基于PLC的物料自动控制系统

一.引言
      连续配料输送自动控制系统在水泥、煤炭、冶金、化工、饲料、食品等行业有很广泛的应用。具有功能全面，灵活性强，性价比高等特点，受到连续配料系统集成商和用户的欢迎。该系统集现代物流技术、仓储技术、自动化技术于一体，是CIMS中的重要环节，在国外已经得到较广泛的应用，该技术也正在逐渐地应用于我国许多行业中。
      加盟WTO后，我国商品分销、配送服务市场将逐步扩大开放的领域和范围。而物流是企业发展的关键问题，物流会影响企业总体的生存和发展。在2000年物流成本占国内国民经济生产总值（GDP）的16.7%，而美国仅为10%以下。尤其是企业的物流设备水平与发达国家之间存在着巨大的差距，主要表现为，运输效率低，物流过程浪费惊人。我们知道，差距就是潜力和发展空间，因此，提高物流设备化水平，已成为当务之急。自动配料车是物流体系中运输分配的重要组成部分，它是能自动地存储和取出物料的系统。
二. 物料自动控制系统工艺生产控制
      物流自动控制系统主要是控制输送系统完成其物料的输送任务。在物料的入口处和出口处设有升降机和输送线。这样在库房、生产车间和包装车间范围内形成了一个既可顺畅到达各个生产位置同时又是封闭的循环输送线系统。所有生产过程中使用的有关物料和成品等，最后都须装在贴有条形码的货箱里输送装车。在生产管理系统发出的生产指令的作用下，物料的从指定的入口处进入输送系统。物流自动控制系统如图1所示。
      总体控制要求：如图所示，系统由料斗、传送带、检测系统组成。配料装置能自动识别货车到位情况及对货车进行自动配料，当车装满时，配料系统自动停止配料。料斗物料不足时停止配料并自动进料。
其工艺流程控制要求如下:
（1）初始状态        
      系统启动后，红灯L2灭，绿灯L1亮，表明允许汽车开进装料。料斗出料口D2关闭，若料位传感器S1置为OFF（料斗中的物料不满），进料阀开启进料（D4亮）。当S1置为ON（料斗中的物料已满），则停止进料（D4灭）。电动机M1、M2、M3和M4均为OFF。
（2）装车控制
      装车过程中，当汽车开进装车位置时，限位开关SQ1置为ON，红灯信号灯L2亮，绿灯L1灭；同时启动电机M4，经过2S后，再启动启动M3，再经2S后启动M2，再经过2S最后启动M1，再经过2S后才打开出料阀（D2亮），物料经料斗出料。
当车装满时，限位开关SQ2为ON，料斗关闭，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。同时红灯L2灭，绿灯L1亮，表明汽车可以开走。
（3）停机控制
      关闭启动SD开关，自动配料装车的整个系统终止运行。

三. 系统硬件设计
1. 系统原理图

2. I/O配置及接线
      为了提高自动控制系统的可靠性和设备的工作效率，系统选用MITSUBISHI的 FX1N-40MR型PLC作为控制器，根据自动配料装车控制的要求，设计的I/O配置及接线如图3所示。

      电动机M1～M4，通过接触器KM1～KM4控制;为了方便操作人员监控，也可以采用信号灯显示出电动机的运行状态。
四. 系统软件设计
1.主程序流程图

2.系统的PLC控制程序的结构
      用基本逻辑指令编程自动配料装车控制系统中，进料阀受料位传感器S1的控制，S1无监测信号，表明料不满，经5S后进料;S1有监测信号，表明料已满，中止进料。配料系统的启动，可以通过台秤下面的限位开关SQ1实现。当汽车开进装车位置时，在其自重作用下，接通SQ1，配料系统启动;当车装到吨位时，限位开关SQ2断开，停止配料。
      采用梯形图语言编制PLC控制程序。该控制程序以清晰的线性模块化方法体现出物流控制方式和结构。可分为以下几个部分：
①.运动设备/输送路径控制
对所有皮带输送机、滚轮输送机和升降机按照所需的模式运行，保证货箱在输送线上能够畅通、连续运行。按照货箱的路径识别码，控制输送线和别的输送线交换装置，实现货箱输送当中的路径选择。
②.自动识别系统的数据处理
把条形码激光扫描仪和PLC的实时数据库相通信，完成对输送线上货箱的自动识别。
③.上位机生产管理系统的通信接口/实时数据库管理系统
主要处理与上位机的信息交换，包括通讯规约、报文格式、通讯编码和解码及诊错等。利用数据块建立记录存储区，存储货箱的信息。利用功能块实现对数据库的操作，为输送系统路径识别提供控制依据。
④. MCGS组态监控的数据处理    
配合MCGS监控，进行的数据处理，主要有报警处理、设备运行状态的数据处理等。
⑤.缺料换仓　
      当配料过程中，该仓号物料已配完，系统自动提示缺料报警。按[缺料换仓]按钮，弹出对话框，输入需更换的仓号，确定，再按[清故障]按钮，即可完成换仓，并进入自动配料状态。注：换仓后，须更改配料顺序。将缺料仓设为0，新更换的仓号设为与原来的顺序一致，便于报表统计。
      经分析可知，本系统是一个按一定顺序动作的控制过程，采用可使每一工步严格按顺序动作，若用步进指令编程则程序更容易理解和方便阅读。
五. 结束语
      该物料自动控制系统经过调试和运行，其生产物料自动配送能力可以满足各种产品的生产需求，可以满足相关物流公司的设备和生产的高水平和高效率运转的。在现代工业控制中，该系统犹如不知疲惫的搬运工，严格按照程序指令连续不断地进行物料输送。该系统的投入使企业彻底抛弃了手工操作，配料方式进入科学数据化生产，个人也从粉尘、噪音等恶劣的劳动环境中解脱出来。不仅如此，稳定的高质量的配料更带来了产品质量的提高。系统投入后，产品密度、假比重等主要技术指标有较大提高，所以，物流自动控制系统在生产制造和加工领域里，尤其是在大规模、高效率、连续生产的物流公司现场，的确是一项值得推广的技术。整个系统现已投入使用，它对于网络信息时代企事业计算机集成制造过程以及网络销售领域等物流自动化系统的开发设计具有重要的参考价值。