謝鋼

【摘 要】飼料是各類原料根據(jù)一定比例所配制成的。飼料配料生產(chǎn)自動化系統(tǒng)是應(yīng)用微計算機(jī)、PLC控制器以及生產(chǎn)線等構(gòu)成。飼料內(nèi)各原料重量是通過配料倉的稱重傳感器而實現(xiàn)的，信號通過放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)送到計算機(jī)當(dāng)中。通過微機(jī)控制進(jìn)而讓飼料嚴(yán)格按照飼料配方當(dāng)中的科學(xué)比例來配成，進(jìn)而更好的對精度要求進(jìn)行滿足，大大提升飼料的產(chǎn)量。因此，本文設(shè)計了飼料生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)，并且分析了功能的實現(xiàn)。

【關(guān)鍵詞】飼料生產(chǎn)線;自動化系統(tǒng);設(shè)計;實現(xiàn)

飼料是各類原料根據(jù)一定比例所配制成的。飼料配料生產(chǎn)自動化系統(tǒng)是應(yīng)用微計算機(jī)、PLC控制器以及生產(chǎn)線等構(gòu)成[1]。飼料內(nèi)各原料重量是通過配料倉的稱重傳感器而實現(xiàn)的，信號通過放大和模數(shù)轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)送到計算機(jī)當(dāng)中。通過微機(jī)控制進(jìn)而讓飼料嚴(yán)格按照飼料配方當(dāng)中的科學(xué)比例來配成，進(jìn)而更好的對精度要求進(jìn)行滿足，大大提升飼料的產(chǎn)量。因此，本文設(shè)計了飼料生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)，并且分析了功能的實現(xiàn)。

一、自動化配料控制系統(tǒng)整體概述

飼料配料自動化生產(chǎn)線主要通過計算機(jī)、PLC控制器以及生產(chǎn)線構(gòu)成。工控計算機(jī)當(dāng)中配備數(shù)模轉(zhuǎn)換卡。軟件是通過VB以及Access的數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲以及用戶操作界面[2]。

1.1自動化生產(chǎn)線

自動化生產(chǎn)線是通過10個原料倉、1個配料倉。配料倉是通過液壓油泵來帶動運行的。每一個原料倉以及配料倉間利用稱門相通。稱門大小決定了進(jìn)料多少。稱門下面含有一個干黃管形成決定了稱門大小的十個位置信號。它決定了倉門開起大小。十個位置信號對應(yīng)著十個稱門檔位。選取什么倉來配料是通過手動或者微機(jī)控制的。PLC控制器對旋轉(zhuǎn)電磁閥電磁鐵閉合來實現(xiàn)控制。

1.2自動化系統(tǒng)的生產(chǎn)過程

在配料過程當(dāng)中，通過選倉和稱門大小之后，主要存在兩個模式，分別是手動、自動。在進(jìn)行配料之后，液壓油泵帶動著料倉來實現(xiàn)配料。在選倉的時候，一次僅僅對一個倉進(jìn)行選取，然而要連倉的時候能夠?qū)崿F(xiàn)依次的連倉。手動選倉是PLC可編程控制器輸入，通過PLC來控制電磁閥的閉合。當(dāng)對稱門選擇之后實現(xiàn)手動的配料。通過計算機(jī)來利用RS232口來對PLC進(jìn)行控制，進(jìn)而實現(xiàn)自動的配料。

1.3自動化系統(tǒng)的功能要求

第一，原料的管理。對原料進(jìn)行增加、刪除。常常應(yīng)用的原料已經(jīng)錄入九三級，日常僅僅作比較少的調(diào)節(jié)。在打印、顯示的時候通過表格形式來進(jìn)行顯示，對數(shù)據(jù)進(jìn)行打印。

第二，飼料管理。對飼料配方進(jìn)行增加和刪除。常常應(yīng)用的配方已經(jīng)錄入到計算機(jī)當(dāng)中。在日常當(dāng)中僅僅稍微調(diào)節(jié)就行。在打印以及顯示的時候，通過表格的手段來進(jìn)行顯示和打印數(shù)據(jù)。在對飼料配方進(jìn)行輸入的時候，原料名稱不需要被錄入，僅僅需要從原料表當(dāng)中進(jìn)行選取就行。

第三，生產(chǎn)任務(wù)管理。在飼料配方表當(dāng)中，設(shè)置要生產(chǎn)的各類原料、各類原料重量、對各類原料所在的倉號進(jìn)行設(shè)置，對需要生產(chǎn)的份數(shù)進(jìn)行設(shè)置。在生產(chǎn)過程當(dāng)中，實時的顯示目前工作倉號，落下原料重量以及生產(chǎn)批次等等。

二、硬件設(shè)計

該控制系統(tǒng)主要由工業(yè)控制機(jī)、PLC、現(xiàn)場控制屏TD200、稱重信號檢測單元、重量信號處理單元、計算機(jī)通訊單元、輸入控制檢測單元、輸出控制單元等組成。研華工業(yè)控制機(jī)作上位機(jī)，負(fù)責(zé)下位機(jī)運行監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄查詢、配方管理、參數(shù)處理傳遞、異常報警記錄、文檔管理打印，計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊等;西門子PLC作下位機(jī)，接受處理上位機(jī)傳遞的控制指令及控制參數(shù)、采集稱量信號、檢測輸入單元狀態(tài)、控制輸出單元工作、上傳通訊信息。上位機(jī)和PLC之間采用主從輪詢控制方式，上位機(jī)作控制主站，PLC作控制從站，根據(jù)控制規(guī)?？捎梢慌_或多臺組成。稱量檢測單元采用高精度S型稱重傳感器、稱重變送器、和A/D模塊組成，配料稱斗上安裝了3只稱重傳感器。計算機(jī)通訊單元由通訊卡、通訊協(xié)議軟件、通訊轉(zhuǎn)換器、電纜及接頭組成，控制規(guī)模不同形式有所區(qū)別。控制單元由電氣控制電路組成，PLC過輸出點控制電氣電路按程序工作，控制單元控制配料絞龍起停、稱斗放料、混合機(jī)計時、手自動轉(zhuǎn)換、手動控制、狀態(tài)設(shè)定、報警輸出等。

在本工程設(shè)計中，為了避免電源對系統(tǒng)造成的干擾，計算機(jī)、所有PLC、工控儀表、變送器采用一體化供電方式，它們的電源均由在線式UPS連續(xù)供電。

三、自動化系統(tǒng)的軟件設(shè)計

該控制系統(tǒng)軟件主要包括三部分：上位計算機(jī)控制軟件、PLC控制軟件、計算機(jī)與PLC通訊軟件設(shè)計。

3.1上位機(jī)控制軟件

上位機(jī)軟件采用VB編程語言開發(fā)，軟件主要由配方管理、生產(chǎn)工藝單管理、成品入庫管理、生產(chǎn)過程監(jiān)控、數(shù)據(jù)記錄查詢系統(tǒng)、通訊程序、故障自診斷、掉電數(shù)據(jù)保護(hù)、生產(chǎn)報表打印等部分組成，各部分相互銜接，組成了一個有機(jī)整體。生產(chǎn)時，只要輸入生產(chǎn)工藝單，將工藝參數(shù)和生產(chǎn)配方傳到下位機(jī)，啟動系統(tǒng)即可進(jìn)行配料。在生產(chǎn)過程中，根據(jù)需要可隨時進(jìn)行暫停、跳倉操作，還可在線傳送配方。

3.2下位機(jī)PLC控制軟件

下位機(jī)PLC軟件采用西門子專用語句開發(fā)，下位機(jī)有兩個通訊口，一個通訊口連接TD200現(xiàn)場控制屏，另一個與通訊電纜、通訊轉(zhuǎn)換器、通訊卡與計算機(jī)相連。工作時PLC隨時接收上位機(jī)下達(dá)的各項指令，執(zhí)行現(xiàn)場控制操作、上傳生產(chǎn)數(shù)據(jù)、輸入輸出工作狀態(tài)。上位機(jī)故障時，可由現(xiàn)場控制屏輸入生產(chǎn)數(shù)據(jù)，下位機(jī)脫離上位機(jī)，照常能進(jìn)行自動配料工作。

3.3計算機(jī)與PLC通訊軟件設(shè)計

計算機(jī)和PLC采用Profibus-DP工業(yè)總線通訊方式，工作方式為主從輪詢方式。上位機(jī)通訊軟件由VB編程實現(xiàn)，下位機(jī)通過編程實現(xiàn)。

四、自動打包控制系統(tǒng)實現(xiàn)

本工程有兩臺自動打包機(jī)，1臺用于粒料打包、1臺用于粉料打包，打包稱的量程設(shè)定范圍為20-50千克/袋，每臺可儲存24個品種的打包參數(shù)，靜態(tài)誤差小于等于±0.1%FS，打包動態(tài)誤差小于等于±0.2%FS，符合了國家對飼料打包稱的計量標(biāo)準(zhǔn)。在打包機(jī)控制方式中采用西門子PLC控制，稱重傳感器采用兩套抗側(cè)偏能力強(qiáng)的剪切梁式稱重傳感器，參數(shù)設(shè)定通過TD200中文顯示控制器，有手動&自動切換功能。打包機(jī)電控部分、軟件開發(fā)根據(jù)技術(shù)要求和物料性質(zhì)來設(shè)計的。

粒料由于流動性好，不易結(jié)弓，采用重力自落料形式，通過調(diào)節(jié)物料下落的閘門開度控制落料速度，閘門全開時為快速加料，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的快加料量時，軟件進(jìn)行慣性自動檢測，根據(jù)慣性量的大小，自動調(diào)整快加料量，然后系統(tǒng)進(jìn)入慢加料狀態(tài)，在該過程中也進(jìn)行慣性量檢測，自動調(diào)整慢加料量，最后判斷誤差進(jìn)行點動加料。與國內(nèi)同類設(shè)備相比，計量精確、打包速度快。對于粉料物料性質(zhì)相反，粉碎越細(xì)，纖維物料越多，流散性越差，喂料方式為皮帶稱。通過調(diào)節(jié)皮帶稱的轉(zhuǎn)速和料層厚度，做到精確控制落料。其工作過程與粒料基本相同。

五、結(jié)束語

在自動配料和自動打包系統(tǒng)中，除完善的控制功能外，還強(qiáng)化了計算機(jī)通訊功能和管理功能，把生產(chǎn)控制與生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)管理、原料庫房管理、產(chǎn)品庫房管理、生產(chǎn)成本概算、售后產(chǎn)品跟蹤等有機(jī)地結(jié)合在一起，強(qiáng)大的通訊功能可使生產(chǎn)系統(tǒng)的計算機(jī)與廠內(nèi)的其他計算機(jī)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，為實行信息化管理奠定了基礎(chǔ)。該項技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域除飼料行業(yè)外，可擴(kuò)展到糧食加工、食品、醫(yī)藥、化工、建材等行業(yè)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 程周，主編，PLC技術(shù)與應(yīng)用[M]，福建科學(xué)技術(shù)出版社，2003.

[2] 汪曉平等編著，PLC可編程控制器系統(tǒng)開發(fā)實例導(dǎo)航[M]，人民郵電出版社，2016.