今年初接了个项目，给佛山一家陶瓷厂的球磨车间做自动化改造。
去现场一看，那场面真让人受不了——
六台45吨的球磨机，每台磨机配三个进料口（泥浆、釉料、水），每个进料口一个手动球阀。工人得爬上去，用管钳一个个扳阀门。一个班下来，来回爬几十趟，胳膊都抬不起来。
关键是，加料的量和时间全靠老师傅凭感觉。同一批釉料，三个班加出来的配比都不一样，造成产品色差问题长期解决不了。
厂长的原话：”我的釉料成本都快赶上成品价了，全浪费在次品上。”
得，这个项目的需求很明确——把进料系统做成自动化，实现定时定量加料，数据可追溯。
硬件选型
我给的方案是这样的：
控制器：西门子S7-1200（1214C DC/DC/DC），配一个SM1231模拟量输入模块（8路）和一个SM1223数字量混合模块（8入8出）。这CPU完全够用，性价比高。淘宝采购价2100块左右。
触摸屏：昆仑通态TPC7062Ti，7寸，800×480分辨率。性价比比西门子的精简面板高了一倍有余，国产屏现在质量确实不错。1100块。
执行机构：每个球磨机配3个电动球阀（江苏一家厂做的，DN50，开关型，DC24V供电），每个阀门加一个开到位/关到位的反馈信号。3台*6台=18个电动阀，一个450块。
流量计：每个进料管装一个电磁流量计（4-20mA输出）。DN40的泥浆专用型，一个1800块。这个钱不能省，后面PID加料就靠它的信号。
其他：中间继电器（欧姆龙MY2N，18个）、开关电源（明纬EDR-150-24）、2.5平方信号电缆若干。
整个硬件清单算下来，一套系统不到5万块。对比全自动釉料配料系统动辄二三十万的报价，厂长大手一挥：”搞！”
控制逻辑
我设计的控制流程分三步：
第一步，选择配方。操作员在触摸屏上选配方号。每个配方可以设定三种料的加料顺序、重量目标值和阀门开度。我留了20个配方存储空间。
第二步，自动加料。PLC根据配方，先开泥浆电动阀，流量计实时反馈。目标50kg，当累计量达到49.5kg时，阀门提前关小（提前量可调），靠余量走完最后0.5kg。这样精度控制在±0.3kg以内，比手动扳阀门不知道强到哪里去了。
第三步，排空确认。所有料加完后，系统自动计算实际加料量记录到DB块，操作员点击确认后进入下一批次。
核心的梯形图逻辑片段（以泥浆加料为例）：
// 泥浆加料控制 - S7-1200 LAD逻辑 // // 网络1: 启动加料条件 // %M0.0 = 自动模式 // %M0.1 = 启动按钮（触摸屏） // %M2.1 = 泥浆阀门全关到位反馈 // %M100.0 = 泥浆加料完成标志 // // 当自动模式 & 启动按钮 & 阀门全关 & 未完成 —> 置位泥浆阀开 // 网络2: PID控制加料流量 // PID_Compact 指令 // 设定值: %MD104 (配方设定的流量目标，如200L/min) // 输入: %IW96 (流量计4-20mA信号) // 输出: %QW0 (电动调节阀开度信号0-27648) // PID参数: P=1.2, I=0.5, D=0 // 网络3: 累计量达到目标自动关阀 // 当累计量 >= (目标量 - 提前量) 时 // 复位泥浆阀开信号，置位提前关小信号 // 当累计量 >= 目标量 时 // 复位所有，置位加料完成标志
调试踩坑
说几个调试过程中的坑：
第一个坑——泥浆堵流量计。陶瓷泥浆的含颗粒量高，刚开始用的普通电磁流量计，三天两头堵。后来换成泥浆专用型的，衬里加了耐磨橡胶，电极也用了哈氏合金，才算解决。这个经验是花了两天拆洗流量计换来的教训。
第二个坑——电动阀关不严。有两台电动阀反馈”关到位”了，实际还在漏料。检查发现是PLC扫描周期太快，阀门动作还没到位，限位开关已经给了信号。解决办法：在程序中加一个延时——收到关到位信号后，保持0.5秒输出，再断开。延时参数我设在DB里，现场可以根据阀门动作时间微调。
第三个坑——PID参数整定。泥浆的流量控制比水复杂多了，管道阻力随料浆浓度变化。我花了整整一个下午试参数。最后的稳定参数是P=1.8，I=0.3，D=0。积分时间不能太小，不然泥浆流量波动的时候会产生严重的超调，把料喷得到处都是。
试参数那天，车间主任站在旁边看，说：”你们搞自动化的就是不一样，我在这干了二十年都没想过能这么整。”
我心里说：那是因为你没遇到我。
最终效果
系统运行一个月后，厂长给我发了条微信：
“老哥，数据出来了。釉料次品率从12%降到2.3%，单这条线一个月省了四万多原料钱。老师傅说现在干活轻松多了，按一下按钮就行。”
那个月我还去现场做了一次回访。六台球磨机一字排开，操作工坐在控制室里，看着触摸屏上跳动的流量数据，偶尔啜一口茶。
对比刚来的时候看到的场景——工人顶着四十度的高温爬球磨机拧阀门——这大概就是我们做自动化的意义吧。