基于PLC的物料自動控制系統

一.引言
      連續配料輸送自動控制系統在水泥、煤炭、冶金、化工、飼料、食品等行業有很廣泛的應用。具有功能全面，靈活性強，性價比高等特點，受到連續配料系統集成商和用戶的歡迎。該系統集現代物流技術、倉儲技術、自動化技術于一體，是CIMS中的重要環節，在國外已經得到較廣泛的應用，該技術也正在逐漸地應用于我國許多行業中。
      加盟WTO后，我國商品分銷、配送服務市場將逐步擴大開放的領域和范圍。而物流是企業發展的關鍵問題，物流會影響企業總體的生存和發展。在2000年物流成本占國內國民經濟生產總值（GDP）的16.7%，而美國僅為10%以下。尤其是企業的物流設備水平與發達國家之間存在著巨大的差距，主要表現為，運輸效率低，物流過程浪費驚人。我們知道，差距就是潛力和發展空間，因此，提高物流設備化水平，已成為當務之急。自動配料車是物流體系中運輸分配的重要組成部分，它是能自動地存儲和取出物料的系統。
二. 物料自動控制系統工藝生產控制
      物流自動控制系統主要是控制輸送系統完成其物料的輸送任務。在物料的入口處和出口處設有升降機和輸送線。這樣在庫房、生產車間和包裝車間范圍內形成了一個既可順暢到達各個生產位置同時又是封閉的循環輸送線系統。所有生產過程中使用的有關物料和成品等，最后都須裝在貼有條形碼的貨箱里輸送裝車。在生產管理系統發出的生產指令的作用下，物料的從指定的入口處進入輸送系統。物流自動控制系統如圖1所示。
      總體控制要求：如圖所示，系統由料斗、傳送帶、檢測系統組成。配料裝置能自動識別貨車到位情況及對貨車進行自動配料，當車裝滿時，配料系統自動停止配料。料斗物料不足時停止配料并自動進料。
其工藝流程控制要求如下:
（1）初始狀態        
      系統啟動后，紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明允許汽車開進裝料。料斗出料口D2關閉，若料位傳感器S1置為OFF（料斗中的物料不滿），進料閥開啟進料（D4亮）。當S1置為ON（料斗中的物料已滿），則停止進料（D4滅）。電動機M1、M2、M3和M4均為OFF。
（2）裝車控制
      裝車過程中，當汽車開進裝車位置時，限位開關SQ1置為ON，紅燈信號燈L2亮，綠燈L1滅；同時啟動電機M4，經過2S后，再啟動啟動M3，再經2S后啟動M2，再經過2S最后啟動M1，再經過2S后才打開出料閥（D2亮），物料經料斗出料。
當車裝滿時，限位開關SQ2為ON，料斗關閉，2S后M1停止，M2在M1停止2S后停止，M3在M2停止2S后停止，M4在M3停止2S后最后停止。同時紅燈L2滅，綠燈L1亮，表明汽車可以開走。
（3）停機控制
      關閉啟動SD開關，自動配料裝車的整個系統終止運行。

三. 系統硬件設計
1. 系統原理圖

2. I/O配置及接線
      為了提高自動控制系統的可靠性和設備的工作效率，系統選用MITSUBISHI的 FX1N-40MR型PLC作為控制器，根據自動配料裝車控制的要求，設計的I/O配置及接線如圖3所示。

      電動機M1～M4，通過接觸器KM1～KM4控制;為了方便操作人員監控，也可以采用信號燈顯示出電動機的運行狀態。

四. 系統軟件設計
1.主程序流程圖

2.系統的PLC控制程序的結構
      用基本邏輯指令編程自動配料裝車控制系統中，進料閥受料位傳感器S1的控制，S1無監測信號，表明料不滿，經5S后進料;S1有監測信號，表明料已滿，中止進料。配料系統的啟動，可以通過臺秤下面的限位開關SQ1實現。當汽車開進裝車位置時，在其自重作用下，接通SQ1，配料系統啟動;當車裝到噸位時，限位開關SQ2斷開，停止配料。
      采用梯形圖語言編制PLC控制程序。該控制程序以清晰的線性模塊化方法體現出物流控制方式和結構。可分為以下幾個部分：
①.運動設備/輸送路徑控制
對所有皮帶輸送機、滾輪輸送機和升降機按照所需的模式運行，保證貨箱在輸送線上能夠暢通、連續運行。按照貨箱的路徑識別碼，控制輸送線和別的輸送線交換裝置，實現貨箱輸送當中的路徑選擇。
②.自動識別系統的數據處理
把條形碼激光掃描儀和PLC的實時數據庫相通信，完成對輸送線上貨箱的自動識別。
③.上位機生產管理系統的通信接口/實時數據庫管理系統
主要處理與上位機的信息交換，包括通訊規約、報文格式、通訊編碼和解碼及診錯等。利用數據塊建立記錄存儲區，存儲貨箱的信息。利用功能塊實現對數據庫的操作，為輸送系統路徑識別提供控制依據。
④. MCGS組態監控的數據處理    
配合MCGS監控，進行的數據處理，主要有報警處理、設備運行狀態的數據處理等。
⑤.缺料換倉　
      當配料過程中，該倉號物料已配完，系統自動提示缺料報警。按[缺料換倉]按鈕，彈出對話框，輸入需更換的倉號，確定，再按[清故障]按鈕，即可完成換倉，并進入自動配料狀態。注：換倉后，須更改配料順序。將缺料倉設為0，新更換的倉號設為與原來的順序一致，便于報表統計。
      經分析可知，本系統是一個按一定順序動作的控制過程，采用可使每一工步嚴格按順序動作，若用步進指令編程則程序更容易理解和方便閱讀。
五. 結束語
      該物料自動控制系統經過調試和運行，其生產物料自動配送能力可以滿足各種產品的生產需求，可以滿足相關物流公司的設備和生產的高水平和高效率運轉的。在現代工業控制中，該系統猶如不知疲憊的搬運工，嚴格按照程序指令連續不斷地進行物料輸送。該系統的投入使企業徹底拋棄了手工操作，配料方式進入科學數據化生產，個人也從粉塵、噪音等惡劣的勞動環境中解脫出來。不僅如此，穩定的高質量的配料更帶來了產品質量的提高。系統投入后，產品密度、假比重等主要技術指標有較大提高，所以，物流自動控制系統在生產制造和加工領域里，尤其是在大規模、高效率、連續生產的物流公司現場，的確是一項值得推廣的技術。整個系統現已投入使用，它對于網絡信息時代企事業計算機集成制造過程以及網絡銷售領域等物流自動化系統的開發設計具有重要的參考價值。