0 引言

吉化公司氯磺化聚乙烯自动送料系统采用以PLC、触摸屏、称重控制仪表等相结合的控制方式。该系统是由A、B两套完全相同又相互独立的子系统构成，A、B两套系统可以同时进行送料工作，也可以单独或循环等方式进行送料工作。控制系统中主要是通过触摸屏选择系统的工作方式，再由PLC驱动各执行部件完成各项命令，同时各部件的执行情况实时反馈到PLC中，使整个系统形成闭环控制。

本系统根据用户的要求选用60点欧姆龙CPM-2A主机和2个20点的扩展模块。所有需要PLC处理的输入和输出信号都是开关量信号，点数虽然比较多，但大部分是为了构成闭环控制系统而安装的反馈信号、手动所需要的按钮信号、报警信号。控制程序虽然比较简

单，但却比较繁琐，要把各种可能发生的情况都要考虑到，才能使系统安全可靠地进行工作。

触摸屏选用的是6英寸罗升单色触摸屏，画面比较小，而手动和自动的按钮比较多，报警信号的输出点也很多，所以采用多页画面（46页）层层嵌套、相互互锁的方式编制触摸屏的画面程序。例如：打开机器后，触摸屏首先显示主画面，主画面中有A、B两个子系统和总的报警系统3个按钮；当按“A”按钮时,就会进入A系统的二级画面，将出现自动、手动、返主页3个按钮；当按“自动”按钮进入自动状态的三级画面，将出现起动、停止、返主页和上一页4个按钮…… 当系统有报警输出时，触摸屏能够自动弹出发生报警的执行部件画面，画面一直在闪烁，同时控制柜面板上的报警铃响起，直到故障排除后才能恢复正常。

 1 送料系统的结构设计

图1是一套子系统的示意图，另一套的与它完全相同。A、B两套送料子系统均由以下几个主要部分组成：

（1）前期储料罐。罐内装有射频导纳物位开关，当料位达到一定高度时（即射频导纳物位开关有信号送给PLC时），系统才可以进行送料工作。储料罐下面的出料口处有一个星型加料阀a，星型加料阀的运行、停止及开、关到位，都有位置信号反馈。

（2）称重料斗。它位于前期储料罐下，有3个称重传感器安装在料斗下进行每次送料的称重工作。称重料斗下有一个星型加料阀b和一个气动闸板门，星型加料阀b和气动闸板门的运行、停止及开、关到位，都有位置信号反馈。

（3）送料风道。通过罗茨风机形成的动力风道将氯磺化聚乙烯原料输送到反应釜，罗茨风机的起动、停止通过软起动器控制。

（4）反应釜。它的入口处有一个星型加料阀c和一个电动蝶阀，星型加料阀c和电动蝶阀的运行、停止及开、关到位，都有位置信号反馈。

 2 系统的工作方式

当系统需要送料时，无论是自动状态还是在手动状态，系统的正确工作方式为：

当物位开关有信号时，首先打开前期储料罐下的星型加料阀a，使氯磺化聚乙烯原料靠重力自然进入称重料斗，当称重料斗内的氯磺化聚乙烯原料达到设定的重量（1t）时，关闭前期储料罐下的星型加料阀a，然后起动罗茨风机，当风机达到正常运转转速时，再打开称重料斗下的气动闸板门、星型加料阀b，几秒延时后，再打开反应釜上的星型加料阀c和电动蝶阀。此时进入管道的氯磺化聚乙烯原料靠罗茨风机形成的风力进入反应釜。当称重料斗内的氯磺化聚乙烯原料已经全部进入管道时（即称重控制仪又回到0值输出），关闭气动闸板门、星型加料阀b。延时一段时间后关闭罗茨风机，反应釜上的电动蝶阀、星型加料阀c。此时一次送料工作完成。系统等待下次送料的命令。

A、B两套系统的工作方式完全相同，起动哪一套系统工作由操作者控制。由于系统完成一次送料工作的时间比较短（不到5min），所以在程序中设计了几种工作方式：A系统工作5次后，B系统再工作5次，依次往复循环；A、B系统顺序工作，即A系统工作1次，B系统工作1次；只一个系统工作；同时工作。可以通过触摸屏内的一个窗口画面进行选择。系统中的A、B两套送料子系统都具有自动和手动两种工作方式，自动和手动工作方式可以在触摸屏上选择，也可以通过远程按钮开关来选择，从而实现远程控制方式。

 3 系统的控制方式设计

系统是以PLC为控制核心，触摸屏与PLC间是通过通信方式进行交换信息；称重传感器将模拟信号传送给称重控制仪表，再通过称重控制仪表对传感器送来的信号进行分析和处理后以开关量的形式送入PLC中；软起动器的起动和停止也是通过PLC控制，同时软起动器的运行情况实时反馈回PLC中。图2为一套系统的控制框图，两套子系统完全一样。

3.1 手动工作方式

 手动工作时，可以通过各执行部件的起动和停止按钮来控制各部件的起动和停止，这些按钮均在触摸屏上（或远程控制柜内）。通过触摸屏与PLC间的通信，由PLC实现所需要的动作，动作是否完成，由各执行部件的开、关是否到位的位置信号反馈到PLC中。如果在规定的时间内，执行部件没能完成任务（即各阀门没有开、关到位，或风机没有正常运转），系统将发出报警信号，提示操作人员系统出现故障，并在触摸屏上显示出现故障的地点，同时系统无法进行下一步的工作，直到故障排除。如果A系统发生故障，不影响B系统的正常工作。

 3.2 自动工作方式

自动工作时，系统首先检查各执行部件是否都处在原位状态。即星型加料阀、电动蝶阀、气动闸板门是否关到位；射频导纳物位开关是否有信号；称重传感器是否0输出等。如果某个原位信号没有，那么系统将无法自动运行，必须切换到手动状态，使没有处在原位的执行部件回归到原位状态。射频导纳物位开关如果没有信号，说明前期储料罐内没有足够的氯磺化聚乙烯原料可以进行送料工作，此时只能等待。在触摸屏上也给出原位信号指示，提示操作者此时系统是否处在原位状态。当原位状态满足时，系统就会按照系统各部件的工作顺序进行依次起动和停止。同时自动检查各执行部件的执行情况，实时反馈给PLC，从而实现闭环控制。一个子系统处于自动运行状态时，另一个子系统可以是自动状态运行，也可以是手动状态运行，或不运行。程序流程图见图3所示。

 4 触摸屏与PLC间的通信

只有触摸屏与PLC之间能够通信，才能使系统正常工作。首先要进行通信格式的设定：必须使两者所设定的“通信格式”、“站号”、“传输速度”、“资料格式”等全部相同，然后再按正确的连线方式连接通信电缆。通信格式设定见表1。

通信格式按要求设定好以后，通过RS-232通信电缆将触摸屏与PLC之间连接起来，具体的连接方式如图4所示。

 5 结语

此套系统已经投入正常运行，在现场调试中，也出现了一些设计中没有考虑到的问题，虽然都是一些比较容易解决的，但它提示我们在设计工控系统时，还是应该首先取得现场的第一手材料，对整个系统中的各个执行部件的工作环境和工作特性要完全了解。同时在工作中不断积累经验，为下一次设计提供宝贵的实践知识。

作者创新点：本文是对现今化工厂普遍使用的实际工程进行的技术改造，采用了小型PLC作为控制核心，并根据现场的特殊性，选择了触摸屏与按钮并行的操作方式，使工作人员更加方便、快捷的完成控制。软件设计采用模块化设计思想，程序结构清晰。系统成本较低，并使系统性能更加完善、可靠。

（作者简介：郑文波（1965-），副教授，主要从事工业控制、光电检测等方面的研究。

      收稿日期：2009-10-16）

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