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0 引言

隨著畜牧業(yè)的發(fā)展 , 飼料配料精度以及自動(dòng)化飼料生產(chǎn)越來(lái)越多地引起飼料行業(yè)的關(guān)注。 伊犁某飼料加工企業(yè)原有的設(shè)備在經(jīng)過(guò)多年的使用后系統(tǒng)老化 ,故障率也有所增高 , 對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量都有較大的影響。 針對(duì)飼料廠原有的工藝和要求 , 我們采用 PLC與數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了自動(dòng)控制系統(tǒng) , 提高了設(shè)備的自動(dòng)化控制水平。

1 系統(tǒng)的功能與組成

1. 1 系統(tǒng)的組成

本系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程是先由上位計(jì)算機(jī)將原料配方數(shù)據(jù)傳到下位機(jī) PLC, 然后再由 PLC進(jìn)行控制。 PLC將各種原料按配方要求分別送到大、 小配料秤 , 在配料秤內(nèi)進(jìn)行配料。 通過(guò)重量傳感器檢測(cè)后 , 大、 小秤信號(hào)經(jīng)稱重顯示控制儀、 A/D轉(zhuǎn)換模塊傳回 PLC, 配料完成后 , PLC依照控制程序打開(kāi)料門(mén) , 原料進(jìn)入混合機(jī)進(jìn)行攪拌 , 達(dá)到要求后 , 在 PLC的控制下 , 料門(mén)開(kāi)啟出料。 配料系統(tǒng)裝置簡(jiǎn)圖見(jiàn)圖 1 。

1. 2 系統(tǒng)功能

為了完成配料控制 , PLC需要具有重量信號(hào)輸入、重量信號(hào)處理、 處理結(jié)果輸出等功能。下面就介紹一下PLC程序是如何完成這些功能的:

( 1) 兩臺(tái)配料秤的重量信號(hào)分別經(jīng)稱重顯示控制儀和 A/D轉(zhuǎn)換后進(jìn)入 PLC 。

( 2) 根據(jù)配料工藝的要求 , 所有原料的加料過(guò)程都包含點(diǎn)動(dòng)過(guò)程 , 以保證配料的精度。 加料停止后 ,PLC將原料重量與給料量比較 , 在允差范圍內(nèi)為合格; 小于允差下限 , 應(yīng)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)加料; 大于允差上限為超差。

( 3) 由于配料系統(tǒng)采用的是累加秤 , 即由一臺(tái)秤按先后順序加入幾種原料 , 這樣除第一種原料外 , 得到的重量都是幾種原料的總和。在 PLC程序中需將幾種原料的重量分開(kāi) , 得到每一種原料的重量。 程序是如此處理的: 在每種原料稱量時(shí) ,記下此時(shí)的重量 , 稱量時(shí)用總重量減去先前記下的重量 , 得到的就是此種原料的實(shí)際重量。

( 4) 秤體上粘附的原料使配料產(chǎn)生偏差 , 需要進(jìn)行去皮處理。 去皮的方法與上述方法相似 , 即按下“去皮” 鍵時(shí) , PLC記下此時(shí)的重量 , 此重量即為基準(zhǔn)零點(diǎn)。 在稱量時(shí)用總重量減去基準(zhǔn)零點(diǎn)值 , 得到的就是原料的準(zhǔn)確重量。

( 5) 加料停止后 , 從螺旋喂料器到秤斗之間還滯留一部分原料要落入秤斗中 , 為了使配料精度達(dá)到要求 , 在程序中需考慮這一重量 , 程序中用 “提前量” 代表這個(gè)值 , 當(dāng)原料重量達(dá)到 (給料量 - 提前量 )時(shí)停止加料 , 由滯留在空中的原料補(bǔ)充提前量差值 , 從而達(dá)到精度要求。

( 6) 考慮到有可能因突然停電而造成配料停止 ,為了不使已配好的原料浪費(fèi) , 對(duì)已配好的原料的重量需要增加停電保護(hù)功能。 程序中 , 我們把這些重量信號(hào)存在可斷電保持的數(shù)據(jù)寄存器中。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的配混工藝由原來(lái)的多料一秤改為多料雙秤同時(shí)配料工藝 ,大配比 (≥ 20 % )的原料送至大秤斗 ,小配比 ( 5 %～ 20 % )的原料則被送至小秤斗稱量。系統(tǒng)的控制部分 , 根據(jù)集散控制系統(tǒng)的構(gòu)成原理 , 將原來(lái)的計(jì)算機(jī)集中控制改為由 PC機(jī)和 PLC組成的上、下位機(jī)控制系統(tǒng)。 硬件系統(tǒng)配置如圖 2所示。

上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要選用了臺(tái)灣研華公司的產(chǎn)品 , 其配置如下: 顯存 32 MB 、 Windows2000/XP操作系統(tǒng) , 內(nèi)存 256 MB 、 硬盤(pán) 40 GB 、 組態(tài)王 5. 0版運(yùn)行軟件。

下位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)主要選用了日本某公司的FX 2N 系列 PLC 。按照在滿足控制要求的前提下力爭(zhēng)使用的 I/O點(diǎn)最少、 需要加上 10 % ～ 15 %的裕量以及今后將系統(tǒng)改造成多料數(shù)秤配料系統(tǒng)的原則 , 根據(jù)統(tǒng)計(jì)該配料系統(tǒng)有輸入點(diǎn) 12個(gè) (傳感器 2個(gè) ,開(kāi)關(guān) 10個(gè) )、輸出點(diǎn) 23個(gè) (接觸器、電磁閥、指示燈等 )、 模擬量 2個(gè) , 總的 I/O點(diǎn)數(shù)在 37個(gè)左右。 PLC選擇 FX 2N -128M R- D的基本單元。

3 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的軟件分為上位 PC機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件和現(xiàn)場(chǎng)PLC控制軟件。

3. 1 PC機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控軟件

對(duì)上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)的要求如下: 能夠?qū)ε淞舷到y(tǒng)的工作情況、 配料數(shù)據(jù)和整個(gè)生產(chǎn)線的參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控; 能夠根據(jù)配料的情況和成品生產(chǎn)的情況自動(dòng)生成整條生產(chǎn)線的生產(chǎn)班報(bào)表、 日?qǐng)?bào)表 , 并匯總生成月報(bào)表和年報(bào)表。

為了實(shí)現(xiàn)以上功能需將兩條生產(chǎn)線的 PLC 、 變頻器、稱重控制儀表等裝置的工作參數(shù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)中 ,為此需采用組態(tài)軟件對(duì)各裝置進(jìn)行組態(tài)工作。 根據(jù)廠家的要求和系統(tǒng)配置情況我們選用了國(guó)產(chǎn)的組態(tài)軟件“組態(tài)王” 5. 0。

“組態(tài)王”軟件由工程瀏覽器 ( TouchExplorer)和畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng) ( TouchView)兩部分組成 , 前者為開(kāi)發(fā)工具 , 后者為運(yùn)行工具 , 兩者均可單獨(dú)運(yùn)行 , 但在工程瀏覽器中開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序必須在畫(huà)面運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境下方可運(yùn)行。

3. 2 現(xiàn)場(chǎng) PLC控制軟件

該軟件的開(kāi)發(fā)是基于中文 Windows操作系統(tǒng) ,采用 FXGP /WIN中文版梯形圖編程軟件進(jìn)行程序編制 , 用戶可以方便地進(jìn)行程序檢查、 調(diào)試、監(jiān)控等操作。 其喂料模塊的程序流程圖見(jiàn)圖 3 。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于 PLC的主從式飼料配料控制系統(tǒng)經(jīng)設(shè)計(jì)和調(diào)試后 ,已取代了原繼電器控制系統(tǒng)。飼料廠通過(guò)使用該系統(tǒng) , 提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率 , 減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度 ,增加了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益 , 降低了成本。另外 , 該系統(tǒng)控制穩(wěn)定可靠 ,原料的配比精度高 ,這樣可保證飼料的營(yíng)養(yǎng)成分有效利用。 本系統(tǒng)不僅可用于飼料廠的技術(shù)改造 , 而且可推廣到水泥、 石墨、 制藥等行業(yè) , 對(duì)于這些行業(yè)的技改及新系統(tǒng)設(shè)計(jì)都有很好的借鑒和指導(dǎo)作用。

 

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