基于PLC的物料风送系统实验装置设计

王鑫　丛铄沣　　赵俊铭　张杰

摘  要：当前工业上对风送系统给装置有着极高的要求。这主要体现在两点上：一是装置控制方式的改善;二是风送设备自控系统的高标准。该文在现有物料风送系统的基础上提出了一种基于PLC的适用于实验室的物料风送系统实验装置，并介绍了风送系统实验装置的设计思想、设计步骤及可以实现的功能，描述了该系统的硬件实现与控制程序设计思路。

关键词：风送系统  PLC  实验装置

中图分类号：TP183   文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2019）08（a）-0074-02

风送，也叫作气力输送，它是借助于气体的流动所产生的推动力带走物料并将物料输送到指定位置的一种较为先进的送料方式，与传统的传动带物料输送方式相比，风力输送系统能耗低、结构紧凑，可以实现物料的垂直输送。

1  系统方案设计

风送系统实验装置结构图如图1所示。

风送系统实验装置采用S7-300系列PLC控制，风送系统实验装置工作流程如下。

（1）将第一种物料手动添加至混合料罐D，闭合按钮I0.0，物料输送至存料罐B中，送料完成后断开I0.0，送料过程结束;将第二种物料手动添加至混合料罐D，闭合按钮I0.1，物料输送至存料罐C中，送料完成后断开I0.1，送料过程结束。

（2）在上位机中输入每种物料的重量和混合比，闭合按钮I0.2，物料混合程序开始启动。如需确定物料混合程度是否达到设定值，可以断开I0.2暂停物料混合，并按下按钮I0.3开启排料程序，如果混合物料符合理想的混合比，则混合物料可直接派出;如果混合物料的混合比不合格，则断开I0.3停止排料，闭合I0.2物料继续混合。

混合物料的最终混合比可以从称重传感器采集，并在上位机中显示。

2  风速与物料沉降速度计算

当颗粒状物料受到输送气流的作用时，若输送气流的速度Va大于颗粒的沉降速度Vb，即可吹动物料，但是由于物料在风送的过程中存在着摩擦、碰撞或粘附作用，以及输送管中气流速度的分布不均匀，因此选择气流速度时要大于沉降速度的几倍，甚至几十倍。

一般来说，确定输送气流速度Va需确定物料的沉降速度，再根据管路的配置情况以及混合比的大小选取气流速度经验系数，并参考已有的设计实例确定合适的气流速度。

设空气的重量Ta[kg/m3]，輸送物料所需的空气量Qa[m3/min]，则输送空气量Qa的计算如公式1所示。

Qa=Wa÷Ta=Ws÷（μs×Ta）                                         （1）

通过计算，可以从式（1）中得出输送空气量，但是要考虑混合比、物料的性质、输送方式、输料管的内径、长度和弯头的数目等相关参数的选取。因此在选用混合比例的数值时，应该注意负压式（吸送）和正压式（压送）风送方式的区别。

3  风送系统下位机设计

系统控制程序流程图如图2所示。

3.1 填料程序

当第一种物料手动添加完毕后，开启填料程序，鼓风机运行并向工程管道内送风。当第一种物料通过风力输送到进料箱B后，可控制相应的阀门控制物料走向。

送料开关A闭合，PLC打开阀门A，阀门B、阀门C、阀门D、阀门E、阀门F、阀门G、阀门H和阀门I全部关闭，鼓风机开启。为了防止物料被反吹进入混合物料箱D，利用一个周期为20s的方波来控制阀门F和阀门G的开合，控制阀门F和阀门G不在同一时刻开启。

送料开关闭合，PLC打开阀门C和阀门E，阀门A、阀门B、阀门D、阀门F、阀门G、阀门H和阀门I全部关闭，鼓风机开启。为了防止物料被反吹进入混合物料箱D，利用一个周期为20s的方波来控制阀门F和阀门G的开合，控制阀门F和阀门G不在同一时刻开启。

3.2 称重采集程序

物料的称重通过S7-300PLC的量程转换功能块FC105，将采集到的工程值转换为实际重量，并与设定的重量上限值和下限值进行比较。当物料重量低于上限值时，出料口关闭;当物料重量高于下限值时，出料口阀门开启。

送料开关C闭合，PLC打开阀门H和阀门I，阀门A，阀门B、阀门C、阀门D、阀门E、阀门F、阀门G、阀门H全部关闭，物料罐B开始下料，由称重传感器采集物料箱B的重量变化。

当一次下料量未达到要求时，需进行多次下料，进而调整物料混合比。

4  结语

该文所提出的粉粒状物料风送系统实验装置通过风力输送的方式，实现对物料的称重、混合和输送，与传统机械传动的送料方式相比，具有能耗低、结构紧凑、经济性好的特点，完成了粉粒状物料风力输送的自动化设计。

参考文献

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