基于PLC 自动控制的多仓位均衡分料系统

尤苏北

（南京农牧机械厂，江苏南京 211164）

随着各行各业的机械化水平普遍提高，种子加工机械设备也迎来了新的发展机遇。计量包装工段是种子加工成套设备中成品输出的一个重要环节，根据成品种子的包装规格不同以及各种规格产能的要求，通常需要配置多台相同或不同型号的计量包装设备，每台包装设备上方都必须配置物料储仓以保证计量包装任务的持续进行，那么保证多个物料储仓的持续均衡供料就显得尤其重要。当暂存仓数量为2～3 个时，前方来料的均匀分配相对简单些，当暂存仓数量多于3 个时，就会比较复杂。

随着自动化控制的快速发展，PLC 与触摸屏在工业控制中得到了越来越广泛的应用。PLC 即可编程逻辑控制器，是集逻辑运算、顺序控制、通信、编程、诊断等功能于一体的自动控制装置。触摸屏是触摸开关和显示器融为一体的可操控终端，是新一代人机界面产品，具有强大的显示及控制功能，可以结合PLC 对生产现场、设备进行实时监控及状态显示，同时可对设备进行远程操作，人机交互友好，可靠性高。以5 个仓位为例，通过人机界面及PLC 自动控制的方式实现多仓位均衡分料。

1 系统构成

1.1 设备组成5 仓分料系统主要由前端暂存仓、输送及提升设备、分料小车及输送机、接收物料的工作仓（5 组）及自动控制相关硬件等组成。

1.2 工艺流程工艺流程示意图见图1。

图1 工艺流程图

1.3 工作原理经过精选后的种子由暂存仓流出，经振动输送机输送至提升机进料口，经提升送入顶部缓冲料仓，在料仓出口的闸门控制下，再进入分料输送机，由输送机上的分料小车按照设定分别送入各工作仓位上的接料口，完成分料工作。

2 功能实现

在包装过程中，要实现5 个物料储仓的持续均衡供料，分料输送机向各工作仓供料时既要保证料仓不能仓满溢出，又要保证料仓不能缺料，同时不能出现漏投料或误投料行为。通过PLC 自动控制系统可以轻松实现多仓位均衡分料。

2.1 控制系统构成自动控制系统由人机交互界面（HMI 触摸屏）、PLC 控制模块、传感器、气动（电动）执行机构等组成，是整个控制系统的核心部件。PLC 采用信捷XD3-32R-E 主机加挂XD-E16X 输入模块，触摸屏采用信捷TG765S-MT 型7 寸屏，PLC 与触摸屏采用RS232 通讯方式连接。通过采集各传感器的信号，并经过逻辑分析输出控制信号，驱动相关执行机构动作，控制灵活可靠，操作简单直观（图2）。

图2 工作界面

2.2 自动投料功能自动投料功能设计了满仓循环及定时循环两种运行模式。

2.2.1 满仓循环该模式下运行时，进料将在选定的仓位中从分料小车当前所在的仓位开始，按照仓位号顺序进行，以满仓（上料位触发）为转换仓位的条件。如5 号仓全用并且分料小车当前位于2 号仓位时，一键启动后，首先在当前仓位（2 号）进料，满仓后，关闭闸门，等皮带上的物料卸完后分料小车跑到3 号仓进料，满仓后，关闭闸门，等皮带上的物料卸完后分料小车再跑到4 号仓进料，如此2-3-4-5-1-2 循环往复（图3）。

图3 满仓循环模式控制框图

2.2.2 定时循环该模式下运行时，进料将在选定的仓位中从分料小车当前所在的仓位开始，按照仓位号顺序进行，以设定的时间t1 到达为转换仓位的条件。如只用2、3、5 号仓并且分料小车当前位于2 号仓位时，一键启动后，首先在当前仓位（2号）进料，设定的时间到达后，关闭闸门，等皮带上的物料卸完后分料小车跑到3 号仓进料，设定的时间到达后，关闭闸门，等皮带上的物料卸完后分料小车再跑到5 号仓进料，如此2-3-5-2 循环往复（图4）。

图4 定时循环模式控制框图

2.3 手动投料功能无论前述哪一种模式运行之中，其间如果有某一个或几个仓缺料（下料位触发），再或者某一个仓位有手投需要时，将会在满足单仓最少进料时长的条件下立即关闭闸门，中断正在进行的循环，分料小车将在闸门关闭到位并等皮带上的物料卸完后立即前往少料或手投仓位进料，直到该仓下料位恢复后再进料一段时间t2（t2 可设置，手投时直到手投解除或该仓满仓）后才会离开并继续原来的循环。多个仓位同时少料时，仍然按照少料的仓位号顺序进行，直到所有少料仓下料位全部恢复后才会离开并继续原来的循环。手动投料及缺料控制框图见图5。

图5 手投及缺料控制框图

2.4 仓位管理功能在开始包装时或在包装过程中，可通过选择仓位功能任意定义需要供料的仓位组合，做到不包装的机台对应的仓位不供料。

系统设备正常运行时会有动画实时显示各设备运行状态，分料小车只有运行到某个仓位或固定在某个仓位时才会显示，以明确分料小车目前在哪个仓位上，否则没有显示，如果小车不在运行中也不在某个仓位显示时，屏幕上方会出现复位按钮，此时须按下该按钮使小车复位（回到较近的仓位）。

2.5 参数设置功能参数设置部分包括关闸等待时间、进料相关时间、故障相关时间及下料位管理等部分。

2.6 故障信息查询功能通过按钮选项对历史信息进行查询，可查看各个故障发生的时间及事件信息。运行中出现故障时会弹出报警信息窗口或触发声光报警，严重时可能引起相关设备停止运行，可根据事件信息确定故障来源。

3 结语

该系统采用人机交互界面（HMI）及PLC 自动控制整个分料过程，可视化操作，人机界面友好，用户可根据使用需求选择运行模式，设定相应任务参数，系统即可按设定的运行模式，从进料开始自动完成物料的均衡分配供给，实现个性化供料。本系统高度自动化、智能化，能确保整个自动送投料过程连续稳定、安全可靠，可在种子加工成套设备中广泛应用。