飼料生產線自動化系統的設計與實現

謝鋼

【摘 要】飼料是各類原料根據一定比例所配制成的。飼料配料生產自動化系統是應用微計算機、PLC控制器以及生產線等構成。飼料內各原料重量是通過配料倉的稱重傳感器而實現的，信號通過放大和模數轉換將數據送到計算機當中。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，大大提升飼料的產量。因此，本文設計了飼料生產線自動化系統，并且分析了功能的實現。

【關鍵詞】飼料生產線;自動化系統;設計;實現

飼料是各類原料根據一定比例所配制成的。飼料配料生產自動化系統是應用微計算機、PLC控制器以及生產線等構成[1]。飼料內各原料重量是通過配料倉的稱重傳感器而實現的，信號通過放大和模數轉換將數據送到計算機當中。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，大大提升飼料的產量。因此，本文設計了飼料生產線自動化系統，并且分析了功能的實現。

一、自動化配料控制系統整體概述

飼料配料自動化生產線主要通過計算機、PLC控制器以及生產線構成。工控計算機當中配備數模轉換卡。軟件是通過VB以及Access的數據庫實現數據的存儲以及用戶操作界面[2]。

1.1自動化生產線

自動化生產線是通過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控制。

1.2自動化系統的生產過程

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，進而實現自動的配料。

1.3自動化系統的功能要求

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錄入九三級，日常僅僅作比較少的調節。在打印、顯示的時候通過表格形式來進行顯示，對數據進行打印。

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錄入到計算機當中。在日常當中僅僅稍微調節就行。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據。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，生產任務管理。在飼料配方表當中，設置要生產的各類原料、各類原料重量、對各類原料所在的倉號進行設置，對需要生產的份數進行設置。在生產過程當中，實時的顯示目前工作倉號，落下原料重量以及生產批次等等。

二、硬件設計

該控制系統主要由工業控制機、PLC、現場控制屏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。研華工業控制機作上位機，負責下位機運行監控、數據記錄查詢、配方管理、參數處理傳遞、異常報警記錄、文檔管理打印，計算機網絡通訊等;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、采集稱量信號、檢測輸入單元狀態、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，根據控制規?？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、通訊協議軟件、通訊轉換器、電纜及接頭組成，控制規模不同形式有所區別?？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、狀態設定、報警輸出等。

在本工程設計中，為了避免電源對系統造成的干擾，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連續供電。

三、自動化系統的軟件設計

該控制系統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，軟件主要由配方管理、生產工藝單管理、成品入庫管理、生產過程監控、數據記錄查詢系統、通訊程序、故障自診斷、掉電數據保護、生產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。生產時，只要輸入生產工藝單，將工藝參數和生產配方傳到下位機，啟動系統即可進行配料。在生產過程中，根據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，下位機有兩個通訊口，一個通訊口連接TD200現場控制屏，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，執行現場控制操作、上傳生產數據、輸入輸出工作狀態。上位機故障時，可由現場控制屏輸入生產數據，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，下位機通過編程實現。

四、自動打包控制系統實現

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，靜態誤差小于等于±0.1%FS，打包動態誤差小于等于±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、軟件開發根據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，根據慣性量的大小，自動調整快加料量，然后系統進入慢加料狀態，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，把生產控制與生產調度、生產管理、原料庫房管理、產品庫房管理、生產成本概算、售后產品跟蹤等有機地結合在一起，強大的通訊功能可使生產系統的計算機與廠內的其他計算機進行聯網實現數據共享，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外，可擴展到糧食加工、食品、醫藥、化工、建材等行業。

【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可編程控制器系統開發實例導航[M]，人民郵電出版社，2016.