基于MCGS和PLC的化肥自动配料称重控制系统

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作者：詹俊钢，谭娜等浏览量：948

0 引言
   随着科技进步和生产效率的提高，化肥的需求量越来越大，质量要求也更加严格。现代化的化肥自动配料称重控制系统具有生产效率高、质量优良和环保效果好等特点。介绍采用性能稳定的PLC、组态软件和高精度的称重控制仪设计的化肥自动配料称重控制系统，可以实现从配方设定、物料搅拌，到定量包装等生产全过程的自动化、智能化监控。
1 系统结构
   化肥配料共有6个料斗，分别装有氮肥、磷肥、钾肥、尿素、二胺和气肥。每个料斗都配有一台称重仪表，分别对每种物料的下料量信号进行实时采集，并将料斗当前重量数据送给安装有MCGS组态软件的工控机，与设定的参数进行对比，经过PLC的运算处理后，实现对料斗阀门和搅拌电机的控制。上位机对各种工艺参数进行实时监控，包括目标量、快加量、慢加量、搅拌时间和通信状态等。
   系统上位机使用北京昆仑通态公司的MCGS6.2组态软件，主要完成对称重数据的处理、与称重仪表通信、与PLC通信、参数在线修改和设备运行状态监控等，其中参数在线修改和与称重仪表通信是主要需要解决的技术问题。
系统下位机采用西门子S7-200系列PLC，主要完成对现场自动配料称重控制设备的动作控制。由于化肥生产设备需要连续地生产，且各个动作之间有着严格的顺序要求，因此采用顺序控制、经验控制和步进控制相结合的控制方法。软件设计包括主程序、参数设置程序和6个称重控制程序等。
2 系统硬件设计
   化肥自动配料称重控制系统硬件结构如图1所示，具体组成：
   （1）上位机选用研华IPC，其机箱采用钢制密封结构，具有抗冲击、抗振动、抗干扰、抗粉尘和抗噪声特点，内置专用电源，具有较强的抗干扰能力；底板有很多的卡槽，具有很强的可扩展性。
   （2）控制器由西门子S7-224XP型PLC主机模块和EM223扩展模块组成，该系列PLC具有指令丰富、执行速度快、编程简单、调试方便，以及扩展灵活和通信功能强大等特点，可满足不同客户需求。控制器与上位机之间采用PPI协议通信，可以方便有效地进行数据传输。
   （3）称重仪表选用北京天宇恒创传感器技术有限公司的XSB-II包装机控制仪，该仪表具有密封性好、体积小、功耗低、安装方便和操作简单等特点，在粉尘大和温度低等恶劣环境下具有很强的适应性。与上位机之间采用RS485通信协议。称重传感器实时采集物料重量数据处理后传输至上位机，具有精度高和可靠性好等特点。
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                          图1 系统硬件结构
3 系统软件设计
3.1上位机监控软件设计
   上位机主监控界面如图2所示，主要功能：
（1）通信处理：完成与称重仪表、PLC的通信和数据交互。
（2）配方管理：主要用于生产不同化肥时，原料种类的选择，目标量、快加量和慢加量的设定。
（3）参数设置：对生产订单进行设置，如这批订单需要生产多少袋化肥。
（4）状态监控：对现场设备的动态动画效果进行监控，以实现生产各个环节的管理。
（5）报警提示：当有参数忘记设置或通信异常时，会有相应的图形闪烁提醒操作人员及时处理。
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                        图2 上位机主监控界面
3.2 PLC控制程序设计
   PLC程序主要包括：主程序、称重控制和参数设置程序。主程序主要包括对系统的整体控制以及故障异常处理等；称重控制主要是对各个料斗的料仓阀门的控制；参数设置主要包括对整个系统中需要调整和修改的参数进行管理和控制。PLC接受来自按钮、行程开关和传感器等的信号，以及来自工控机的控制命令，并对其进行运算处理后，输出信号对电磁阀、电动机等执行机构进行控制。PLC控制流程图如图3所示。
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                         图3 PLC控制流程图
4 结语
   该自动称重配料控制系统具有运行状况实时监控、在线修改工艺参数、肥料重量设定、配方管理、班次设定、数据记录与保存、故障报警与显示等功能，大大提高了生产效率，节约了生产成本。
                    参考文献
[1]刘小春.基于MCGS和PLC的电机运行参数监控系统设计[J].自动化技术与应用，2010，29（9）
[2]周红军.基于PLC和组态软件的创新实验活动[J].实验室研究与探索，2008，（08）
[3]俞海珍，史旭华，蓝林花.基于组态技术的PLC实验教学平台设计与实现[J].宁波大学学报（理工版），2010，（01）

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