隨著控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和儀表技術(shù)等的發(fā)展，飼料生產(chǎn)過程已由過去的簡(jiǎn)單控制，發(fā)展到現(xiàn)在的綜合自動(dòng)化控制，其控制設(shè)備和控制手段都取得了很大的進(jìn)步。將自動(dòng)化技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和多媒體技術(shù)應(yīng)用于控制系統(tǒng)是現(xiàn)代控制系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向，控制系統(tǒng)不僅具有控制功能，而且具有管理功能；不僅提供數(shù)據(jù)顯示和聲、光報(bào)警功能，而且提供多媒體顯示和報(bào)警功能，秸稈顆粒機(jī)、秸稈壓塊機(jī)是壓制顆粒飼料很好的選擇。
對(duì)于飼料生產(chǎn)線的自動(dòng)化技術(shù)改造，過去多集中在對(duì)重要配方的控制，而較少考慮設(shè)備運(yùn)行安全參數(shù)的檢測(cè)與控制，這不利于確保生產(chǎn)設(shè)備的安全運(yùn)行。
昆明某飼料廠于20世紀(jì)90年代從意大利引進(jìn)了一套全自動(dòng)飼料生產(chǎn)線，按工藝設(shè)計(jì)要求每小時(shí)生產(chǎn)3t預(yù)混料和6t濃縮料。但由于配料系統(tǒng)精度不穩(wěn)定，長(zhǎng)期采用手動(dòng)配料，這極大地影響了產(chǎn)品質(zhì)量、加大了工人勞動(dòng)強(qiáng)度、降低了生產(chǎn)能力。為此，廠里決定對(duì)濃縮配料及打包系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造，采用A2USH PLC對(duì)該子系統(tǒng)進(jìn)行控制，用研華工控機(jī)替代原上位機(jī)，用功能強(qiáng)大的工控軟件CITECT作為上位開發(fā)平臺(tái)，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線進(jìn)行監(jiān)控管理。該控制系統(tǒng)已投入正常生產(chǎn)運(yùn)行。實(shí)踐表明，該系統(tǒng)性能可靠、自動(dòng)化程度高、操作方便、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
2、工藝控制流程
飼料生產(chǎn)流程比較簡(jiǎn)單，要求的測(cè)控參數(shù)主要是開關(guān)量，采用PLC作為控制系統(tǒng)的控制主機(jī)，完全能滿足要求，且具有很高的性價(jià)比。PLC與DCS、FCS控制主機(jī)比較，雖然在軟件編寫上工作量較大，但可大大節(jié)省投資。本控制系統(tǒng)引入計(jì)算機(jī)技術(shù)和多媒體技術(shù)，使控制系統(tǒng)不僅具有就地控制功能，而且具有遠(yuǎn)程監(jiān)控管理功能。利用現(xiàn)代先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，對(duì)飼料生產(chǎn)實(shí)施自動(dòng)檢測(cè)、控制和管理，從而優(yōu)化生產(chǎn)條件，達(dá)到節(jié)能降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的目的，同時(shí)可減少人員投入和減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，消除人為因素對(duì)生產(chǎn)造成的不利影響。
3、主要控制內(nèi)容
飼料生產(chǎn)線自動(dòng)控制的目標(biāo)是：在確保生產(chǎn)過程安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，按照配方要求生產(chǎn)出各種合格的飼料產(chǎn)品，同時(shí)最大限度地提高設(shè)備的效率，以降低單耗。該控制系統(tǒng)的主要控制內(nèi)容如下。
3.1飼料生產(chǎn)設(shè)備的聯(lián)鎖控制
根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，飼料生產(chǎn)設(shè)備必須實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、逆序、延時(shí)和聯(lián)鎖控制。設(shè)備聯(lián)鎖控制的功能主要是開關(guān)量控制，即設(shè)備的聯(lián)鎖啟／停和切換。為保證生產(chǎn)設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，避免誤操作，設(shè)備聯(lián)鎖控制由PLC實(shí)現(xiàn)。生產(chǎn)設(shè)備設(shè)置“聯(lián)鎖，非聯(lián)鎖”兩種控制方式。選擇聯(lián)鎖控制時(shí)，設(shè)備逆序、延時(shí)啟／停；選擇非聯(lián)鎖時(shí)，每臺(tái)設(shè)備完全處于由人工啟／停狀態(tài)，這主要針對(duì)設(shè)備調(diào)試和維修時(shí)使用。緊急狀態(tài)時(shí)，可以同時(shí)全部停機(jī)。
3.2稱重量的檢測(cè)和控制
飼料生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是按指定配方對(duì)原料進(jìn)行稱量，因此，稱重量的檢測(cè)和控制直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。稱重量由稱重傳感器檢測(cè)，并通過變頻器調(diào)節(jié)料倉(cāng)螺運(yùn)機(jī)的電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)稱重量的連續(xù)可調(diào)。為了提高準(zhǔn)確性，每個(gè)稱斗裝了三個(gè)稱重傳感器。稱重量控制回路提供“自動(dòng)”、“手動(dòng)”控制方式。當(dāng)選擇“自動(dòng)”控制時(shí)，控制系統(tǒng)自動(dòng)將稱重量控制在給定值，并提供給定值、輸出值的限制，以保證參數(shù)控制在指定范圍內(nèi)，控制回路提供秤重量的上、下限報(bào)警功能；在自動(dòng)控制方式下，控制回路自動(dòng)作出處理。控制回路的控制方式與料倉(cāng)給料設(shè)備相關(guān)聯(lián)，當(dāng)給料設(shè)備螺運(yùn)機(jī)停機(jī)時(shí)，控制回路自動(dòng)設(shè)置為“等待”控制方式，以防止停機(jī)時(shí)控制回路繼續(xù)遞增輸出。
3.3混配料過程的自動(dòng)控制
本系統(tǒng)具有根據(jù)指定配方，自動(dòng)順序執(zhí)行配料的功能。進(jìn)行配料前，首先從上位機(jī)的配方數(shù)據(jù)庫(kù)中選定一種配方名稱、各配方量以及該配方的執(zhí)行批次傳送到PLC中，然后PLC檢測(cè)秤門是否關(guān)閉，若沒有關(guān)閉，則不能執(zhí)行配料，同時(shí)給出報(bào)警信號(hào)。在配料執(zhí)行過程中，若原料倉(cāng)出現(xiàn)缺料或下料故障時(shí)，PLC會(huì)暫停配料并給出相應(yīng)的報(bào)警信息。當(dāng)配料完成后，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)混合機(jī)，若混合機(jī)已經(jīng)啟動(dòng)且其卸料門閥已經(jīng)關(guān)閉，則按大小秤的順序先后打開秤斗的卸料閥，將已經(jīng)配好的飼料卸到混合機(jī)中進(jìn)行混合。當(dāng)混合結(jié)束后，系統(tǒng)又自動(dòng)檢測(cè)相關(guān)設(shè)備，若混合機(jī)下面的集料倉(cāng)中無料、混合機(jī)后面的刮板機(jī)和提升機(jī)都正常工作、混合機(jī)前面的秤門已經(jīng)關(guān)閉等，則打開混合機(jī)的卸料門閥進(jìn)行卸料，然后按照事先指定的路徑傳送到成品倉(cāng)中。混配料過程設(shè)有手動(dòng)、自動(dòng)兩種工作方式，當(dāng)選擇“自動(dòng)”方式時(shí)，整個(gè)混配料過程由PLC自動(dòng)完成；當(dāng)選擇“手動(dòng)”方式時(shí)，可由操作臺(tái)上的操作按鈕手動(dòng)完成。此外，每臺(tái)設(shè)備都設(shè)計(jì)了故障報(bào)警和顯示功能。
3.4粉碎機(jī)、混合機(jī)電流量檢測(cè)和報(bào)警
粉碎機(jī)和混合機(jī)由兩臺(tái)功率較大的電機(jī)驅(qū)動(dòng)，其電機(jī)電流量需要在線檢測(cè)，以判斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)采取措施。粉碎機(jī)和混合機(jī)的電流都與設(shè)備的負(fù)荷有關(guān)，一般情況下，負(fù)荷量增加，設(shè)備電流量也增大。可根據(jù)電流量判斷其負(fù)荷量。根據(jù)PLC記錄的設(shè)備電流量，可進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的檢索，以便檢查設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)電流量過大時(shí)，進(jìn)行報(bào)警顯示。
3.5 配方的設(shè)定與顯示
本系統(tǒng)的上、下位機(jī)均可設(shè)定配方，即使上位機(jī)出了問題，還可在下位機(jī)的數(shù)據(jù)設(shè)定單元( FX-30DU)進(jìn)行設(shè)定，并對(duì)配方的執(zhí)行情況進(jìn)行監(jiān)控。對(duì)秤的實(shí)際稱量值，可同時(shí)在上位機(jī)、FX-30DU單元以及兩個(gè)數(shù)顯表上讀數(shù)，十分方便準(zhǔn)確。當(dāng)PLC出現(xiàn)故障時(shí)，還可采用手動(dòng)方式執(zhí)行配方，提高了系統(tǒng)的可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量。
4、控制系統(tǒng)的硬件配置
在對(duì)飼料生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)選型時(shí)，應(yīng)以產(chǎn)品的質(zhì)量和能否滿足要求為前提條件，然后再綜合考慮技術(shù)的先進(jìn)性、實(shí)用性以及使用維護(hù)的方便性等。針對(duì)飼料生產(chǎn)的實(shí)際情況，本著經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、耐用、好用的設(shè)計(jì)思想，力求達(dá)到較高的性價(jià)比。控制系統(tǒng)要便于擴(kuò)展和維護(hù)，便于與其它計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。控制系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有各種權(quán)限，便于安全使用和管理。同時(shí)應(yīng)解決好先進(jìn)與價(jià)格的關(guān)系，確保控制系統(tǒng)先進(jìn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)低成本自動(dòng)化。為了提高控制系統(tǒng)的可靠性，便于調(diào)試和維護(hù)，控制系統(tǒng)采用分布式控制結(jié)構(gòu)( DCS)，由上位站（計(jì)算機(jī)）、下位站(PLC)、檢測(cè)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等組成。上位站實(shí)現(xiàn)對(duì)整條飼料生產(chǎn)線的運(yùn)行監(jiān)控，包括設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)控、配方的修改及各種參數(shù)的設(shè)定、實(shí)時(shí)報(bào)表和統(tǒng)計(jì)報(bào)表的生成、軟硬件報(bào)警的顯示等。下位站負(fù)責(zé)控制，主要實(shí)現(xiàn)各種設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)控制、設(shè)備聯(lián)鎖控制、運(yùn)轉(zhuǎn)控制方式的切換以及工藝過程的自動(dòng)調(diào)節(jié)等。本系統(tǒng)采用了兩種不同的PLC，其中一種保留原有的GE6系列PLC，用以實(shí)現(xiàn)原料儲(chǔ)存與干燥系統(tǒng)(RB)、原料粉碎與加油系統(tǒng)(MB)、硫酸鹽前處理系統(tǒng)(SB)、預(yù)混料配料及打包系統(tǒng)(DPB)、維生素及微量元素前處理系統(tǒng)(VB)的控制；另一種是新增的A2A系列PLC，用于實(shí)現(xiàn)濃縮配料及打包系統(tǒng)的控制。下位站可以脫離上位站獨(dú)立運(yùn)行。檢測(cè)儀表負(fù)責(zé)控制系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)（如稱重量、電流等）的檢測(cè)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)執(zhí)行PLC的命令（控制信號(hào)）以控制有關(guān)參數(shù)。控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。控制系統(tǒng)主要硬件配置如下。
(l)下位站。采用A2USHCPU-S1 PLC作為下位控制主機(jī)，其組成如表1所示。
(2)上位站。采用臺(tái)灣研華公司的工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為上位主機(jī)，其主要配置為：IPC 610機(jī)箱，PCA6001主板，40 G硬盤，256 M內(nèi)存，3.5寸軟驅(qū)，Philips20寸監(jiān)視器，52X光驅(qū)，PS/2鼠標(biāo)，104鍵盤。
(3)檢測(cè)儀表。采用PST稱重傳感器檢測(cè)配料量（其中1 000 kg、500 kg、100 kg各用了三個(gè)）；采用電流變送器檢測(cè)電機(jī)電流；采用62個(gè)料位計(jì)分別檢測(cè)各料倉(cāng)的高低料位。
(4)執(zhí)行儀表。采用變頻器控制給料電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而控制給料量。
5、系統(tǒng)通信的實(shí)現(xiàn)
從圖2可見，上位機(jī)要實(shí)現(xiàn)同時(shí)與兩種不同類型的PLC進(jìn)行通信，這本來是很容易的事情，只要正確設(shè)置通信協(xié)議并正確組態(tài)PLC與上位機(jī)進(jìn)行通信的變量地址即可。但在本系統(tǒng)中，由于GE6系列PLC機(jī)型太老（市面上早已淘汰），而該廠又將原系統(tǒng)的所有資料丟失（既沒有編程器，也沒有梯形圖），且在開發(fā)新的上位監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)，要求不能影響老系統(tǒng)的正常工作，因此，要找到老系統(tǒng)中的PLC通信變量地址就非常困難。最后，采用“竊聽”的方式來獲得這些通信變量的地址，并為此編寫了相應(yīng)的串行通信軟件。所謂“竊聽”，就是在兩臺(tái)通信設(shè)備之間接人一臺(tái)用于竊聽的計(jì)算機(jī)（簡(jiǎn)稱“竊聽機(jī)”），如圖3所示。當(dāng)兩臺(tái)設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，采用“竊聽”的方式即可獲得這兩臺(tái)設(shè)備之間的實(shí)時(shí)通信數(shù)據(jù)，且不會(huì)影響兩設(shè)備的正常運(yùn)行。
在本系統(tǒng)中，通信設(shè)備A就是原來的上位機(jī)WORKMASTER，通信設(shè)備B就是GE6系列PLC，它們采用RS-232協(xié)議進(jìn)行通信。由圖3可見，竊聽機(jī)必須具有兩個(gè)串行通信接口，為了實(shí)現(xiàn)竊聽，還需根據(jù)A、B兩個(gè)通信設(shè)備所使用的通信協(xié)議制作一根專用的通信電纜。根據(jù)GE6系列PLC與原上位機(jī)的通信電纜和RS-232接口的通信方式，設(shè)計(jì)制作出能同時(shí)用于通信和竊聽的專用通信電纜，其硬件連接如圖4所示。根據(jù)兩設(shè)備通信時(shí)所“竊聽”到的數(shù)據(jù)，即可獲得PLC的通信地址，從而解決了這一通信難題，實(shí)現(xiàn)了在同一臺(tái)上位機(jī)上實(shí)現(xiàn)全線監(jiān)控。
6、系統(tǒng)的上位監(jiān)控功能
本系統(tǒng)采用CITECT作為上位監(jiān)控軟件的開發(fā)平臺(tái)，它具有良好的開發(fā)環(huán)境、強(qiáng)大的PLC接口通信協(xié)議支持、實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)以及高效完整的Cicode監(jiān)控語言和豐富的函數(shù)集等特點(diǎn)，借助此開發(fā)平臺(tái)，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以下監(jiān)控功能。
(l)整條飼料生產(chǎn)線的運(yùn)行監(jiān)控，包括每臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)顯示、每個(gè)料倉(cāng)的高、低料位的顯示及各種故障的自動(dòng)顯示與報(bào)警。
(2)啟動(dòng)或停止設(shè)備、執(zhí)行或暫停配料過程、進(jìn)行傳送物料路徑的選擇等。
(3)進(jìn)行飼料配方的編輯和管理。在上位機(jī)中輸入用戶名和密碼即可進(jìn)入配方的設(shè)定頁(yè)，在設(shè)定頁(yè)上可選擇、修改和增刪各種配方，還可設(shè)定所選配方的執(zhí)行批次等。
(4)實(shí)現(xiàn)了混合機(jī)的自動(dòng)計(jì)時(shí)、配方總量、各種原料的用料量以及每種配方的實(shí)際執(zhí)行批次等參數(shù)的自動(dòng)統(tǒng)計(jì)。
(5)采集生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，以此制作實(shí)時(shí)報(bào)表和統(tǒng)計(jì)報(bào)表。在實(shí)時(shí)報(bào)表頁(yè)上，顯示各種配方每一批的實(shí)際執(zhí)行情況，即每一批配方的執(zhí)行時(shí)間、各料倉(cāng)的配方實(shí)際顯示值；在統(tǒng)計(jì)報(bào)表頁(yè)上，顯示指定時(shí)間內(nèi)的各種配方執(zhí)行的總量、批次以及各料倉(cāng)所用的總量等。可隨時(shí)打印實(shí)時(shí)報(bào)表和統(tǒng)計(jì)報(bào)表。
(6)安全保護(hù)功能。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了各種各樣的安全保護(hù)功能，如使用權(quán)限和關(guān)機(jī)保護(hù)等。使用權(quán)限就是為了對(duì)重要設(shè)備和重要數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，在對(duì)他們進(jìn)行操作和查看時(shí)，必須要滿足一定的權(quán)限級(jí)別；而關(guān)機(jī)保護(hù)則是為了防止因操作人員的誤操作而使系統(tǒng)關(guān)機(jī)，讓電腦在開機(jī)時(shí)直接運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，在退出監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)就直接關(guān)機(jī)，同時(shí)封鎖監(jiān)控系統(tǒng)所有頁(yè)面中右上角的三個(gè)操作按鈕（即最大／小化、還原和關(guān)閉）和開始按鈕等。
(7)對(duì)有些變量（如混合機(jī)的工作電流信號(hào)等）提供了趨勢(shì)圖，從而直觀地重現(xiàn)和記錄變量的歷史值，以便查閱歷史數(shù)據(jù)。此外，還可隨時(shí)查閱秤門門閥和電機(jī)等設(shè)備的運(yùn)行情況和開啟次數(shù)等。
(8)為了節(jié)約系統(tǒng)的通信點(diǎn)數(shù)，對(duì)所監(jiān)控的部分?jǐn)?shù)字量采用“打包”的形式進(jìn)行傳送，即把幾個(gè)數(shù)字量用一個(gè)模擬量進(jìn)行傳送，然后再在接收端對(duì)該模擬量進(jìn)行“解包”處理。原本要用上近600個(gè)通信點(diǎn)，結(jié)果只用了不到500點(diǎn)，從而節(jié)約了開發(fā)軟件的成本。
7、結(jié)束語
本控制系統(tǒng)充分采用現(xiàn)代先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)、實(shí)用、好用、耐用的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想。控制系統(tǒng)集多種控制方法和多種功能于一體。應(yīng)用結(jié)果表明：①控制系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、功能強(qiáng)大、操作方便；②實(shí)現(xiàn)飼料生產(chǎn)的自動(dòng)化控制，日產(chǎn)量由原來的60 t提高到130 t，達(dá)到了節(jié)能增效的目的；③采用“竊聽”技術(shù)和CITECT開發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)新／老PLC控制系統(tǒng)的整體監(jiān)控，具有三維動(dòng)畫、語音等多媒體功能，人機(jī)界面友好，具有軟／硬件報(bào)警功能，方便了解報(bào)警點(diǎn)和報(bào)警狀態(tài)。本控制系統(tǒng)從質(zhì)量、功能、性價(jià)比、使用效果等方面都令人滿意，值得推廣應(yīng)用。
相關(guān)顆粒機(jī)壓塊機(jī)產(chǎn)品：
1、秸稈顆粒機(jī)
2、秸稈壓塊機(jī)
