在橡膠工業生產中，按設定的配方準確配料是保證產品質量的關鍵工序之一。在產品生產的配料過程中除主料外，往往還有各種化學藥品做浦料(俗稱小料)。這些小料的配比精度常常以克(g)為單位進行調配，其準確性對產品的特性影響很大。
在實瞼室中可由人工稱量精確配料，但在工業化批量生產過程中，由于種種人為因素的影響，人工配料無法保證各批次產品的均一性。因此現代生產技術均采用自動配料稱量系統，這樣就可以保證產品質量的均一性、穩定性。同時還可消除人為因素的影響，減少環境污染，提高勞動效率和減輕勞動強度。自動配料稱量系統便是基于此而產生的，它把PLC控制技術
和先進的控制算法相結合，保證了設備運行的可靠性和穩定性，滿足了工廠生產的實際要求。
1 AB Controllogix系統簡介
Controllogix系統作為Allen-Bradley下一代的控制系統，將順序控制、過程控制、傳動控制、運動控制以及通訊功能融合在一起。控制器可以控制本地I/O，也可以通過EtUernet/IP,ControlNet, DeviceNet及通用I/O網絡來控制遠程I/Oa Controllogix系統提供了各種各樣的輸人輸出模板，以適應從高速離散控制到過程控制的多種應用場合。
同時Controllogix系統的多任務操作系統支持32個可組態的連續性或周期性任務，這些任務根據具體應用程序將按照優先級來執行程序代碼。用戶可以為每一個任務分配最多32個程序，每個程序都可以有自己的本地數據或梯形圖邏輯，而且在同一處理器內還允許虛擬獨立運行。這種強大的多任務處理能力對自動配料系統這種適時性要求特別高的系統非常有用。
2自動配料工藝
自動配料系統如圖1所示，它主要由除塵、解包、順料筒、儲料倉、給料裝置、稱量裝置、集料斗輸送線等組成，采用多工位、多秤同時工作方式。
配料過程主要由稱量裝置完成，控制系統
圖1自動配料系統流程圖
根據配方控制其準確稱量，在每一稱量裝置的下方均有一個集料斗，各集料斗圍成一個環形互相用拉桿連接固定在集料斗輸送線的軌道上，每一次稱量后，將稱量完的物量印到集料斗中，然后輸送線氣缸動作一次，推動集料斗組成的環在軌道上滑行，前進一個料位后即停止運行，進行下一次稱量。集料斗內襯塑料袋，集料斗繞環渭行一周后，塑料袋內收集到各種配方所需重量的小料。
同時在操作者位置處有一個總檢量秤，集料斗運行時，它與集料斗底面間有間隙。集料斗停止運行時，下面的氣缸把總檢量秤升起，托起裝有完整配方小料的集料斗，進行總重量的檢量，待總檢量秤下降復位后，就完成一袋此配方物料的稱量，操作者更換集料斗內襯塑料袋，為新周期作好準備。
3控制系統概述
因采用多工位、多秤同時工作方式，對控制系統的實時性要求很高，故需要控制系統有較強的運算和控制能力。為此，我們采用以PLc為主進行控制的兩級控制方案，即系統控制級和管理級。
系統控制級王要完成物料配料的全部動作。每個工位配備一臺稱重儀表，主要完成重量數據的采集及顯示工作，此儀表支持ControlNet通訊，通過此通訊口可迅速將重量數據傳遞到PLC中，協助PLC完成稱量過程的控制。PLC作為控制的核心，主要完成配方分析、自動稱量控制、輸送及其他輔助動作。由于Controllogix的強大運算能力和響應速度，在實際使用上相當于可同時控制各稱量裝置工作，這大大增強了配料過程控制的實時性。稱量過程中PLC按配方設定，自動控制稱量速度，采用無級調速、反饋控制的方法，使本稱量系統具有稱量精度高，配料速度快等特點。
Controllogix的使用，提高了本套控制系統的可靠性和控制效果。
管理級用個人計算機與系統控制級通過現場總線構成計算機管理和控制網，主要完成配方管理、配方運行、生產計劃、數據報表，同時還完成系統運行狀態的監視、數據采集等功能。
4控制系統總體結構配置
控制系統的網絡結構如圖2
所示，在此系統中應用了Ethernet, ControlNet, DeviceNet三種網絡形式。
圖2控制系統網絡結構圖
在硬件配置上，CPU選用了Controllogix控制器1756一L55M14o通過熱備模板1757一SRM構成CPU的冗余系統，控制器內存為3.5 M字節，還選用了Ethernet網絡模塊1756-ENBT,ControlNet網絡模塊1756-CNB、DeviceNet網絡模塊1756一DNB等。
本系統以ControlNet網絡結構為基本骨架措建而成。ControlNet網是一個開放的高速確定性網絡，它用于傳輸對時間有苛刻要求的信息通訊，速率可達5 Mbps，提供實時的控制和對等的通訊服務。ControlNet融合了現有的遠程I/O和DH十網的性能，對于離散和連續過程控制均具有確定性和可重復性功能，用戶可自行設定網絡交換時間達毫秒級，從而極大改善了網絡控制的實時性和快速性。采用生產者/客戶方式，將傳統網絡針對不同站點需多次發送改為一次發送多點共享，減少了網絡發送次數，從而使網絡實時高效。而且ControlNet建立在開放性網絡技術的革新方案—Producer!Consumer方式上，該方式允許網上所有節點同時讀取一個數據源同樣的數據，因而具有較高的吞吐量，而多點傳送通訊能力使許多控制器可以分享輸入數據和對傳互鎖數據，以達到更好的性能并減少編程的需求。通過它將本系統最關鍵的重量數據實時、可靠地傳送給PLC，在硬件上保證了PLC系統控制的準確性和可靠性。
從圖2可以看出信息層采用現在最流行的以太網，它將控制系統與監視和信息管理系統集成起來。通過以太網，用于監控可編程控制器、工業計算機工作站以及高級商用計算機系統，可以存取設備層和控制層的生產現場信息，這樣的信息可用于數據采集、監控、計劃管理、統計質量控制、遠程設備維護、生產流程以及物料跟蹤等。
從圖2還可以看出，為了保證ControlNet網絡重量數據的高速傳輸，在設備層也同時采用了DeviceNet總線來處理一些輔助部分的數據通訊。DeviceNet是田美國Rockwell公司在CAN基礎上推出的一種網絡系統。它使用CAN的物理層和數據鏈路層，11位標識符，加上DeviceNet的應用層，形成可靠、靈活的通信規約。在這里通過這種總線來控制稱量電機的變頻器，使得控制方式更加靈活，做到了對稱量電機的連續調節，為實現后續的準確控制奠定了硬件基礎。同時它的數據傳輸能力也比較強，傳輸速率大約為125-500 kb/s，完全可以滿足監控觸摸屏的通訊數據要求。
控制過程
如圖3所示，在以前的集中配料控制系統一般采用雙速給料，即快速和慢速2種給稱量精度靠預關門值來保證。通過對稱量
圖3
物料的了解和實驗，影響稱量的因素主要有以下幾種:①物料的茹度:在相同的環境中和同一給料裝置的情況下，不同物料的給料速度不同，因而造成調試困難，稱量精度難以控制;②物料的比重:因物料的比重不同，采用同一裝置給料速度也不同;③環境的影響:環境的溫度、濕度變化將導致物料鉆度、比重等物理特性的變化，主要是物料的站度隨溫度的增加而增加，導致物料易起拱、結塊，對稱量不利;④由于控制給料裝置和控制裝置的非線性，即使在相同的控制方法和控制量下，各給料裝置的振動力和給料速度均是不同的。
由于以上因素的影響，在以往的雙速給料中，每種物料均要調整到相應的狀態，才能達到預期的稱量精度。然而，隨著環境溫度的變化或物料批號的不同，原來狀態下的給料狀態，往往保證不了稱量的精度，需重新調整，從而降低了生產效率。由此可見，保證稱量的準確、快速是很復雜的?；谝陨戏治鎏岢隽诵碌慕o料速度控制方案(見圖4)，這種控制方法采用閉環控制，以下料速度為控制參數，克服了以上各因素對稱量精度和生產效率的影響。以上各因素的變化均以改變振動力加以克服，這種控制方法，雖然克服了以上因素對稱量速度和精度的影響，但同時控制算法和控制手段也變得更復雜了。
從圖4可以看出，配料速度控制器控制給料裝置，對物料以給定速度，sET進行給料，控制系統不斷對物料重量進行采樣計算得到下料速度，并將此速度V與給定速度，SET進行比較。如V偏離vSFT，則控制系統根據所偏離的幅度進行運算，根據運算結果調整配料速度控制器的輸出值，通過對輸出值的調節進而影響給料裝置的下料速度，使給料速度始終控制在所允許的范圍之內，通過這樣不斷的采樣調節，使得整
圖4給料速度控制方法主框圖
個稱量過程始終保持以給定的速度進行下料，保證了最終稱量的準確和可靠。
可以看出本系統對給定速度的連續調節是整個系統的關鍵，如要想實現對，S。L的準確調控，控制系統就必須要對給料速度v有很快的采樣頻率，同時又要有很高的運算能力，保證能根據復雜的控制算法及時完成對、s:，的調節控制。以前的PLC控制系統通訊速率比較慢、運算能力差，編程萬式也不適合復雜程序的編寫，因此想實現對給料的速度控制幾乎是不可能的。但網絡PLC-Controllogix系統的采用很好地解決了這方面的問題。ControlNet網絡的高通訊速率可以保證對給料速度V的高速采樣，Controllogix強大的運算能力保證了各類復雜控制算法的及時完成。同時復雜的程序編寫，也因為Controllogix提供的實時多任務編程環境而變得十分方便。
本系統最終實現的連續調節下料過程如圖5所示，可以很明顯的看出與雙速給料控制的下料過程(圖6)的區別。雙速給料過程中給定
圖5連續調節下料控制曲線
圖6雙速下料控制曲線
2段速度，但對這2段速度是開環控制的，即系統無法確切保證物料會以這2段給定的速度下料，整個過程都是不可控的。而且在雙速給料過程中，高速給料時，效率高，但精度難以控制;低速給料時，精度可以控制，但稱量時間長，效率低。因此，這種方式無法解決精度與效率的矛盾。而連續調節通過對稱量速度不斷給定，并在下料過程中通過反饋連續進行調節，使整個下料過程的速度始終保持在給定范圍之內，直至最終結束。具體的過程是這樣，在稱量初期穩定在速度，。，系統是一個定值調芍系統。當稱量值接近設定值時，速度的設定值減小，從而該系統又變為一個隨動調節系統。將以往的分段控制改為連續控制，越接近目標值速度越慢，最后階段可以將下料速度控制在很小的范圍之內，因為稱量過程速度的可控，保證了稱量的精度，同時也保證了稱量的速度。
6總結
本系統在設計過程中主要考慮控制方法的先進性和自適應性，系統的穩定性、經濟適用性及可擴展性。該系統使用后，控制效果良好，在長期的使用過程中，無需用戶對設備進行調節，設備會根據物料自動進行速度控制，解決了雙速控制系統的很多缺點，物料配料速度加快，準確度提高，保證了所配物料的產品質量，滿足了客戶的要求。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業有限公司
