饲料生产线自动化控制系统的设计

《工业控制计算机》!""#年 $%卷第 $$期 饲料生产线自动化控制系统的设计 孟庆才 王焕荣 赵宝国 （河北裕丰实业股份有限公司，衡水 "#&"""） !""! 年 # 月，兴亚饲料公司新建一条饲料生产线，生产工 艺流程、电气配套设计及自动化控制设计由本公司独立完成，开 发了具有独特特点的计算机与 ’() 总线控制自动配料系统、自 动打包控制系统。 ! 计算机自动配料控制系统 $*$ 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 设计 计算机自动配料是饲料生产的核心工序，直接影响饲料产 品质量。目前国内计算机配料同类系统中，主要有在三种形式。 $）一种形式是 ’)机+数据采集卡+配料绞龙点动配料方式。 这种方式主要由计算机、数据采集卡、外围继电器、接触器等外 围电路组成。配料时通过 , -. 转换，将称重信号送入计算机，然 后计算机根据配方，直接通过插在内部插槽的输出板，信号放 大，直接驱动继电器、接触器吸和断开。采用工业控制机直接控 制绞龙配料控制方式，硬件投资较低、控制形式简单，配料采用 点动配料形式，但存在一个缺陷，即随机误差很大。我们曾做过 实验，如采用点动配料形式，点动时间即使控制在 "*$/，较轻的 物料如烘干的酒精糟下料绝对误差大于 "*012，比重较大的石 粉下料误差则在 $*#12 以上。这种控制方式，在配料过程中不断 地靠继电器、接触器反复吸合，这样会产生了较大的电感电势和 电磁干扰，造成计算机控制输出板等器件损坏。这种系统主要应 用在对配料精度要求不高的场合，正逐渐淘汰。 !）另一种形式是 ’) 机+数据采集卡+变频器+配料绞龙点 动配料方式。目前是国内采用最多的控制形式，最具中国特色。 采用工业计算机直接控制驱动电路工作，改善了点动配料的不 足，使配料精度提高，具有一定的性价比。目前，大多还是采用 .34 操作系统，由 ) 语言开发的系统，系统界面较差，系统的网 络通讯功能和管理功能有限，人机交互不方便。通过对控制软件 的改造及更换操作系统，在理论上可望提高系统运行可靠性。 第一种和第二种配料控制形式由于都采用了计算机+数据采 集板的方式，由计算机直接控制外围电路工作，它们除具有以上 述缺点外，还存在以下缺点：!抗电磁干扰能力差，测量值经常波 动，系统稳定性差。"计算机的输入、输出板受外界影响，经常损 坏，尤其输出板更容易损坏，后期维护工作量大，维护费用高。# 控制集成程度过高，并且计算机系统本身的稳定性有限，一旦计 算机出现故障，整个自动控制系统瘫痪。$计算机寿命短。随时间 延长故障率越来越大，由于器件、板卡更新得很快，往往稍老一些 的计算机板卡损坏后，往往找不到配件，从而造成整个系统报废。 %器件的可替换性差。采用一种型号的板卡很难被其它型号或其 它厂家的产品代替，尤其有些系统应用了一些自己开发的一些板 卡电路，损坏后备件的来源受很大限制。在第二种方式中，虽然采 用了变频配料形式，但测量、控制上的一些根本性问题没有解决， 系统很难达到很高的精度和很好的控制效果。 &）第三种控制方式为分布式控制形式，采上位机与下位机 通讯的控制模式。上位机采用工业计算机，下位机一般采用智能 数字模块或 ’()。系统采用先进的计算机控制技术与多层次网 络结构+先进的控制算法对生产工序进行控制。这是自动化领域 先进的控制形式，它结合了计算机的通讯和管理功能强、存储能 力大的优势特点和智能数字模块或 ’() 现场控制功能强、稳定 性高的特点，有效避免了计算机集中控制的缺陷。这种系统稳定 性很高，上位机可兼容多种通讯 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 （如 5)’ - 6’ 协议等），便于 下一步与管理网络联结，这种控制方式是国内饲料生产线自动 化控制的主流方向。这种方式设备投资较大，除了较高的硬件投 资外，还需较高的软件开发费用。在下位机采用 ’() 性能的可 靠性高于采用智能数字模块，一般 ’() 连续工作寿命可达 $" 年以上。我们在该系统中采用工业计算机+’() 的分布总线控 制的方式。该系统由我公司自己独立设计，软件开发费用低，基 本上只投资硬件，设备投资不会增加太多。具有良好的设备替换 性。整套设备全部采用了标准器件，如上位机可进行软件升级， 或用更高档的计算机代替原计算机，系统不受影响。下位机由 ’() 及模块组成，即使损坏的情况下，可直接更换。 $*! 主要工作过程 首先计算机根据生产工艺单把相应的配方和生产工艺参数 传递到下位机 ’()，生产开始后，由下位机 ’() 根据配方参数 及下料顺序，控制变频器启动配料绞龙工作，称重信号由 ’() 检测。称量完成后，配料秤斗门自动打开，当混合机内有料时，秤 斗门等着混合机放料关门到位后打开。秤称斗开门时间到达后， 检测称斗上的余料，当余料超过设定的限制值，系统进行报警， 秤称斗门不关闭；当低于限制值，秤门关闭。称门关闭到位后，如 果没有达到预定生产批次，配料继续，同时发出添加预混料和油 脂添加信号。预混料添加完成应答复位后，混合机开始混合计 时，达到混合时间后，混合机根据缓冲斗的料位情况开门放料。 混合机开门记时，开门时间到达后，混合机门自动关闭，等下一 批料落下后，开始新一轮的循环。在整个生产过程中，由 ’() 控 制现场所有设备，工控机通过与 ’() 通讯方式监控 ’() 的运 行状况，并在线 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 生产数据，提供报警、数据汇总查询、文档打 印等。另外，粒料打包机 ’() 和粉料打包机的 ’() 也可以通过 通讯电缆直接和自动配料的 ’() 相连，进而与上位机通讯，在 控制室监控自动打包系统运行。 $*& 硬件设计 该控制系统主要由工业控制机、’()、现场控制屏 5.!""、 称重信号检测单元、重量信号处理单元、计算机通讯单元、输入 控制检测单元、输出控制单元等组成。研华工业控制机作上位 机，负责下位机运行监控、数据记录查询、配方管理、参数处理传 递、异常报警记录、文档管理打印，计算机网络通讯等；西门子 407!"" ’() 作下位机，接受处理上位机传递的控制指令及控 制参数、采集称量信号、检测输入单元状态、控制输出单元工作、 摘 要 介绍了饲料生产线电气设计、计算机自动配料、自动打包及计算机通讯技术在饲料生产线的应用、软硬件设计。 关键词：饲料流水线，电气控制，’()，自动配料，自动打包，控制系统，现场总线控制，通讯技术 00 饲料生产线自动化控制系统的设计 上传通讯信息。上位机和 !"# 之间采用主从轮询控制方式，上 位机作控制主站，!"# 作控制从站，根据控制规模可由一台或多 台组成。称量检测单元采用高精度 $ 型称重传感器、称重变送 器、和 % &’ 模块组成，配料称斗上安装了 (只称重传感器。计算 机通讯单元由通讯卡、通讯协议软件、通讯转换器、电缆及接头 组成，控制规模不同形式有所区别。控制单元由电气控制电路组 成，!"# 通过输出点控制电气电路按程序工作，控制单元控制配 料绞龙起停、称斗放料、混合机计时、手自动转换、手动控制、状 态设定、报警输出等。 图 ) 系统结构 在本 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 设计中，为了避免电源对系统造成的干扰，计算 机、所有 !"#、工控仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 、变送器采用一体化供电方式，它们的电 源均由在线式 *!$ 连续供电。 )+, 软件设计 该控制系统软件主要包括三部分：上位计算机控制软件、 !"# 控制软件、计算机与 !"# 通讯软件设计 （)）上位机控制软件 上位机软件采用 -. 编程语言开发，软件主要由配方管理、 生产工艺单管理、成品入库管理、生产过程监控、数据记录查询 系统、通讯程序、故障自诊断、掉电数据保护、生产报表打印等部 分组成，各部分相互衔接，组成了一个有机整体。生产时，只要输 入生产工艺单，将工艺参数和生产配方传到下位机，启动系统即 可进行配料。在生产过程中，根据需要可随时进行暂停、跳仓操 作，还可在线传送配方。 （/）下位机 !"# 控制软件 下位机 !"# 软件采用西门子专用语句开发，下位机有两个 通讯口，一个通讯口连接 0’/11 现场控制屏，另一个与通讯电 缆、通讯转换器、通讯卡与计算机相连。工作时 !"# 随时接收上 位机下达的各项指令，执行现场控制操作、上传生产数据、输入 输出工作状态。上位机故障时，可由现场控制屏输入生产数据， 下位机脱离上位机，照常能进行自动配料工作。 （(）计算机与 !"# 通讯软件设计 计算机和 !"# 采用 !23456789’! 工业总线通讯方式，工作 方式为主从轮询方式。上位机通讯软件由 -. 编程实现，下位机 通过编程实现。 ! 自动打包控制系统 本工程有两台自动打包机，) 台用于粒料打包、) 台用于粉 料打包，打包称的量程设定范围为 /1:;1<= &袋，每台可储存 /, 个品种的打包参数，静态误差小于等于>1+)?@$，打包动态误差 小于等于>1+/?@$，符合了国家对饲料打包称的计量标准。在打 包机控制方式中采用西门子 !"# 控制，称重传感器采用两套抗 侧偏能力强的剪切梁式称重传感器，参数设定通过 0’/11 中文 显示控制器，有手动 &自动切换功能。打包机电控部分、软件开发 根据技术要求和物料性质来设计的。 粒料由于流动性好，不易结弓，采用重力自落料形式，通过 调节物料下落的闸门开度控制落料速度，闸门全开时为快速加 料，当达到设定的快加料量时，软件进行惯性自动检测，根据惯 性量的大小，自动调整快加料量，然后系统进入慢加料状态，在 该过程中也进行惯性量检测，自动调整慢加料量，最后判断误差 进行点动加料。与国内同类设备相比，计量精确、打包速度快。 对于粉料物料性质相反，粉碎越细，纤维物料越多，流散性越 差，喂料方式为皮带称。通过调节皮带称的转速和料层厚度，做到 精确控制落料。其工作过程与粒料基本相同。控制流程图如图 /。 图 / 饲料打包称工作流程图 " 结束语 在自动配料和自动打包系统中，除完善的控制功能外，还强 化了计算机通讯功能和管理功能，把生产控制与生产调度、生产 管理、原料库房管理、产品库房管理、生产成本概算、售后产品跟 踪等有机地结合在一起，强大的通讯功能可使生产系统的计算 机与厂内的其他计算机进行联网实现数据共享，为实行信息化 管理奠定了基础。该项技术应用领域除饲料行业外，可扩展到粮 食加工、食品、医药、化工、建材等行业。 ［收稿日期：/11;+A+B］ CD