【正文】 個(gè) I/O 點(diǎn)的操作數(shù)分配號 (即 I/O 地址號 )和寄存器的選用安排等，列出 PLC 硬件配置清單。 6) 文本顯示器 文本顯示器 TD200 不僅是一個(gè)用于顯示系統(tǒng)信息的顯示設(shè)備，還可以作為控制單元對某個(gè)量的數(shù)值進(jìn)行修改，或直接設(shè)置輸入 /輸出量。智能型編程器采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程操作，將專用的編程軟件裝入計(jì)算機(jī)內(nèi)， 可直接采用梯形圖語言編程，實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測，非常直觀，且功能強(qiáng)大， S7200 系列 PLC 的專用編程軟件為 STEP7Micro/WIN。 1) 基本單元 S7200 系列 PLC 中可提供 4種不同的基本型號的 8種 CPU 供選擇使用，其輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配見表 31： 表 3— 1 S7200系列 PLC中 CPU22X的基本單元 型號 輸入點(diǎn)數(shù) 輸出點(diǎn)數(shù) 可帶擴(kuò)展模塊數(shù) CPU221 6 4 — CPU222 8 6 2個(gè)擴(kuò)展模塊 78路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或 10路模擬量 I/O點(diǎn) CPU224 14 10 7個(gè)擴(kuò)展模塊 168路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或 35路模擬量 I/O點(diǎn) CPU226 24 16 2個(gè)擴(kuò)展模塊 248路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或 35路模擬量 I/O點(diǎn) CPU226XM 24 16 2個(gè)擴(kuò)展模塊 248路數(shù)字量 I/O點(diǎn)或 35路模擬量 I/O點(diǎn) 2) 擴(kuò)展單元 S7200 系列 PLC 主要有 6 種擴(kuò)展單元，它本身沒有 CPU，只能與基本單元相連接使用，用于擴(kuò)展 I/O 點(diǎn)數(shù)， S7200 系列 PLC 擴(kuò)展單元型號及輸入輸出點(diǎn)數(shù)的分配如表 412所示 ： 表 412 S7200系列 PLC擴(kuò)展單元型號及輸入輸出點(diǎn)數(shù) 類型 型號 輸入點(diǎn) 輸出點(diǎn) 數(shù)字量擴(kuò)展模塊 EM221 8 無 EM222 無 8 EM223 4/8/16 4/8/16 模擬量擴(kuò)展模塊 EM231 3 無 EM232 無 2 EM235 3 1 3) 可編程序控制器 PLC 在正式運(yùn)行時(shí)，不需要編程器。 SIMATIC S7200 的應(yīng)用領(lǐng)域從更換繼電器和接觸器一直擴(kuò)展到在單機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及分布式配置中更復(fù)雜的自動(dòng)化任務(wù)。杰出的實(shí)時(shí)響應(yīng)－在任何時(shí)候 均可對整個(gè)過程進(jìn)行 完全控制，從而提高了質(zhì)量、效率和安全性。 PLC 的選擇主要應(yīng)從 PLC 的機(jī)型、容量、 I/O模塊、電源模塊、特殊功能模塊、通信聯(lián)網(wǎng)能力等方面加以綜合考慮。 在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)下，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)故障，將轉(zhuǎn)換開關(guān) SB 置于中間位置， KM線圈失電，電機(jī)停止運(yùn)行，相應(yīng)的 SB輸入狀態(tài)位由“ 1”變?yōu)?“ 0” ， KM 輸入狀態(tài)由 “ 1” 變?yōu)?“ 0”，PLC同樣發(fā)出報(bào)警及聯(lián)鎖控制信號。 圖 35 典型控制原理 QF— 自動(dòng)空氣開關(guān)，做短路、斷路和過載保護(hù)開關(guān) PF— 熱電保護(hù) KM— 交流接觸器 SB— 現(xiàn)場手 /自動(dòng)轉(zhuǎn)換及急停開關(guān) SA— 現(xiàn)場啟動(dòng)按鈕 合上主回路空氣開關(guān) QF 其常開觸點(diǎn) QF 閉合，當(dāng) SB置手動(dòng)位置時(shí)，按下啟動(dòng)按鈕 SA，交流接觸器 KM線圈得電，其輔助常開觸點(diǎn)閉合自鎖，主觸點(diǎn) KM閉合接通電動(dòng)機(jī) M電源，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。 操作臺安裝系統(tǒng)中的一些操作按鈕、指示燈、報(bào)警器、電流電壓表、控制電源穩(wěn)壓器等。 4） 用雕刻或絲網(wǎng)印刷等方法將工藝流程刻畫在有機(jī)塑料或技術(shù)材料做成的顯示屏上，用指示燈的狀態(tài)來模擬顯示現(xiàn)場設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)。 PLC 系統(tǒng)框圖設(shè)計(jì) 在熟悉工藝流程特點(diǎn)和明了控制任務(wù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè) PLC控制系統(tǒng)的首要任務(wù)是詳細(xì)羅列該系統(tǒng)的全部功能和要求，其中包括系統(tǒng)方框圖組成的描述， PLC 及其 I/O 與被控過程其他控制器或計(jì)算機(jī)關(guān)系的闡述等。采集后的重力傳感器信號將數(shù)字化后的稱重信號以及測速信號分別轉(zhuǎn)化為兩個(gè) 4~20mA 模擬輸出信號，一個(gè)作為 PID調(diào)節(jié)器的前饋輸入，用來進(jìn)行擾動(dòng)的補(bǔ)償控制，一個(gè)作為PID 調(diào)節(jié)器的反饋輸入，兩者信號的輸出進(jìn)行相加與給定的控制信號進(jìn)行比對，輸出 4~20mA模擬偏差調(diào)節(jié)信號，經(jīng)過功率放大后驅(qū)動(dòng)變頻器頻率來調(diào)整驅(qū)動(dòng)電機(jī)。當(dāng)飼料送料和稱重到規(guī)定的數(shù)值時(shí)，指針移到相應(yīng)的接近開關(guān)處，使電子秤動(dòng)作再執(zhí)行下一步飼料的送料和稱重，依此類推，直到全部飼料配比完畢。時(shí)，則計(jì)算誤差接近 0. 43Kg。三只重力傳感器分別安裝在稱斗和稱架之間，在傳感器承受的重力與傳感器中心軸線存有。采用模塊化部件設(shè)計(jì)，加快電子秤的開發(fā)速度和產(chǎn)品的系列化， A/D 模塊三種，低阻抗、高阻抗、帶 CPU模塊，數(shù)字化 CPU 模塊多種，現(xiàn)推出一種高性能 CPU模塊 :53 (29mm，內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘、 RS23 RS48 DA、 4M FLASH、 多路 I/0、 單總線通訊、在線可編程模塊 )。電子秤多機(jī)總線聯(lián)網(wǎng) (無須接口板 )，一臺 PC機(jī)可遙控幾十臺電子秤鍵盤操作 和各種數(shù)據(jù)采集 。稱重傳感器采用高精度稱重傳感器，該鋼制彈性體具有較強(qiáng)的抗過載能力和較長的使用壽命，特別適用于工業(yè)現(xiàn)場惡劣環(huán)境下高準(zhǔn)確度配料的技術(shù)要求。在傳統(tǒng)的飼料生產(chǎn)過程中，往往采用皮帶秤計(jì)量飼料的給量，其工作原理如圖 31所示。一類是以自動(dòng)化儀表為執(zhí)行結(jié)構(gòu)，對生產(chǎn)過程中一些變化的物理量進(jìn)行自動(dòng)控制，使單機(jī)設(shè)備某一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)處于最佳工作狀態(tài)，屬于儀表自動(dòng)化的范疇。根據(jù)實(shí)際情況，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用總線型，通信速率為 9600bps。下位機(jī)以小型 PLC 為核心，通過現(xiàn)場總線連接現(xiàn)場儀器儀表、控制計(jì)算機(jī)、變頻器等智能程度較高、處理速度快的設(shè)備對被控對象進(jìn)行監(jiān)測和控制。通過對飼料生產(chǎn)現(xiàn)場情況、被控對象的 I/0 點(diǎn)數(shù)以及工藝要求、掃 描速度、自診斷功能等方面統(tǒng)計(jì)結(jié)果的分析，綜合考慮系統(tǒng)開發(fā)的經(jīng)濟(jì)性以及技術(shù)成熟度、開發(fā)周期等要素，本系統(tǒng)選用模塊式結(jié)構(gòu)的西門子公司生產(chǎn)的S7200 系列的中型可編程控制器就能夠很好的勝任自動(dòng)化生產(chǎn)配料系統(tǒng)開發(fā)要求。 圖 2— 4 飼料生產(chǎn)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 其中遠(yuǎn)程控制計(jì)算機(jī)用來控制工業(yè)現(xiàn)場的生產(chǎn)監(jiān)控以及管理，為車間級管理及公司級管理層提供接口，包括對各種原料、配方、生產(chǎn)時(shí)間等進(jìn)行預(yù)置和設(shè)定，同時(shí)能夠?qū)︼暳仙a(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理及存儲。一般的原則是 :對 于大部分中小型控制系統(tǒng)來說，其控制的輸入輸出工 I/O點(diǎn)數(shù)較少， PLC 處理性能較低，所編寫的控制程序較簡單，因而多采用一次性輸入輸出的方式，該方式在降低響應(yīng)速度的同時(shí)能夠提高系統(tǒng)的抗干擾性，因而適合工作環(huán)境干擾加大的場合。然后 PLC 對程序按順序進(jìn)行掃描執(zhí)行。然后重新返回第一條指令，開始下一輪的工作。五是可再次使用并且能帶來附加價(jià)值等，從中可得到更大的回報(bào)。一是因?yàn)樗捏w積小、所占空間小，輔助配套的設(shè)施投入少 。 (2)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試工作量小，維護(hù)方便 PLC 的梯形圖程序一般采用順序控制法，梯形圖語言的圖形符號與表達(dá)方式和繼電器電路圖十分接近，避免了生產(chǎn)一線的技術(shù)工人學(xué)習(xí)匯編語言，使得可編程邏輯控制器實(shí)現(xiàn)方法更為簡單，容易被初學(xué)者掌握。此外，很多 PLC 廠家擁有與之相應(yīng)的組態(tài)軟件及開發(fā)平臺，軟硬件的有效結(jié)合，一定程度上大大提高了系統(tǒng)的性能。 圖 2— 2 PLC控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖 PLC 的特點(diǎn) PLC 具有高可靠性、容易掌握、體積小、價(jià)格便宜等特點(diǎn)，新一代的 PLC還具有 PID 調(diào) 節(jié)功能，其應(yīng)用己經(jīng)從開關(guān)量控制擴(kuò)大到模擬量控制領(lǐng)域，己成功地應(yīng)用于航天、 冶 金、輕工等行業(yè)。 PLC 簡介 可編程控制器 (Programmable Logic controller，簡稱 PLC)，是以微處理器作為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)而開發(fā)的新一代工業(yè)控制器。系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)定值來檢測是否到達(dá)規(guī)定的誤差量，如果沒有到達(dá)規(guī)定的誤差量，繼續(xù)點(diǎn)動(dòng)下料。當(dāng)給料量出現(xiàn)增大時(shí)，需要降低電機(jī)轉(zhuǎn)速，反之，則提高電機(jī)轉(zhuǎn)速，加快放料量，從而保證飼料生產(chǎn)配料量按照合理比例進(jìn)行配制。典型的配料控制系統(tǒng)在一些比較簡單的稱重配料系統(tǒng)中，也可以采用工業(yè)計(jì)算機(jī) (IPC)加數(shù)據(jù)采集板卡的形式進(jìn)行配料的控制。采用減量法稱量可以直接將傳感器安裝 在料倉上，通過傳感器檢測料倉中物料總重量減少的參數(shù)值計(jì)算飼料生產(chǎn)的實(shí)際配料量，但該方法稱量精度較低，因而在 實(shí)際的配料控制過程中較少采用。 采用進(jìn)料式方法進(jìn)行物料稱量時(shí)，需要注意給料落差的計(jì)算，即當(dāng)給料設(shè)備停止給料后，部分物料尚未進(jìn)入攪拌倉的余料。根據(jù)飼料生產(chǎn)工藝要求，常用稱量方式有進(jìn)料式稱量和卸料式稱量 2 種，具有單斗單料、單斗多料、 多斗多料 等多種工作模式。飼料所需混料由旋轉(zhuǎn)的螺旋葉片在螺旋管體內(nèi)連續(xù)推進(jìn)送料，在重力作用下進(jìn)入攪拌器，使得系統(tǒng)機(jī)械振動(dòng)較小，能夠保持?jǐn)嚢鑲}運(yùn)行平穩(wěn)，并且對稱量的干擾相對較小，能夠很好的避免飼料攪拌過程中飼料原材料分層或者攪拌不均的缺陷。其中應(yīng)用較為廣泛的分別是電磁振動(dòng)給料機(jī)和螺旋給料機(jī)。 控制系統(tǒng)：飼料生產(chǎn)控制系統(tǒng)由稱量儀表、可編程控制器及其它控制元件組成。 給料部分：給料部分是從原料倉（或儲罐）向稱重設(shè)備中加料的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)根據(jù)設(shè)定好的序號控制原料倉（用于儲存各種飼料生產(chǎn)所需原料，如棉柏、豆柏、魚粉等）全速下料。本章還從系統(tǒng)數(shù)字濾波技術(shù)于 PID調(diào)節(jié)算法角度，研究了數(shù)字濾波 器及 PID 控制算法的設(shè)計(jì)方法和過程。給出了主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排。 在總體上，我國在飼料加工控制系統(tǒng)上存在技術(shù)不夠先進(jìn)、企業(yè)平均規(guī)模小、綜合生產(chǎn)水平低等問題。 隨著 21世紀(jì)飼料加工新技術(shù)的出現(xiàn)，特別是現(xiàn)場總線和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，飼料工業(yè)的自動(dòng)化控制水平也在相應(yīng)提高。 第三階段，隨著大規(guī)模集成芯片技術(shù)的成熟，單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。但是，飼料廠的配套自動(dòng)控制系統(tǒng)和高精度配料控 制系統(tǒng)還相對滯后，因此實(shí)現(xiàn)安全可靠的自動(dòng)控制系統(tǒng)和高精度配料系統(tǒng)就顯得十分的迫切和必要。它以微處理器為核心，有機(jī)的將微處計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化控制技術(shù)及通信技術(shù)融為一體。本論文正是在這樣一個(gè)大的背景條件下產(chǎn)生的 。我國的飼料工業(yè)從改革開放開始起步，經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)完成了從家庭手工作坊式的生產(chǎn)到世界第二大飼料生產(chǎn)大國的飛躍，已經(jīng)發(fā)展成為我國國民經(jīng)濟(jì)的當(dāng)中的支柱產(chǎn)業(yè)之一。系統(tǒng)現(xiàn)場控制部分采用了 PLC 來控制生產(chǎn)過程，通過PLC來采集生產(chǎn)信息，通過 PLC 開關(guān)量輸入采集生產(chǎn)線的狀態(tài)及報(bào)警信息，并通過 PLC 開關(guān)量輸出實(shí)現(xiàn)對 艙門 開關(guān)的控制。 PLC 自問世以來，經(jīng)過多年的發(fā)展，早已取代繼電器控制系統(tǒng)在工控行業(yè)的絕對統(tǒng)治地位，在全世界發(fā)達(dá)國家中已經(jīng)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)推動(dòng)作用。與此同時(shí)，工業(yè)經(jīng)濟(jì)在大踏步的前進(jìn)后，越來越需要提升生產(chǎn)效率，而生產(chǎn)系統(tǒng)的智能化、自動(dòng)化程度起著決定性的作用。 本文依據(jù)飼料生產(chǎn)系配料系統(tǒng)的工藝流程介紹了飼料生產(chǎn)配料系統(tǒng) 控制過程，詳細(xì)講述了 PLC 的選型及 PLC 飼料生產(chǎn)系統(tǒng)變頻控制中的硬件設(shè)置、參數(shù)設(shè)定和軟件設(shè)計(jì)過程。 關(guān)鍵詞：飼料生產(chǎn)； PLC；工藝流程； 第 1 章 緒論 來源、目的和意義 論文研究的來源 作為一個(gè)農(nóng)業(yè)大國 ，畜牧業(yè)養(yǎng)殖在我國具有十分重要的基礎(chǔ)地位，而飼料工業(yè)又是為畜牧養(yǎng)殖業(yè)提供原材料供給的基礎(chǔ)。飼料生產(chǎn)企業(yè)如何應(yīng)對挑戰(zhàn)，在激烈的市場競爭中擴(kuò)大產(chǎn)品產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，這是擺在飼料生產(chǎn)企業(yè)面前的一個(gè)非常嚴(yán)峻的課題。 PLC 是一種新型的具有極高可能性的通用工業(yè)自動(dòng)化控制裝置。我國飼料工業(yè)開始于 70年代中后期，經(jīng)過短短二十多年的發(fā)展，從無到有，從小到大，走過了許多發(fā)達(dá)國家數(shù)十年才走完的歷程，飼料工業(yè)已成為我國工業(yè)體系中重要的支柱產(chǎn)業(yè)之一，我國已躍居為世界第二大飼料生產(chǎn)國。 第二階段，繼電器手動(dòng)控制在很大程度上降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，但是大量的中間繼電器和時(shí)間繼電器組成的電控系統(tǒng)非常復(fù)雜，可靠性極低，特別是在調(diào)試和改造時(shí)的難度很大。這種系統(tǒng) 大多采用集中控制方式，計(jì)算機(jī)除具有工藝流程控制、工況實(shí)時(shí)顯示、提供數(shù)據(jù)存儲、報(bào)表打印等功能外，還要完成對各對象的直接控制和數(shù)據(jù)采集任 。通過對人員管理系統(tǒng)、財(cái)務(wù)核算系統(tǒng)、原料接收 系統(tǒng)、成品發(fā)放系統(tǒng)和生產(chǎn)加工系統(tǒng)共 5個(gè)子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的管理，全部掌控整個(gè)飼料廠營運(yùn) 。通過論述飼料生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)相關(guān)概念及 PLC 在 國內(nèi)外發(fā)展趨勢，對飼料生產(chǎn)線自動(dòng)化控制系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了簡單的比較分析。 第 4章：本章主要完成闡述飼料生產(chǎn)自動(dòng)化配料系統(tǒng)部分的軟件解決方案及其實(shí)現(xiàn)，并對系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了詳細(xì)的研究。目前我國大部分飼料生產(chǎn)過程控制系 統(tǒng)業(yè)務(wù)流程主要包括如下幾個(gè)核心部分：給料