饲料生产线自动化系统的设计与实现

谢钢

【摘 要】饲料是各类原料根据一定比例所配制成的。饲料配料生产自动化系统是应用微计算机、PLC控制器以及生产线等构成。饲料内各原料重量是通过配料仓的称重传感器而实现的，信号通过放大和模数转换将数据送到计算机当中。通过微机控制进而让饲料严格按照饲料配方当中的科学比例来配成，进而更好的对精度要求进行满足，大大提升饲料的产量。因此，本文设计了饲料生产线自动化系统，并且分析了功能的实现。

【关键词】饲料生产线;自动化系统;设计;实现

饲料是各类原料根据一定比例所配制成的。饲料配料生产自动化系统是应用微计算机、PLC控制器以及生产线等构成[1]。饲料内各原料重量是通过配料仓的称重传感器而实现的，信号通过放大和模数转换将数据送到计算机当中。通过微机控制进而让饲料严格按照饲料配方当中的科学比例来配成，进而更好的对精度要求进行满足，大大提升饲料的产量。因此，本文设计了饲料生产线自动化系统，并且分析了功能的实现。

一、自动化配料控制系统整体概述

饲料配料自动化生产线主要通过计算机、PLC控制器以及生产线构成。工控计算机当中配备数模转换卡。软件是通过VB以及Access的数据库实现数据的存储以及用户操作界面[2]。

1.1自动化生产线

自动化生产线是通过10个原料仓、1个配料仓。配料仓是通过液压油泵来带动运行的。每一个原料仓以及配料仓间利用称门相通。称门大小决定了进料多少。称门下面含有一个干黄管形成决定了称门大小的十个位置信号。它决定了仓门开起大小。十个位置信号对应着十个称门档位。选取什么仓来配料是通过手动或者微机控制的。PLC控制器对旋转电磁阀电磁铁闭合来实现控制。

1.2自动化系统的生产过程

在配料过程当中，通过选仓和称门大小之后，主要存在两个模式，分别是手动、自动。在进行配料之后，液压油泵带动着料仓来实现配料。在选仓的时候，一次仅仅对一个仓进行选取，然而要连仓的时候能够实现依次的连仓。手动选仓是PLC可编程控制器输入，通过PLC来控制电磁阀的闭合。当对称门选择之后实现手动的配料。通过计算机来利用RS232口来对PLC进行控制，进而实现自动的配料。

1.3自动化系统的功能要求

第一，原料的管理。对原料进行增加、删除。常常应用的原料已经录入九三级，日常仅仅作比较少的调节。在打印、显示的时候通过表格形式来进行显示，对数据进行打印。

第二，饲料管理。对饲料配方进行增加和删除。常常应用的配方已经录入到计算机当中。在日常当中仅仅稍微调节就行。在打印以及显示的时候，通过表格的手段来进行显示和打印数据。在对饲料配方进行输入的时候，原料名称不需要被录入，仅仅需要从原料表当中进行选取就行。

第三，生产任务管理。在饲料配方表当中，设置要生产的各类原料、各类原料重量、对各类原料所在的仓号进行设置，对需要生产的份数进行设置。在生产过程当中，实时的显示目前工作倉号，落下原料重量以及生产批次等等。

二、硬件设计

该控制系统主要由工业控制机、PLC、现场控制屏TD200、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PLC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、上传通讯信息。上位机和PLC之间采用主从轮询控制方式，上位机作控制主站，PLC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S型称重传感器、称重变送器、和A/D模块组成，配料称斗上安装了3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，PLC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。

在本工程设计中，为了避免电源对系统造成的干扰，计算机、所有PLC、工控仪表、变送器采用一体化供电方式，它们的电源均由在线式UPS连续供电。

三、自动化系统的软件设计

该控制系统软件主要包括三部分：上位计算机控制软件、PLC控制软件、计算机与PLC通讯软件设计。

3.1上位机控制软件

上位机软件采用VB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。

3.2下位机PLC控制软件

下位机PLC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TD200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PLC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。

3.3计算机与PLC通讯软件设计

计算机和PLC采用Profibus-DP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VB编程实现，下位机通过编程实现。

四、自动打包控制系统实现

本工程有两台自动打包机，1台用于粒料打包、1台用于粉料打包，打包称的量程设定范围为20-50千克/袋，每台可储存24个品种的打包参数，静态误差小于等于±0.1%FS，打包动态误差小于等于±0.2%FS，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PLC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TD200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。

五、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。

【参考文献】

[1] 程周，主编，PLC技术与应用[M]，福建科学技术出版社，2003.

[2] 汪晓平等编著，PLC可编程控制器系统开发实例导航[M]，人民邮电出版社，2016.