基于PLC的自动配料控制系统设计.rtf
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智能控制与网络化技术方向的研究。
台沿导轨运动，导轨两侧是送料电机，整个机械结构由ＰＬＣ 控制。步进电机驱动主运动平台运动，当到达限位开关后，电
子称定位，对应的进料电机启动，将料送到电子称上进行称
万方数据
第４期
赵兴森，等：基于ＰＬＣ的自动配料控制系统设计
主程序，完 成配科流程 及配方、数 据管理，是 程序的核心
ＥＭ２２２模块，由于ＰＬｃ要向步进驱动器发送高速脉冲，因此 选用晶体管输出。
２软件设计
配料系统的功能包括自动配料、配方数据管理、故障诊断 及报警等。配料主控程序由ＰＬＣ完成，配方存储、表格生成、 数据导出等由触摸屏完成。配方传送、记录配方修改，记录配 料实际值等功能由ＰＬｃ和触摸屏共同完成。 系统采用梯形图语言编程，整个控制系统包括一个主程
Ａｂｓｔｌｌｌｃｔ：
５１０６４０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｕａｎｇ ｄｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ
Ｂａｔｃｈｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｐｒｏｃｅｓｓ
５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）
ｃａｎ ｎｏ
ｏｆ ｍａｎｙ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ｉｓ
ａｒｅ
ｖｅｒｙ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ，ｂｕｔ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｂａｔｃｈｉｎｇ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ
学，２００６：１—３．
ｔ
减速时间
（上接第９６１页）
２．３
ＰＬＣ和电子称通讯程序
本系统没有采用专门的称重模块，而是采用带串口的电子 称作为称重仪器，这样在满足精度要求的前提下，既降低了成 本，又增加了程序的通用性。ＰＬＣ对电子称采用自由口通讯， 西门子ＰＬＣ自由口通讯的程序有一个初始化程序和三个中断 程序，通讯口用Ｐｏｒｔ Ｏ。采用自由口通讯时，ＲＳ一４８５接口完
害，能够达到工艺标准；另一方面，该系统适度降低了硬件配 置，降低了设备的总体造价，为企业节约了成本，取得了很好 的经济效益，具有广阔的应用前景。
参考文献：
函数为一次函数，它跟周期一时间的对应关系如图５所示。
实时周期 起止周期
． － －
目标厨期
卜：∥．
．宴时速度
一 一 一
一／
ｔ
［１］张丰华，韩宝玲，等．基于ＰＬＣ的新型工业码垛机器人控制系统 设计［Ｊ］．计算机测量与控制，２００９，１７（１１）：２１９１—２１９３． ［２］张兴国．基于ＰＬｃ的自动剪切机控制系统［Ｊ］．制造业自动化，
第２１卷
为ｏ，停止时间为加速时间，因此在加速阶段任意一段时间的
实时周期为：
实时周期一起始周期＋（目标周期一起始周期）＊￡／
加速时间
其中，ｆ用１ｍｓ定时器来定时，当执行步进电机加速指令 时，定时器开始定时。减速阶段的函数关系式与此类似，区别 在于执行减速程序时，利用上升沿检测将减速前的实时周期赋 给减速的起始周期。上图中起止速度都不能为ｏ，因为当步进
序，三个子程序和三个中断服务程序。主程序主要包括初始化
上位机选用威纶触摸屏，该触摸屏能够跟西门子ＰＬＣ实 现无缝通讯，具有存储配方的功能，而且具有很强的宏指令功 能，可以采用文本语言编程，从而能够将配方存储在触摸屏 上，通过宏代码程序方便地向ＰＬＣ传送配方数据。该触摸屏 还具有强大的数据显示功能，能够将数据以表格的形式显示在
表１实际配料 日期 １０月１日 １０月１日 时间
０５：ＯＯ ０５：２０
成，断开
Ｓ圳Ｂ３４
电机速度
的明Ⅲ子
定时器， 执行发送
程序 图２程序组织结构图
量，当达到需要的重量时，停止加料；主运动平台继续向前运 动，当到达下一个限位开关后停止，然后进行同样的送料动 作。当所有的料都配完后，平台返回初始位置，配料完成。配 料程序的流程图如图３所示。
ｈｉｅｖｅ ｔｈｅ
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ｐｒｏｃｅｓｓ
ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ
ｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅｓ，ｓｏ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｒｏａｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｂａｔｃ ｈｉｎｇ；ＰＬＣ；ｔｏｕｃｈ ｐａｎｅｌ；ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ
０前言
配料是生产工艺过程中一道非常重要的工序，配料的准确 与否直接影响最终产品的性能。比如在橡胶生产中，生产不同 规格的橡胶需要不同的原料，而且同种原料的用量不同，即不 同规格的橡胶需要不同的配方。在实际生产过程中往往需要上 百个配方，每种配方又含有几种到几十种不同的原料，因此人 工配料是一种重复性高、要求细致的体力劳动，不但效率低， 而且容易配错料。除此以外，有些原料是有毒物质，且容易漂 浮在空气中形成可吸人性粉尘，会对配料人员的身体造成巨大
全由用户控制，Ｓ７—２００系列ＰＬＣ可以与任何通讯协议已知
的设备通讯。在自由口通讯中，ｓ７—２００通过发送指令 （ＸＭＴ）和接收指令（ＲＣＶ），配合用于通讯设置的特殊标志
图３配料流程图
位来完成通讯。发送指令（ＸＭＴ）激活发送数据缓冲区中的 数据。接收指令（ＲＣＶ）具有启动和结束接收信息的功能， 它能够将接收到的信息存储到指定的数据缓存区中。 ＲＳ一４８５是半双工通讯，发送和接收指令不能同时进行， 因此在每次数据接收完成后需要一段时间延时才能再次发送， 这样可以防止从站（这里指电子称）出现故障导致通讯全部中 断。通讯程序流程如图４所示。
２０１０，３２（１ ｏ）：１３２—１３６．
［３］吕
黎．ＰＬｃ和触摸屏在等离子处理机控制系统中的应用［Ｊ］．机
械工程与自动化，２００９，（０３）：１３９—１４０． ［４］王亚平．基于ＰＬｃ的物料定量给料系统的设计［Ｊ］．自动化仪表，
瞳
渡
／‘
．加速时圊
‘＼．
Ｌ
２００６。２７（８）：３４—３６．
［５］何瑞．基于ＰＬｃ控制的自动配料系统［Ｄ］．大连：大连理工大
・９６３
・
应配方的记录份数寄存器＋１，并计算配料精度，程序每隔一 天记录一次，完成对配料情况的记录。 修改配方记录：系统具有记录配方修改的功能，可以防止 配方被非法篡改。如果配方被误修改可以重新恢复正确的配 方。在触摸屏修改配方的界面上，每种料的输入框上叠加２个 位状态按钮，当点击输入框（比如ＶＤｏ）的同时，将对应的 位状态按钮置１，触发一个时钟周期的上升沿（１
步进电机靠３个子程序来实现加减速控制，首先一个是用 ＰＬＣ自带向导生成的ＰＷＭ函数。该函数需要４个输入，除两 个使能输入外，另外两个是周期时间和脉冲宽度。当周期时间 改变，步迸电机的速度立刻改变，所以步进电机的速度控制实 际是通过控制周期时间来控制的。加减速过程中，速度一时间
万方数据
・９６４・
计算机测量与控制
文章编号：１６７１—４５９８（２０１３）０４一０９６２一０３
中图分类号：ＴＰ２７３
文献标识码：Ａ
基于ＰＬＣ的自动配料控制系统设计
赵兴森１，文生平１，徐永谦２
（１．华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室，广州 ５１０６４０；２．广东省自动化研究所，广州
５１０６４０）
摘要：配料在许多行业的生产工艺过程中都是非常重要的工序，而现在人工配料已经不能满足现实的需要，因此对自动配料系统的 要求越来越迫切；针对这一问题设计开发了基于西门子ＰＬＣ和威纶触摸屏的自动配料控制系统，阐述了控制系统的硬件组成、程序实现 及一些重要的技术问题，生产实践证明此自动配料系统运行稳定，操作灵活，能达到工艺要求，有广阔的应用前景。 关键词：自动配料；ＰＬｃ；触摸屏；软件设计
ａｒｅ
Ｓｉｅｍｅｎｓ ＰＬＣ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．
Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒ０１ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｒｄｗａｒｅ，ｐｒｏｇｒａｍ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｓｓｕｅｓ
ｃａｎ ａｃ
ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ
ａｔ
Ｉｔ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ
ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｂａｔｃｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｕｎｎｉｎｇ ｓｔａｂｌｅ，ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ
伤害。为了解决这些问题，设计了一种主要用于塑料、橡胶行
触摸屏上，还可以以Ｅｘｃｅｌ的形式保存到Ｕ盘上，使得数据处 理更加方便。 配料系统的其他主要部件有：１６个普通进料电机、１７个
限位开关、１个可装电子称的步进电机平台、带串口的电子
称、打印机、报警灯、导轨、丝杠、料筒等。系统硬件总体结
构如图１所示。
程序、配料控制程序及配方、数据管理程序，中断程序为 ＰＬＣ跟电子称采用自由口通讯的程序，三个子程序为步进电 机平台控制子程序，结构如图２所示。
２．１配料流程
电子称固定在由步进电机驱动的主运动平台上，主运动平
收稿日期：２０１２—１１—０５；修回日期：２０１２—１２—３０。
作者简介：赵兴森（１９８６一），男，硕士研究生，主要从事工业装备的
２．４步进电机控制子程序
２．２配方、数据管理
系统除了完成自动配料外，还具有配方、数据管理功能来 监控和记录实时的配料情况，配料过程中如果出现故障会自动
诊断并报警。
修改配方：系统具有存储、修改配方的功能。配方数据存 储在触摸屏上，通过调用触摸屏自带的宏指令完成跟ＰＬＣ的 数据交换，这样就不必用ＰＬｃ的存储卡，降低了成本而且简 化了梯形图程序。 查看操作运行记录：系统能够保存三个月内的运行操作记 录，即可以查看三个月内每天的配料情况，包括配料份数、配 料精度、故障原因、故障次数等。当每种配方配完一份时，相
配方号
料１
料２
料……
故障诊断：系统具有故障诊断的功能，故障等级分为警告 和错误两级。如果是警告故障，系统不会停车，当手动确认后 警告解除。当电子称、电机、限位开关等部件出现错误故障 时，系统会报警并显示哪一个部件出现了故障，当故障排除后 报警会自动解除。如果错误故障是人为故意造成，则需要手动 确认才能解除报警，按了手动确认但故障并未解除，系统重新 启动时会再次报警。
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｂａｔｃｈｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ
Ｚｈａｏ
ｏｎ
ＰＬＣ
Ｘｉｎｇｓｅｎｌ，Ｗｅｎ
ＳHale Waihona Puke Baiduｅｎｇｐｉｎ９１，
Ｘｕ Ｙｏｎｇｑｉａｎ２
（１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐ０１ｙｍｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ
电机实时速度小于起止速度时，电机的加减速由ＰＬＣ内部自 行控制。 ３
结论
实际应用表明，该控制系统在硬件配置相对较低的情况
下，依然运行稳定、可靠，通过现场调试，完全能够与机械结 构协调工作。该自动配料系统兼顾了功能和成本，一方面提高 了配料效率，提高了配料精度，降低了原料对配料人员的伤
图４
自由口通讯流程图
业的自动配料系统。
１
硬件组成
系统采用西门子Ｓ７—２００型ＰＬＣ作为下位机，用触摸屏
图１系统总体结构图
作为上位机，二者通过ＲＳ一４８５电缆通讯，共同完成对机械 部件的控制。根据系统的控制要求和控制规模，需要的输入点 和输出点至少各为１９个，因此选用的ＰＬＣ有２４个输入和１６ 个输出端口，为满足需要，外加一个具有８路数字量输出的
ｔｏ
ｌｏｎｇｅｒ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅａｌ
ｃｏｎ—
ｎｅｅｄｓ，ｓｏ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｂａｔｃｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ．
ｏｎ
ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｕｒｇｅｎｔ．
ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ，ａ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｂａｔｃｈｉｎｇ
Ｐ Ｉ），将原
步进平台 加速启动 子程序
向导生成 控镧步进
步进平台 减速停止 子程序
接收完成 中断，执 行定时
定时完
发送完成 中断程 序，允许 另一个接 收
值存入一个寄存器（比如ＶＤ４），然后比较ＶＤｏ跟ＶＤ４的值， 同时将料号存储到料号存储器中，如果ＶＤＯ跟ＶＤ４不相等， 将ＶＤｏ存入ＶＤ８，因此ＶＤ４存储的就是原值，ＶＤ８存储的就 是修改值，从而完成修改配方的记录功能。 记录配料的实际值：在实际应用中，为了监控配料精度情 况，需要知道每种配料的实际值，系统以表格的形式显示每种 配料的实际值。为了尽量减少ＰＬＣ跟电子称的通讯，程序没 有使用电子称的清零功能。料的实际称量值为该料配完后电子 上料的总质量，因此料１的实际称量值为料１的实际出料值， 料２的实际称量值减去料１的实际称量值为料２的实际出料 值，以此类推。每次配料流程结束后，记录配好的料的实际质 量，使用触摸屏的数据记录功能，生成表格１。
台沿导轨运动，导轨两侧是送料电机，整个机械结构由ＰＬＣ 控制。步进电机驱动主运动平台运动，当到达限位开关后，电
子称定位，对应的进料电机启动，将料送到电子称上进行称
万方数据
第４期
赵兴森，等：基于ＰＬＣ的自动配料控制系统设计
主程序，完 成配科流程 及配方、数 据管理，是 程序的核心
ＥＭ２２２模块，由于ＰＬｃ要向步进驱动器发送高速脉冲，因此 选用晶体管输出。
２软件设计
配料系统的功能包括自动配料、配方数据管理、故障诊断 及报警等。配料主控程序由ＰＬＣ完成，配方存储、表格生成、 数据导出等由触摸屏完成。配方传送、记录配方修改，记录配 料实际值等功能由ＰＬｃ和触摸屏共同完成。 系统采用梯形图语言编程，整个控制系统包括一个主程
Ａｂｓｔｌｌｌｃｔ：
５１０６４０，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｕａｎｇ ｄｏｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ
Ｂａｔｃｈｉｎｇ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｐｒｏｃｅｓｓ
５１０６４０，Ｃｈｉｎａ）
ｃａｎ ｎｏ
ｏｆ ｍａｎｙ ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ ｉｓ
ａｒｅ
ｖｅｒｙ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ，ｂｕｔ ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｂａｔｃｈｉｎｇ Ｉｎ ｏｒｄｅｒ
学，２００６：１—３．
ｔ
减速时间
（上接第９６１页）
２．３
ＰＬＣ和电子称通讯程序
本系统没有采用专门的称重模块，而是采用带串口的电子 称作为称重仪器，这样在满足精度要求的前提下，既降低了成 本，又增加了程序的通用性。ＰＬＣ对电子称采用自由口通讯， 西门子ＰＬＣ自由口通讯的程序有一个初始化程序和三个中断 程序，通讯口用Ｐｏｒｔ Ｏ。采用自由口通讯时，ＲＳ一４８５接口完
害，能够达到工艺标准；另一方面，该系统适度降低了硬件配 置，降低了设备的总体造价，为企业节约了成本，取得了很好 的经济效益，具有广阔的应用前景。
参考文献：
函数为一次函数，它跟周期一时间的对应关系如图５所示。
实时周期 起止周期
． － －
目标厨期
卜：∥．
．宴时速度
一 一 一
一／
ｔ
［１］张丰华，韩宝玲，等．基于ＰＬＣ的新型工业码垛机器人控制系统 设计［Ｊ］．计算机测量与控制，２００９，１７（１１）：２１９１—２１９３． ［２］张兴国．基于ＰＬｃ的自动剪切机控制系统［Ｊ］．制造业自动化，
第２１卷
为ｏ，停止时间为加速时间，因此在加速阶段任意一段时间的
实时周期为：
实时周期一起始周期＋（目标周期一起始周期）＊￡／
加速时间
其中，ｆ用１ｍｓ定时器来定时，当执行步进电机加速指令 时，定时器开始定时。减速阶段的函数关系式与此类似，区别 在于执行减速程序时，利用上升沿检测将减速前的实时周期赋 给减速的起始周期。上图中起止速度都不能为ｏ，因为当步进
序，三个子程序和三个中断服务程序。主程序主要包括初始化
上位机选用威纶触摸屏，该触摸屏能够跟西门子ＰＬＣ实 现无缝通讯，具有存储配方的功能，而且具有很强的宏指令功 能，可以采用文本语言编程，从而能够将配方存储在触摸屏 上，通过宏代码程序方便地向ＰＬＣ传送配方数据。该触摸屏 还具有强大的数据显示功能，能够将数据以表格的形式显示在
表１实际配料 日期 １０月１日 １０月１日 时间
０５：ＯＯ ０５：２０
成，断开
Ｓ圳Ｂ３４
电机速度
的明Ⅲ子
定时器， 执行发送
程序 图２程序组织结构图
量，当达到需要的重量时，停止加料；主运动平台继续向前运 动，当到达下一个限位开关后停止，然后进行同样的送料动 作。当所有的料都配完后，平台返回初始位置，配料完成。配 料程序的流程图如图３所示。
ｈｉｅｖｅ ｔｈｅ
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ｐｒｏｃｅｓｓ
ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ
ｉｎ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｐｒａｃｔｉｃｅｓ，ｓｏ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ｂｒｏａｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｂａｔｃ ｈｉｎｇ；ＰＬＣ；ｔｏｕｃｈ ｐａｎｅｌ；ｓｏｆｔｗａｒｅ ｄｅｓｉｇｎ
０前言
配料是生产工艺过程中一道非常重要的工序，配料的准确 与否直接影响最终产品的性能。比如在橡胶生产中，生产不同 规格的橡胶需要不同的原料，而且同种原料的用量不同，即不 同规格的橡胶需要不同的配方。在实际生产过程中往往需要上 百个配方，每种配方又含有几种到几十种不同的原料，因此人 工配料是一种重复性高、要求细致的体力劳动，不但效率低， 而且容易配错料。除此以外，有些原料是有毒物质，且容易漂 浮在空气中形成可吸人性粉尘，会对配料人员的身体造成巨大
全由用户控制，Ｓ７—２００系列ＰＬＣ可以与任何通讯协议已知
的设备通讯。在自由口通讯中，ｓ７—２００通过发送指令 （ＸＭＴ）和接收指令（ＲＣＶ），配合用于通讯设置的特殊标志
图３配料流程图
位来完成通讯。发送指令（ＸＭＴ）激活发送数据缓冲区中的 数据。接收指令（ＲＣＶ）具有启动和结束接收信息的功能， 它能够将接收到的信息存储到指定的数据缓存区中。 ＲＳ一４８５是半双工通讯，发送和接收指令不能同时进行， 因此在每次数据接收完成后需要一段时间延时才能再次发送， 这样可以防止从站（这里指电子称）出现故障导致通讯全部中 断。通讯程序流程如图４所示。
２０１０，３２（１ ｏ）：１３２—１３６．
［３］吕
黎．ＰＬｃ和触摸屏在等离子处理机控制系统中的应用［Ｊ］．机
械工程与自动化，２００９，（０３）：１３９—１４０． ［４］王亚平．基于ＰＬｃ的物料定量给料系统的设计［Ｊ］．自动化仪表，
瞳
渡
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．加速时圊
‘＼．
Ｌ
２００６。２７（８）：３４—３６．
［５］何瑞．基于ＰＬｃ控制的自动配料系统［Ｄ］．大连：大连理工大
・９６３
・
应配方的记录份数寄存器＋１，并计算配料精度，程序每隔一 天记录一次，完成对配料情况的记录。 修改配方记录：系统具有记录配方修改的功能，可以防止 配方被非法篡改。如果配方被误修改可以重新恢复正确的配 方。在触摸屏修改配方的界面上，每种料的输入框上叠加２个 位状态按钮，当点击输入框（比如ＶＤｏ）的同时，将对应的 位状态按钮置１，触发一个时钟周期的上升沿（１
步进电机靠３个子程序来实现加减速控制，首先一个是用 ＰＬＣ自带向导生成的ＰＷＭ函数。该函数需要４个输入，除两 个使能输入外，另外两个是周期时间和脉冲宽度。当周期时间 改变，步迸电机的速度立刻改变，所以步进电机的速度控制实 际是通过控制周期时间来控制的。加减速过程中，速度一时间
万方数据
・９６４・
计算机测量与控制
文章编号：１６７１—４５９８（２０１３）０４一０９６２一０３
中图分类号：ＴＰ２７３
文献标识码：Ａ
基于ＰＬＣ的自动配料控制系统设计
赵兴森１，文生平１，徐永谦２
（１．华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室，广州 ５１０６４０；２．广东省自动化研究所，广州
５１０６４０）
摘要：配料在许多行业的生产工艺过程中都是非常重要的工序，而现在人工配料已经不能满足现实的需要，因此对自动配料系统的 要求越来越迫切；针对这一问题设计开发了基于西门子ＰＬＣ和威纶触摸屏的自动配料控制系统，阐述了控制系统的硬件组成、程序实现 及一些重要的技术问题，生产实践证明此自动配料系统运行稳定，操作灵活，能达到工艺要求，有广阔的应用前景。 关键词：自动配料；ＰＬｃ；触摸屏；软件设计
ａｒｅ
Ｓｉｅｍｅｎｓ ＰＬＣ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ．
Ｔｈｅ ｃｏｎｔｒ０１ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｒｄｗａｒｅ，ｐｒｏｇｒａｍ ａｎｄ ｓｏｍｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｅｃｈｎｉｃａｌｉｓｓｕｅｓ
ｃａｎ ａｃ
ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ
ａｔ
Ｉｔ ｐｒｏｖｅｓ ｔｈａｔ
ｔｈｅ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｂａｔｃｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｒｕｎｎｉｎｇ ｓｔａｂｌｅ，ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｉｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ
伤害。为了解决这些问题，设计了一种主要用于塑料、橡胶行
触摸屏上，还可以以Ｅｘｃｅｌ的形式保存到Ｕ盘上，使得数据处 理更加方便。 配料系统的其他主要部件有：１６个普通进料电机、１７个
限位开关、１个可装电子称的步进电机平台、带串口的电子
称、打印机、报警灯、导轨、丝杠、料筒等。系统硬件总体结
构如图１所示。
程序、配料控制程序及配方、数据管理程序，中断程序为 ＰＬＣ跟电子称采用自由口通讯的程序，三个子程序为步进电 机平台控制子程序，结构如图２所示。
２．１配料流程
电子称固定在由步进电机驱动的主运动平台上，主运动平
收稿日期：２０１２—１１—０５；修回日期：２０１２—１２—３０。
作者简介：赵兴森（１９８６一），男，硕士研究生，主要从事工业装备的
２．４步进电机控制子程序
２．２配方、数据管理
系统除了完成自动配料外，还具有配方、数据管理功能来 监控和记录实时的配料情况，配料过程中如果出现故障会自动
诊断并报警。
修改配方：系统具有存储、修改配方的功能。配方数据存 储在触摸屏上，通过调用触摸屏自带的宏指令完成跟ＰＬＣ的 数据交换，这样就不必用ＰＬｃ的存储卡，降低了成本而且简 化了梯形图程序。 查看操作运行记录：系统能够保存三个月内的运行操作记 录，即可以查看三个月内每天的配料情况，包括配料份数、配 料精度、故障原因、故障次数等。当每种配方配完一份时，相
配方号
料１
料２
料……
故障诊断：系统具有故障诊断的功能，故障等级分为警告 和错误两级。如果是警告故障，系统不会停车，当手动确认后 警告解除。当电子称、电机、限位开关等部件出现错误故障 时，系统会报警并显示哪一个部件出现了故障，当故障排除后 报警会自动解除。如果错误故障是人为故意造成，则需要手动 确认才能解除报警，按了手动确认但故障并未解除，系统重新 启动时会再次报警。
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｂａｔｃｈｉｎｇ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ
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ＳHale Waihona Puke Baiduｅｎｇｐｉｎ９１，
Ｘｕ Ｙｏｎｇｑｉａｎ２
（１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐ０１ｙｍｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｓｏｕｔｈ Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ
电机实时速度小于起止速度时，电机的加减速由ＰＬＣ内部自 行控制。 ３
结论
实际应用表明，该控制系统在硬件配置相对较低的情况
下，依然运行稳定、可靠，通过现场调试，完全能够与机械结 构协调工作。该自动配料系统兼顾了功能和成本，一方面提高 了配料效率，提高了配料精度，降低了原料对配料人员的伤
图４
自由口通讯流程图
业的自动配料系统。
１
硬件组成
系统采用西门子Ｓ７—２００型ＰＬＣ作为下位机，用触摸屏
图１系统总体结构图
作为上位机，二者通过ＲＳ一４８５电缆通讯，共同完成对机械 部件的控制。根据系统的控制要求和控制规模，需要的输入点 和输出点至少各为１９个，因此选用的ＰＬＣ有２４个输入和１６ 个输出端口，为满足需要，外加一个具有８路数字量输出的
ｔｏ
ｌｏｎｇｅｒ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅａｌ
ｃｏｎ—
ｎｅｅｄｓ，ｓｏ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｆｏｒ ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｂａｔｃｈｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ．
ｏｎ
ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙ ｕｒｇｅｎｔ．
ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ，ａ Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｂａｔｃｈｉｎｇ
Ｐ Ｉ），将原
步进平台 加速启动 子程序
向导生成 控镧步进
步进平台 减速停止 子程序
接收完成 中断，执 行定时
定时完
发送完成 中断程 序，允许 另一个接 收
值存入一个寄存器（比如ＶＤ４），然后比较ＶＤｏ跟ＶＤ４的值， 同时将料号存储到料号存储器中，如果ＶＤＯ跟ＶＤ４不相等， 将ＶＤｏ存入ＶＤ８，因此ＶＤ４存储的就是原值，ＶＤ８存储的就 是修改值，从而完成修改配方的记录功能。 记录配料的实际值：在实际应用中，为了监控配料精度情 况，需要知道每种配料的实际值，系统以表格的形式显示每种 配料的实际值。为了尽量减少ＰＬＣ跟电子称的通讯，程序没 有使用电子称的清零功能。料的实际称量值为该料配完后电子 上料的总质量，因此料１的实际称量值为料１的实际出料值， 料２的实际称量值减去料１的实际称量值为料２的实际出料 值，以此类推。每次配料流程结束后，记录配好的料的实际质 量，使用触摸屏的数据记录功能，生成表格１。