针对化肥人工称重配料及投料能力的制约， 造成配料精度低，经济效益差， 本文研究了一套适用的自动化控制管理系统——基于PLC的化肥配料混合控制系统， 可广泛应用于化工、医药、饲料配料等行业的配料混合过程控制。
设计了一种集化肥配料系统和搅拌系统为一体的混合系统，利用计算机作为上位机提供良好的人机界面，使用ＷｉｎＣＣ 软件实现PLC与计算机的ＰＲＯＦＩＢＵＳ通信，从而进行系统的监控和管理，通过ＰＲＯＦＩＢＵＳ网络完成变频器的远程控制，是一套实用型，具有良好应用前景的化肥配料混合控制方案。
工艺流程及系统构成
１．１ 工艺流程系统有４个给料仓，每个料仓均有一给料机构，各由一台电机及输送螺杆组成，电机的转速决定螺杆转速，螺杆转速决定进料速度的快慢，电机采用变频调速方式。混合筒下面有一称重模块，能称出混合筒及其内部原料重量，当料仓内有物料时， 传感器将所受的压力转换成电信号， 通过接线盒送入称重模块进行处理，然后送入Ｓ７－３００系列的PLC进行数据处理， 并将数据在上位机上显示，使操作人员能随时监控系统的运行。混合筒内有搅拌机构，底部有一底阀，各有电机带动。输送螺杆、搅拌机构、底阀的动作由PLC控制，为了严格按一定比例配料，按一定时间搅拌，实现系统的全部自动化及智能化，需有一台上位机来发送参数，上位机用个人计算机，上位机除了发送参数外， 还用模拟图形的形式显示设备模型及运行状态，发送控制命令，并完成报警、存档、打印等信息处理。首先，在混合筒全空的情况下，PLC等待称重模块称出空筒的重量， 此重量称为皮重，PLC收到空筒重量后即发送给上位机进行显示，上位机收到皮重后，立即发送参数及命令给PLC进行化肥配料混合，由上位机根据用户所选配方向PLC发送加料信号。按称重模块的反馈值，PLC将通过 ＰＲＯＦＩＢＵＳ网络传递信息控制变频器完成物料的快慢加料过程。原料加料结束后，隔一定时间启动搅拌机搅拌原料到设定时间，停止搅拌机，再隔一定时间打开底阀出料，出料完成后关闭底阀， 开始第二批原料的混合。
１．２ 系统构成
整个配料混合系统由料仓、混合机、称重模块、螺旋给料器、放料闸门等装置及控制系统构成。
控制系统采用PLC控制、上位机管理的方式设计。
系统采用个人计算机作为上位机， 以图形和表格形式显示系统运行状态，发出控制命令并完成记录、存档和打印等消息处理。上位机通过ＣＰ５６１３通讯卡（ＭＰＩ／ＰＲＯＦＩＢＵＳ）与PLC通讯。PLC采用ＳＩＥＭＥＮＳ 公司生产的Ｓ７－３００ 系列ＣＰＵ３１５－２ＤＰ 系统PLC。变频器采用内插ＣＢＰ卡的６ＳＥ７０系列变频器。由于ＣＰＵ３１５－２ＤＰ系统本身具有ＰＲＯＦＩＢＵＳ接口，所以无需另外的通讯接口单元及转换接口，从而大大减少了现场接线， 降低了工程造价。称重模块选用ＳＩＷＡＲＥＸＵ， 它可与ＳＩＭＡＴＩＣＳ７－３００系列实现完美的集成。ＳＩＷＡＲＥＸＵ称重模块向称重传感器提供５Ｖ电源，传感器返回０～１０ｍＡ信号。在 PLC程序中可以调用一个专用系统功能块将传感器信号存入特定内存区域，从而为程序控制配料的逻辑操作提供可靠的依据。
通讯方式的实现
２．１ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ主站设计计算机作为编程装置， 配备专用的通信卡ＣＰ５６１３， 运行Ｓ７－３００编程软件包ＳＴＥＰ７，首先对计算机进行相应参数设置，然后通过ＭＰＩ端口对Ｓ７－３００进行硬件组态， 在 ＣＰＵ的组态中设置ＭＰＩ地址，将组态程序下载到PLC以确认。完成PLC的组态后，便构建了ＭＰＩ网络，在此基础上，将各PLC的通信端口由ＭＰＩ口切换到通信处理器ＣＰ的ＲＳ４８５ 口，然后，设定各节点的通信地址， 选择相应的ＰＲＯＦＩＢＵＳ通信协议， 便可构建ＰＲＯＦＩＢＵＳ现场总线。上位机安装有ＷｉｎＣＣ工控软件，通过上位机实现ＰＲＯＦＩＢＵＳ总线的集成控制，从而远程控制变频器。
２．２ 配料控制系统的变频器ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ总线控制６ＳＥ７０是全数字矢量型变频器，如配用ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ通信接口卡ＣＢＰ２，Ｓ７－３００PLC可通过ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ现场总线直接控制变频器运行。变频器与Ｓ７－３００之间通信的数据结构为ＰＰＯ４， 包括参数值ＰＫＷ、过程数据ＰＺＤ两个参数。６６ＰＫＷ用于设定变频器的控制和监视参数，ＰＺＤ为变频器运行中。
PLC软件实现
基于PLC的化肥配料混合控制系统的研究的状态字ＺＳＷ、速度反馈ＨＩＷ等。变频器参数Ｐ９１８用于设定变频器地址，Ｐ０５３选择变频器操作源，Ｐ０６０为菜单功能选择，Ｐ７３４．１为状态字１，Ｐ７３４．２为实际速度值，Ｐ２７５读取定子电流最大值。主站与从站之间通过 ＳＦＣ１４（ＤＰＲＤ＿ＤＡＴ）、ＳＦＣ１５（ＤＰＷＲ＿ＤＡＴ）交换数据。Ｓ７－３００ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ主站采用Ｓ７－３００型PLC，是控制系统的核心。ＣＰＵ３１５－２ＤＰ的ＰＲＯＦＩＢＵＳ－ＤＰ通信接口连接ＤＰ从站，实现变频器的网络控制。２．３Ｓ７－３００ 与 ＷｉｎＣＣ 之间通信工控组态软件ＷｉｎＣＣ 是一个集成的人机界面（ＨＭＩ）系统和监控管理系统。ＷｉｎＣＣ提供各种PLC的驱动软件，因此使PLC 与上位机的连接变得非常方便。只要满足软硬件要求， 按照组态、设置ＰＧ／ＰＣＩｎｔｅｒｆａｃｅ、ＷｉｎＣＣ 的设置、建立变量等步骤即可建立Ｓ７－３００与ＷｉｎＣＣ之间通信。
１）接收从称重模块来的数据并处理数据。
２）发送从称重模块来的数据及系统的状态参数给ＰＣ机，以便在ＰＣ机的模拟界面上显示重量及各设备的运行状态。
３）接收从 ＰＣ机来的参数及命令，并依此控制系统的运行或停止，控制各设备的工作状态。
４）对故障情况进行报警处理等。
结束语
系统通过把混合系统中的配料系统和搅拌系统合二为一，利用计算机作为上位机提供良好的人机界面，使用ＷｉｎＣＣ 软件实现PLC与计算机的ＰＲＯＦＩＢＵＳ通信， 从而进行系统的监控和管理，通过ＰＲＯＦＩＢＵＳ网络完成变频器的远程控制。

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