复合肥成品添加防结剂自动控制方案

大家知道，复合肥成品的水份是有一定含量的，堆放时间长了就可能会结块，会给用户使用造成不便，市场行情就会，会对企业经济效益产生严重影响，因此解决这一问题迫在眉捷！解决的方法就是在控制好水份含量的基础上，向其中均匀添加适量的防结剂，随着复合肥成品的实时流量大小而成正比地实时调节防结剂的加入量。我公司实际加入的防结剂有油状和粉状两种，加入的质量百分比分别是(0.15-0.25)%和0.25%。根据这个要求，我负责设计控制方案、相关设备计划提报。核心技术在于相关编程及调试。整个系统的控制方案是这样的：

一、系统主要硬件构成

硬件主要包括：皮带秤、称重显示仪表、西门子 S7-200PLC、西门子触摸屏、两台变频器、自动/手动切换装置及控制柜(随带相关辅助电路、元器件等)。

二、控制关系及方案

首先，现场复合肥成品实时流量是由皮带秤检测出实时重力信号和实时皮带转速信号在显示仪表内计算合成的。该流量信号再由称重显示仪表传到 PLC。传到PLC有两种方式：一是采用RS485通讯，即PLC与显示仪表通讯读取流量数据；另一种是采用称重显示仪表输出(4-20)mA流量信号输入到PLC的模拟量输入模块。由于厂家技术保密原因，不提供称重显示仪表的通讯协议，故本设计方案直接采用(4-20)mA模拟流量信号输入到PLC的模拟量输入模块。PLC读取这个流量信号后，在其内部经程序运算和用户设定参数后，由模拟量输出模块输出两个正比于复合肥成品实时流量的(0-5)VDC的直流电压信号去分别控制粉状防结剂和油状防结剂的变频器运行频率，进而控制防结剂加入量。在这个过程中用户输入的数据有：控制变频输出达到至大输出时防结剂的至大流量、防结剂加入的质量百分比、防结剂加入的延迟时间。这些参数连同复合肥成品和防结剂的瞬时流量同时在触摸屏上显示。若自动控制出现异常，可用手/自动切换开关由自动切换到手动状态，这时，变频器输入控制信号由外置电位器给出，正常后再切换到自动状态。

三、具体措施及注意事项

1、皮带秤采用山东宏业达自动化科技有限公司生产的DEL系列皮带秤，用其测量复合肥成品的实时流量，其精确度应得到保证。其输出的(4-20)mA流量信号也应准确，可以通过修改相关参数进行调整。

2、关于加入防结剂的延迟时间问题

这是本控制程序的一个难点。由于防结剂的加入点和皮带秤的测量点不在同一点，我公司是相距一段距离的(测量点在前)，这就需要在测量到某一瞬时流量后，延迟一定时间再改变防结剂的加入量。根据这个要求，对于系统采样到的每一个复合肥成品的瞬时流量都应要经过适当延时再去实际控制变频。在本控制方案中采用S7-200PLC，使用填表指令(ATT)和*先出指令(FIFO)，两者配合使用即可实现该功能，这种方法可实现至大延时100个时间单位，我公司的延时不超过一分钟，一般 20秒左右，视实际情况确定。

3、PLC选择

PLC选择西门子S7-200系列PLC，本控制方案选择S7-200224CN。编程下载使用PC/PPI电缆，PLC端口是RS485通讯，PC端的COM口是RS232通讯，该电缆能实现从PC串口RS232到PLC端口RS485的通讯匹配。在下装程序过程中，在编程软件要选择对应的PC串口。接地端子接地。

4、模拟量输入处理

模拟量输入采用西门子SM231AI4x12Bit模块，型号为231-0HC22-0XA0，DC24V供电。通过拨码设置，它能将(0-20)mA的模拟量输入信号转换成0-32000之间的整数，我实际使用的是(4-20)mA的输入信号，因此对应的数字量是6400-32000。对于电流输入要注意其输入端子RA、A+、A-、公共端M的接法，接地端子接地。

5、模拟量输出处理

模拟量输出采用西门子SM232，AQ4x12Bit模块，型号为231-0HD22-0XA0，DC24V供电。它能输出电压和电流信号，本控制方案采用输出电压信号，即将-32000～+32000的数字量转换成(-10～+10)V的直流电压信号，本控制方案使用将0-16000的数字量转换成(0-5)V的直流电压信号。使用其Mx和Vx输出端子(x是端子编号)。接地端子要接地。

6、用户界面

用户界面采样上海步科生产的MT系列触摸屏，其程序采用组态软件编程组态并下载，物理端口使用其USB口。触摸屏与PLC正常应用通讯使用的是触摸屏的COM0口和PLC的通讯端口，通讯线缆使用自制的RS485-2式线缆。DC24V供电。接地端子要接地。

7、变频器参数设置

设置好变频器的控制模式和控制信号类型，本控制方案采用(0-5)VDC、外控，其它根据需要设置。

三、下载程序及调试

所有程序编写完成以后，分别下载到触摸屏和PLC中。程序编写好后，一般难免会存在一些或大或小的问题，如数据格式错误、寄存器地址使用错误、程序逻辑性错误等。逐句分析、修改，直至调试成功。

四、总结

一个控制系统的形成，需要考虑到多方面的因素，从使用单位提出使用要求、专业人员了解使用要求、着手设计，再到硬件构成、软件编程、调试、安装、投入使用等，这一系列步骤中每一步都非常重要，需要认真、细心地做好每一项具体工作，尤其是专业方面的工作，从控制方案的形成到着手编程，每一个细节都要充分考虑，要善于发现问题、解决问题直至达到使用要求。该控制系统的核心是PLC和触摸屏及其程序，自己自行购买备件，自己编程，不仅费用大幅降低，而且改变控制功能也方便，处理故障也更顺利，对生产系统的作用和对整个公司的经济效益是显而易见的。

（研发单位：山东宏业达自动化科技有限公司，电话：）