基于PLC的氨基酸造粒干燥設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

李瑞建，劉艷芳

（1.山東奧諾能源科技股份有限公司，山東 濟(jì)南 250101；2.山東小鴨集團(tuán)洗滌機(jī)械有限公司，山東 煙臺 265622）

0 引言

氨基酸造粒是指通過一定的工藝流程，將完成研磨的細(xì)碎粉料，通過對其的干燥處理與摻入黏合試劑等方式，將粉料制作成一種具有流動(dòng)性的顆粒物體。此種工藝目前常被市場應(yīng)用在塑性物質(zhì)加工方面，隨著我國現(xiàn)代化工藝生產(chǎn)技術(shù)的不斷革新，氨基酸造粒的效率與質(zhì)量也存在顯著性的上升趨勢[1]。在此過程中，與氨基酸造粒相關(guān)的干燥設(shè)備種類也愈發(fā)豐富。但綜合我國市場對此方面的研究可知，對氨基酸造粒通過設(shè)備進(jìn)行干燥處理，不僅需要控制時(shí)間，也需要控制溫度，無論在生產(chǎn)制造的任何一個(gè)環(huán)節(jié)中出現(xiàn)了問題，均會(huì)在某種程度上對氨基酸造粒造成負(fù)面影響。因此，如何提升有效控制氨基酸造粒干燥設(shè)備運(yùn)行，成為了生產(chǎn)單位的關(guān)注重點(diǎn)[2]。早期在相關(guān)此方面的研究中，生產(chǎn)單位常采用“聽”設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)聲音的方式，進(jìn)行干燥設(shè)備運(yùn)行控制。即在不同條件下，氨基酸造粒干燥設(shè)備運(yùn)行所發(fā)出的聲響是不同的，但此種控制方式往往會(huì)存在不可避免的誤差。為解決上述問題，在本文的研究中，提出了PLC技術(shù)的應(yīng)用，并開展了氨基酸造粒干燥設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究。期望通過應(yīng)用本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，做到對干燥設(shè)備運(yùn)行的自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)為氨基酸造粒提供更加良好的技術(shù)支撐。

1 硬件設(shè)計(jì)

1.1 FS-300凍干裝置設(shè)計(jì)

為了滿足本文系統(tǒng)的運(yùn)行需求，本文系統(tǒng)將選擇FS-300凍干裝置作為系統(tǒng)主要設(shè)備[3]。提出的裝置構(gòu)成及功能如表1所示。

在完成對FS-300凍干裝置零構(gòu)件構(gòu)成及功能的分析后，對FS-300凍干裝置主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。如表2所示。

綜合上述表1與表2中內(nèi)容，完成對FS-300凍干裝置的設(shè)計(jì)。

表1 FS-300凍干裝置零構(gòu)件構(gòu)成及功能

表2 FS-300凍干裝置技術(shù)參數(shù)

1.2 監(jiān)控裝置設(shè)計(jì)

監(jiān)控裝置的作用在于實(shí)時(shí)監(jiān)控氨基酸造粒干燥設(shè)備的運(yùn)行情況，并在兼顧氨基酸造粒生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)條件的前提下，為操作者提供一個(gè)相對簡潔的功能界面。綜合本文系統(tǒng)設(shè)計(jì)需求，采用集中監(jiān)控的方式，對監(jiān)控裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)[4]。監(jiān)控裝置構(gòu)成如下表3所示。

表3 監(jiān)控裝置構(gòu)成

按照標(biāo)準(zhǔn)化的方式，安裝監(jiān)控裝置，在完成對裝置的安裝后，需要對完成安裝的監(jiān)控裝置進(jìn)行試運(yùn)行，確保裝置穩(wěn)定運(yùn)行，且指示燈無故障后，裝入系統(tǒng)使用。

2 軟件設(shè)計(jì)

完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)后，在軟件部分，本文基于PLC的可程序設(shè)計(jì)性，將其應(yīng)用到氨基酸造粒干燥設(shè)備自動(dòng)控制中，具體應(yīng)用流程，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)軟件運(yùn)行原理

如上述圖1所示，在下述研究中，主要將其分為3步實(shí)現(xiàn)，針對上述3步主要流程的具體研究內(nèi)容，詳見下文。

2.1 基于PLC采集設(shè)備自動(dòng)控制數(shù)據(jù)

在軟件設(shè)計(jì)過程中，按照對應(yīng)設(shè)計(jì)原則，基于PLC采集氨基酸造粒干燥設(shè)備自動(dòng)控制數(shù)據(jù)。本文選取3個(gè)端口，分別表示為PLC（1.0/2.0/3.0），完成設(shè)計(jì)后，在干燥設(shè)備運(yùn)行過程中，采集其終端數(shù)據(jù)。將PLC（1.0）定義為“0010”通信方式，隨后兩個(gè)端口的通信地址分別表示為“01010”與“1010001”，在完成終端數(shù)據(jù)的定位后，輸入通信指令，使數(shù)據(jù)呈現(xiàn)一定并行排列方式，從而輸出端口數(shù)據(jù)。

2.2 建立PPI高級設(shè)備自動(dòng)控制協(xié)議

在完成設(shè)備自動(dòng)數(shù)據(jù)采集工作的基礎(chǔ)上，本文將應(yīng)用Interbark通訊網(wǎng)絡(luò)，遵循高級協(xié)議內(nèi)容，在支持多路同步自動(dòng)化的行為上，建立PPI高級設(shè)備自動(dòng)控制協(xié)議，對循環(huán)的次數(shù)進(jìn)行具體限制。本文建立的PPI高級控制協(xié)議具體信息，如表4所示。

表4 PPI高級控制協(xié)議具體信息

結(jié)合表4所示，考慮到實(shí)際氨基酸造粒干燥設(shè)備自動(dòng)控制過程中，信息量不大。上述設(shè)計(jì)的PPI高級控制協(xié)議即可滿足該設(shè)備自動(dòng)控制需求。

2.3 氨基酸造粒干燥設(shè)備自動(dòng)控制

結(jié)合本文提出PLC技術(shù)的應(yīng)用，按照信號濾波的表述方式，將平流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姡⒂涗浢看螖?shù)據(jù)發(fā)生變化的行為，通過控制信號電壓值，實(shí)現(xiàn)對終端電壓數(shù)據(jù)與信號的有效控制。并以獲取的數(shù)據(jù)為依據(jù)，進(jìn)行氨基酸造粒干燥設(shè)備在不同運(yùn)行狀態(tài)下耗能的分析。假定輸出的數(shù)據(jù)值較之前低，則可保留數(shù)據(jù)，倘若輸出的數(shù)據(jù)值較之前高，則保留兩組數(shù)據(jù)中數(shù)值較低的一組。綜上所述，通過調(diào)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在不同滿載狀態(tài)下，對數(shù)據(jù)的控制，從而實(shí)現(xiàn)在終端對信息頻率的有效控制。綜上所述，可以利用PLC對該設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行判定，進(jìn)而對氨基酸造粒干燥設(shè)備運(yùn)行全過程進(jìn)行自動(dòng)控制，為其自動(dòng)控制提供強(qiáng)有力的方法支持[5]。綜上所述，完成對基于PLC的氨基酸造粒干燥設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。

3 對比實(shí)驗(yàn)

在完成上文對系統(tǒng)硬件與軟件設(shè)計(jì)的前提下，設(shè)計(jì)如下所示的對比實(shí)驗(yàn)，希望通過此次對比實(shí)驗(yàn)，證明本文設(shè)計(jì)的基于PLC的氨基酸造粒干燥設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)在應(yīng)用中，具備顯著的效果。在實(shí)驗(yàn)實(shí)施前，需要對實(shí)驗(yàn)所需材料進(jìn)行準(zhǔn)備。相關(guān)內(nèi)容如下表5所示。

表5 對比實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備

在完成實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作后，執(zhí)行此次對比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，分別使用本文設(shè)計(jì)的基于PLC的氨基酸造粒干燥設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)，及傳統(tǒng)自動(dòng)控制系統(tǒng)，對氨基酸造粒干燥設(shè)備的運(yùn)行進(jìn)行控制。記錄上述表5提出的相關(guān)參數(shù)。完成對比實(shí)驗(yàn)后，輸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如下表6所示。

表6 對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果

如上述表6所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能夠看出，本文系統(tǒng)可在預(yù)計(jì)時(shí)間內(nèi)完成對2.0×103kg的氨基酸造粒物料進(jìn)行干燥處理，且干燥設(shè)備在運(yùn)行的全過程控制中，系統(tǒng)可對設(shè)備運(yùn)行的多項(xiàng)參數(shù)控制在允許誤差范圍內(nèi)。而傳統(tǒng)控制系統(tǒng)不僅無法在預(yù)計(jì)時(shí)間內(nèi)完成對2.0×103kg的氨基酸造粒物料進(jìn)行干燥處理，且干燥設(shè)備在運(yùn)行的全過程控制中，系統(tǒng)可對設(shè)備運(yùn)行的多項(xiàng)參數(shù)控制已經(jīng)超出允許誤差范圍。為此得出本次對比實(shí)驗(yàn)的結(jié)論：相比傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，本文設(shè)計(jì)的基于PLC的氨基酸造粒干燥設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)，在對干燥設(shè)備運(yùn)行的全過程控制中，更好地控制多項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，使氨基酸造粒干燥處理效率更高。

4 結(jié)語

本文從硬件設(shè)備與軟件功能兩個(gè)層面，開展了基于PLC的氨基酸造粒干燥設(shè)備自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。并通過對比實(shí)驗(yàn)證明了本文系統(tǒng)可在預(yù)計(jì)時(shí)間內(nèi)完成對氨基酸造粒物料的干燥處理，且干燥設(shè)備在運(yùn)行的全過程控制中，系統(tǒng)可對設(shè)備運(yùn)行的多項(xiàng)參數(shù)控制在允許誤差范圍內(nèi)。