尤蘇北

（南京農(nóng)牧機(jī)械廠，江蘇南京 211164）

隨著各行各業(yè)的機(jī)械化水平普遍提高，種子加工機(jī)械設(shè)備也迎來了新的發(fā)展機(jī)遇。計(jì)量包裝工段是種子加工成套設(shè)備中成品輸出的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，根據(jù)成品種子的包裝規(guī)格不同以及各種規(guī)格產(chǎn)能的要求，通常需要配置多臺(tái)相同或不同型號(hào)的計(jì)量包裝設(shè)備，每臺(tái)包裝設(shè)備上方都必須配置物料儲(chǔ)倉以保證計(jì)量包裝任務(wù)的持續(xù)進(jìn)行，那么保證多個(gè)物料儲(chǔ)倉的持續(xù)均衡供料就顯得尤其重要。當(dāng)暫存?zhèn)}數(shù)量為2～3 個(gè)時(shí)，前方來料的均勻分配相對(duì)簡(jiǎn)單些，當(dāng)暫存?zhèn)}數(shù)量多于3 個(gè)時(shí)，就會(huì)比較復(fù)雜。

隨著自動(dòng)化控制的快速發(fā)展，PLC 與觸摸屏在工業(yè)控制中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。PLC 即可編程邏輯控制器，是集邏輯運(yùn)算、順序控制、通信、編程、診斷等功能于一體的自動(dòng)控制裝置。觸摸屏是觸摸開關(guān)和顯示器融為一體的可操控終端，是新一代人機(jī)界面產(chǎn)品，具有強(qiáng)大的顯示及控制功能，可以結(jié)合PLC 對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)、設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控及狀態(tài)顯示，同時(shí)可對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，人機(jī)交互友好，可靠性高。以5 個(gè)倉位為例，通過人機(jī)界面及PLC 自動(dòng)控制的方式實(shí)現(xiàn)多倉位均衡分料。

1 系統(tǒng)構(gòu)成

1.1 設(shè)備組成5 倉分料系統(tǒng)主要由前端暫存?zhèn)}、輸送及提升設(shè)備、分料小車及輸送機(jī)、接收物料的工作倉（5 組）及自動(dòng)控制相關(guān)硬件等組成。

1.2 工藝流程工藝流程示意圖見圖1。

圖1 工藝流程圖

1.3 工作原理經(jīng)過精選后的種子由暫存?zhèn)}流出，經(jīng)振動(dòng)輸送機(jī)輸送至提升機(jī)進(jìn)料口，經(jīng)提升送入頂部緩沖料倉，在料倉出口的閘門控制下，再進(jìn)入分料輸送機(jī)，由輸送機(jī)上的分料小車按照設(shè)定分別送入各工作倉位上的接料口，完成分料工作。

2 功能實(shí)現(xiàn)

在包裝過程中，要實(shí)現(xiàn)5 個(gè)物料儲(chǔ)倉的持續(xù)均衡供料，分料輸送機(jī)向各工作倉供料時(shí)既要保證料倉不能倉滿溢出，又要保證料倉不能缺料，同時(shí)不能出現(xiàn)漏投料或誤投料行為。通過PLC 自動(dòng)控制系統(tǒng)可以輕松實(shí)現(xiàn)多倉位均衡分料。

2.1 控制系統(tǒng)構(gòu)成自動(dòng)控制系統(tǒng)由人機(jī)交互界面（HMI 觸摸屏）、PLC 控制模塊、傳感器、氣動(dòng)（電動(dòng)）執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成，是整個(gè)控制系統(tǒng)的核心部件。PLC 采用信捷XD3-32R-E 主機(jī)加掛XD-E16X 輸入模塊，觸摸屏采用信捷TG765S-MT 型7 寸屏，PLC 與觸摸屏采用RS232 通訊方式連接。通過采集各傳感器的信號(hào)，并經(jīng)過邏輯分析輸出控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，控制靈活可靠，操作簡(jiǎn)單直觀（圖2）。

圖2 工作界面

2.2 自動(dòng)投料功能自動(dòng)投料功能設(shè)計(jì)了滿倉循環(huán)及定時(shí)循環(huán)兩種運(yùn)行模式。

2.2.1 滿倉循環(huán)該模式下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)料將在選定的倉位中從分料小車當(dāng)前所在的倉位開始，按照倉位號(hào)順序進(jìn)行，以滿倉（上料位觸發(fā)）為轉(zhuǎn)換倉位的條件。如5 號(hào)倉全用并且分料小車當(dāng)前位于2 號(hào)倉位時(shí)，一鍵啟動(dòng)后，首先在當(dāng)前倉位（2 號(hào)）進(jìn)料，滿倉后，關(guān)閉閘門，等皮帶上的物料卸完后分料小車跑到3 號(hào)倉進(jìn)料，滿倉后，關(guān)閉閘門，等皮帶上的物料卸完后分料小車再跑到4 號(hào)倉進(jìn)料，如此2-3-4-5-1-2 循環(huán)往復(fù)（圖3）。

圖3 滿倉循環(huán)模式控制框圖

2.2.2 定時(shí)循環(huán)該模式下運(yùn)行時(shí)，進(jìn)料將在選定的倉位中從分料小車當(dāng)前所在的倉位開始，按照倉位號(hào)順序進(jìn)行，以設(shè)定的時(shí)間t1 到達(dá)為轉(zhuǎn)換倉位的條件。如只用2、3、5 號(hào)倉并且分料小車當(dāng)前位于2 號(hào)倉位時(shí)，一鍵啟動(dòng)后，首先在當(dāng)前倉位（2號(hào)）進(jìn)料，設(shè)定的時(shí)間到達(dá)后，關(guān)閉閘門，等皮帶上的物料卸完后分料小車跑到3 號(hào)倉進(jìn)料，設(shè)定的時(shí)間到達(dá)后，關(guān)閉閘門，等皮帶上的物料卸完后分料小車再跑到5 號(hào)倉進(jìn)料，如此2-3-5-2 循環(huán)往復(fù)（圖4）。

圖4 定時(shí)循環(huán)模式控制框圖

2.3 手動(dòng)投料功能無論前述哪一種模式運(yùn)行之中，其間如果有某一個(gè)或幾個(gè)倉缺料（下料位觸發(fā)），再或者某一個(gè)倉位有手投需要時(shí)，將會(huì)在滿足單倉最少進(jìn)料時(shí)長(zhǎng)的條件下立即關(guān)閉閘門，中斷正在進(jìn)行的循環(huán)，分料小車將在閘門關(guān)閉到位并等皮帶上的物料卸完后立即前往少料或手投倉位進(jìn)料，直到該倉下料位恢復(fù)后再進(jìn)料一段時(shí)間t2（t2 可設(shè)置，手投時(shí)直到手投解除或該倉滿倉）后才會(huì)離開并繼續(xù)原來的循環(huán)。多個(gè)倉位同時(shí)少料時(shí)，仍然按照少料的倉位號(hào)順序進(jìn)行，直到所有少料倉下料位全部恢復(fù)后才會(huì)離開并繼續(xù)原來的循環(huán)。手動(dòng)投料及缺料控制框圖見圖5。

圖5 手投及缺料控制框圖

2.4 倉位管理功能在開始包裝時(shí)或在包裝過程中，可通過選擇倉位功能任意定義需要供料的倉位組合，做到不包裝的機(jī)臺(tái)對(duì)應(yīng)的倉位不供料。

系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)會(huì)有動(dòng)畫實(shí)時(shí)顯示各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，分料小車只有運(yùn)行到某個(gè)倉位或固定在某個(gè)倉位時(shí)才會(huì)顯示，以明確分料小車目前在哪個(gè)倉位上，否則沒有顯示，如果小車不在運(yùn)行中也不在某個(gè)倉位顯示時(shí)，屏幕上方會(huì)出現(xiàn)復(fù)位按鈕，此時(shí)須按下該按鈕使小車復(fù)位（回到較近的倉位）。

2.5 參數(shù)設(shè)置功能參數(shù)設(shè)置部分包括關(guān)閘等待時(shí)間、進(jìn)料相關(guān)時(shí)間、故障相關(guān)時(shí)間及下料位管理等部分。

2.6 故障信息查詢功能通過按鈕選項(xiàng)對(duì)歷史信息進(jìn)行查詢，可查看各個(gè)故障發(fā)生的時(shí)間及事件信息。運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)彈出報(bào)警信息窗口或觸發(fā)聲光報(bào)警，嚴(yán)重時(shí)可能引起相關(guān)設(shè)備停止運(yùn)行，可根據(jù)事件信息確定故障來源。

3 結(jié)語

該系統(tǒng)采用人機(jī)交互界面（HMI）及PLC 自動(dòng)控制整個(gè)分料過程，可視化操作，人機(jī)界面友好，用戶可根據(jù)使用需求選擇運(yùn)行模式，設(shè)定相應(yīng)任務(wù)參數(shù)，系統(tǒng)即可按設(shè)定的運(yùn)行模式，從進(jìn)料開始自動(dòng)完成物料的均衡分配供給，實(shí)現(xiàn)個(gè)性化供料。本系統(tǒng)高度自動(dòng)化、智能化，能確保整個(gè)自動(dòng)送投料過程連續(xù)穩(wěn)定、安全可靠，可在種子加工成套設(shè)備中廣泛應(yīng)用。