飼料生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

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)是應用微計算機、PLC控制器以及生產(chǎn)線等構成。飼料內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)轉換將數(shù)據(jù)送到計算機當中。通過微機控制進而讓飼料嚴格按照飼料配方當中的科學比例來配成，進而更好的對精度要求進行滿足，大大提升飼料的產(chǎn)量。因此，本文設計了飼料生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)，并且分析了功能的實現(xiàn)。

【關鍵詞】飼料生產(chǎn)線;自動化系統(tǒng);設計;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)是應用微計算機、PLC控制器以及生產(chǎn)線等構成[1]。飼料內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)轉換將數(shù)據(jù)送到計算機當中。通過微機控制進而讓飼料嚴格按照飼料配方當中的科學比例來配成，進而更好的對精度要求進行滿足，大大提升飼料的產(chǎn)量。因此，本文設計了飼料生產(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、PLC控制器以及生產(chǎn)線構成。工控計算機當中配備數(shù)模轉換卡。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。十個位置信號對應著十個稱門檔位。選取什么倉來配料是通過手動或者微機控制的。PLC控制器對旋轉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行選取，然而要連倉的時候能夠實現(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。當對稱門選擇之后實現(xiàn)手動的配料。通過計算機來利用RS232口來對PLC進行控制，進而實現(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。對原料進行增加、刪除。常常應用的原料已經(jīng)錄入九三級，日常僅僅作比較少的調節(jié)。在打印、顯示的時候通過表格形式來進行顯示，對數(shù)據(jù)進行打印。

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

第三，生產(chǎn)任務管理。在飼料配方表當中，設置要生產(chǎn)的各類原料、各類原料重量、對各類原料所在的倉號進行設置，對需要生產(chǎn)的份數(shù)進行設置。在生產(chǎn)過程當中，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、硬件設計

該控制系統(tǒng)主要由工業(yè)控制機、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)控制機作上位機，負責下位機運行監(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，計算機網(wǎng)絡通訊等;西門子PLC作下位機，接受處理上位機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。上位機和PLC之間采用主從輪詢控制方式，上位機作控制主站，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。計算機通訊單元由通訊卡、通訊協(xié)議軟件、通訊轉換器、電纜及接頭組成，控制規(guī)模不同形式有所區(qū)別?？刂茊卧呻姎饪刂齐娐方M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、混合機計時、手自動轉換、手動控制、狀態(tài)設定、報警輸出等。

在本工程設計中，為了避免電源對系統(tǒng)造成的干擾，計算機、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)的軟件設計

該控制系統(tǒng)軟件主要包括三部分：上位計算機控制軟件、PLC控制軟件、計算機與PLC通訊軟件設計。

3.1上位機控制軟件

上位機軟件采用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、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，啟動系統(tǒng)即可進行配料。在生產(chǎn)過程中，根據(jù)需要可隨時進行暫停、跳倉操作，還可在線傳送配方。

3.2下位機PLC控制軟件

下位機PLC軟件采用西門子專用語句開發(fā)，下位機有兩個通訊口，一個通訊口連接TD200現(xiàn)場控制屏，另一個與通訊電纜、通訊轉換器、通訊卡與計算機相連。工作時PLC隨時接收上位機下達的各項指令，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)。上位機故障時，可由現(xiàn)場控制屏輸入生產(chǎn)數(shù)據(jù)，下位機脫離上位機，照常能進行自動配料工作。

3.3計算機與PLC通訊軟件設計

計算機和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。上位機通訊軟件由VB編程實現(xiàn)，下位機通過編程實現(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，1臺用于粒料打包、1臺用于粉料打包，打包稱的量程設定范圍為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準。在打包機控制方式中采用西門子PLC控制，稱重傳感器采用兩套抗側偏能力強的剪切梁式稱重傳感器，參數(shù)設定通過TD200中文顯示控制器，有手動&自動切換功能。打包機電控部分、軟件開發(fā)根據(jù)技術要求和物料性質來設計的。

粒料由于流動性好，不易結弓，采用重力自落料形式，通過調節(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，當達到設定的快加料量時，軟件進行慣性自動檢測，根據(jù)慣性量的大小，自動調整快加料量，然后系統(tǒng)進入慢加料狀態(tài)，在該過程中也進行慣性量檢測，自動調整慢加料量，最后判斷誤差進行點動加料。與國內同類設備相比，計量精確、打包速度快。對于粉料物料性質相反，粉碎越細，纖維物料越多，流散性越差，喂料方式為皮帶稱。通過調節(jié)皮帶稱的轉速和料層厚度，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，還強化了計算機通訊功能和管理功能，把生產(chǎn)控制與生產(chǎn)調度、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)品跟蹤等有機地結合在一起，強大的通訊功能可使生產(chǎn)系統(tǒng)的計算機與廠內的其他計算機進行聯(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。該項技術應用領域除飼料行業(yè)外，可擴展到糧食加工、食品、醫(yī)藥、化工、建材等行業(yè)。

【參考文獻】

[1] 程周，主編，PLC技術與應用[M]，福建科學技術出版社，2003.

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