過程控制等領域，在我國市場上也占有較大的份額。系列可分為微型、小型、中型和大型四種。輸出模塊有觸點輸出模塊、晶體管輸出模塊和輸出模塊三種類型可選。型有一個接口，因此不需要鏈接模塊，即可直接鏈接具有接口的外部設備，如顯示終

6、端，打印機等。另外還有一個外部設備接口，主要用來連接編程器。型最大點數為，程序容量為字，數據存儲容量為字。計時器及計數器總數為個，指令條數為條，執行一條指令時間：爐。通常，內部數據區地址分為：內部寄存器；特殊寄存器；保持寄存器；暫存寄存器；輔助寄存器；時間計數寄存器；數據存儲器等等。在自動配料系統中實現的主要功能在這一自動化配料系統中主要實現的是一個順序控制的過程。其中的程序是根據三種操作方式即單步、單周期和連續來進行設計的。所謂“單步”就是，每按一次“啟動”按鈕，將完成規定的各步動作，如小車前進、延時和小車后退等。“單周期”是指按一次“啟動”按鈕后，將完成一個周期的動作，即小車從原點出發，到

7、各個料槽接完料后到達終點，然后返回到其中一個混捏鍋卸料，再回到原點停止。在這整個過程中，各個動作都是自動進行的。而“連續”是指，按一次啟動按鈕后，將執行連續的工作，理論上可以完成無數單周期的動作，直至按下“復位”按鈕，在完成當時所在周期的動作后，使小車返回原點停止。我們主要采用了步進指令來實現該部分的程序。步進指令可以讓配料小車按照事先假定的各步順序進行動作。下面著重談一下在該系統控制過程中的一些技術難點的處理方式。首先，配料小車的定位問題。在這個配料系冶金自動匕年增刊統中，一個關鍵性的問題就是要求準確定位小車的位置。我們在每個料槽下方的地面上固定有一個高約鐵樁子，鐵樁子的頂部焊有一塊面積約正

8、方形鐵片。在混捏鍋附近的地面上也做了同樣的設置。此外，我們在小車的底座上裝有一個接近開關，這種開關是電磁感應式的，其最大有效距離是。在這個距離范圍內，當它的感應到正對著上述鐵片時就會閉合。我們在的輸入模塊中設置了一個常開的繼電器觸點跟接近開關對應，當配料小車到達每價料槽的時候都會返回來一個輸入信號給，通過程序中的計數器進行計數，從而確定每個料槽的位置，然后再結合先前設定的是否需要在所到達的料槽接料的開關信號，進行判斷是否需要發出停車接料的輸出信號。對混捏鍋的定位也采用了相類似的方法。其次，連續功能實現。在自動程序中，我們使用了一個保持繼電器，其地址編號為，在執行步進指令之前使其置位。保持繼電器

9、的功能在于，一旦置位，其常開觸電將閉合，常閉觸點將斷開，并一直保持這種狀態，直到保持繼電器的復位端有高電平脈沖輸入。在小車回到原點后，進行一次判斷，如果的常開觸點處于狀態，則小車在回到原點停止并延時后自動又進入了第一步，即又開始了一個新周期的配料工作。從而達到了連續的效果。在設置讓配料小車連續工作的程序中，有一個必須要解決的問題就是，如何在需要的時候讓小車停止連續工作的狀態。我們主要利用前面提到了一個“復位”按鈕來終止連續的工作狀態。按下該按鈕后，就產生了一個輸入脈沖到的輸入點上，這個輸入點地址對應的常開觸點在程序中是與前面提到的保持繼電器的復位端相連的。也就是說只要按下“復位”按鈕，保持繼電

10、器的將復位，其所有繼電器的狀態也隨之改變。等到小車回到原點作出判斷時，發現常開觸點已經斷開，則不再讓小車動作。最后，談一下在整個配料系統中是如何配合其他設備工作的。我們知道，小車在接料的時候是處于靜止狀態的。什么時候該前進了，是由配料控制器“說”了算的。配料控制器根據配料前設好的配方，并實時計算正在配的原料重量，在適當時候會給發出一個“停止接料”的信號。眥在接收到該信號后馬上執行小車前進的指令。但是小車在每個料槽接完料后是不能直接走到下一個料槽接料的，因為我們要對在每個料槽所接料的實際重量進行測量。測量丁作是由裝在小車底部的稱重傳感器和一個變送模塊加上控制室中的配料控制器來完成的。考慮到小車在

11、運動過程中稱重傳感器受到的干擾較大，所測出來的重量誤差就會很大。所以我們在程序中設定，在小車從一個料槽接完料后，到達下一個料槽之前（最后一個料槽對應的是到達終點之前），讓小車停止運動，并延時。等待配料控制器把重量測好以后再繼續前進。實現的具體的順序控制原理如圖所示。圈控制原理圖冶金自動年增刊結束語編程是靈活多變的，只有密切結合現場設備的運作情況，才能將該的控制作用發揮得恰到好處，保證配料系統的安全性，可靠性和穩定性，從而才能做到在保證配料精度的前提下，有效地提高生產效率。我們所設計的這一自動化配料系統于年月日投產，據用戶反饋的信息表明，在使用了該系統后，工廠的生產效率提高了左右，工廠的效益得到

12、很大程度的改觀。參考文獻楊長能，張興毅可編程控制器基礎及應用重慶：重慶大學出版社，編輯：魏方 PLC在石墨生產自動化配料系統中的應用作者：熊科， 石中鎖作者單位：北京科技大學信息工程學院,北京 100083相似文獻(4條1.會議論文 張健輝 一個用PLC代替配合料控制系統 1999該文介紹了一種用PLC代替配料控制器的配料控制系統，介紹了軟件程序的設計思想。2.學位論文 趙佰亭 全自動小料配料稱量系統智能控制和控制方法的研究 2005本課題所研究的配料稱量系統主要針對于橡膠行業的配料環節，采用了自適應模糊PID控制技術，實現了對橡膠配料過程的自動化控制。主要內容包括系統總體結構設計、數學模型的

13、建立及控制算法的研究、智能配料控制器的開發、軟件設計、網絡通訊。 首先，闡述了系統的總體設計方案。根據分散控制、集中操作、分級管理、分而自治和綜合調節的設計原則，設計了三級計算機控制的方案，把系統從上到下分為管理級、系統控制級、設備控制級，形成分級分布式控制。 然后，系統闡述了系統三級計算機控制的具體實現方案。設備控制級是整個系統研制的核心，在TOLEDO儀表的硬件基礎上研制了智能配料控制器，并解決了設備級和管理級、系統控制級的網絡通訊問題。系統控制級使用性能可靠的工業可編程控制器，實現對系統整體運行的控制。管理級采用工控計算機，解決了不同PLC的接口通訊問題，實現了管理級與控制級多種PLC的

14、對接，并實現了連續配方下傳運行，強大的報表功能對工業生產數據進行記錄和管理。 最后，基于大量實驗數據分析，建立了系統的數學模型。在該模型的基礎上給出了自適應模糊PID控制算法，并設計了智能采樣環節、給出了落差預估算法。由于控制過程中各種信號量以及評價指標不易定量表示，模糊理論是解決這一問題的有效途徑，運用模糊推理，即可實現對PID參數的最佳調整，解決了現有配料系統控制參數多、復雜的問題，并有效解決了稱量速度和稱量精度的矛盾。和以往配料控制系統中采用的雙段速控制比較，提高了稱量精度和效率。3.期刊論文 李翠英. 袁貴棟. 任有志. 周芬萍 微機控制自動物料配比系統的開發 -組合機床與自動化加工技

15、術2003(3介紹了利用配料控制器CB920及可編程控制器PLC開發的微機控制自動物料配比系統,可以根據生產工藝的要求設定各種物料的混合比例,并實現自動定量送料與混合,有效地保證了配料質量,提高了勞動生產率.4.學位論文 王堯 可編程稱重控制器的設計與實現 2007稱重控制器是包裝、建筑等行業的重要控制設備。隨著我國經濟飛速發展，食品包裝行業方興未艾，開發高精度、智能型的稱重控制器已成為必然。本文面向定量包裝稱量控制領域，借鑒國內外可編程稱重控制器的設計，給出了可編程稱重控制器的主要設計方案和技術指標，開發了一款基于C8051F020增強型單片機的可編程稱重控制器。本文詳細給出了稱重控制器的設計方法，根據配料生產的工藝要求，采用單片微機設計，集測量控制一體化的新型稱重控制器，可實現自動稱重、配料控制和聯機測控，具有較高的性能價格比。 稱重控制器是一種軟硬件緊密結合的產品。在硬件設計中，我們采用Cygnal公司的具有增強型51內核、基于SOC設計的C8051F020單片機及Cirrus公司針對電子秤設計的具有24位分辨率的高精度A/D芯片CS5550，精心設計測控電路，充分發揮各器件的功能。本稱重控制器具有8路開關量輸入和8路繼電器輸出控