基于PLC的物料风送系统实验装置设计

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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[2] 李家庆.化纤打包机风送系统浅析[J].纺织器材，2013，40（Z）：209-213.

[3] 刘华波.组态软件WINCC及其应用[M].北京：机械工业出版社，2009.

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