【導(dǎo)讀】于PLC的生產(chǎn)控制系統(tǒng)。與此同時，工業(yè)經(jīng)濟在大踏步的前進(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、自動化程度起著決定性的作用。地位，在全世界發(fā)達(dá)國家中已經(jīng)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟推動作用。質(zhì)量對整個產(chǎn)品的質(zhì)量舉足輕重。自動配料控制過程是一個多輸入、多輸出系。設(shè)定和軟件設(shè)計過程。系統(tǒng)現(xiàn)場控制部分采用了PLC來控制生產(chǎn)過程，通過。通過PLC開關(guān)量輸出實現(xiàn)對艙門開關(guān)的控制。主料與輔料按一定比例配合，由皮帶稱完成對皮帶輸送的物料計量。承擔(dān)對輸送設(shè)備進(jìn)行實時控制，并完成對系統(tǒng)故障檢測、顯示及報警。飼料生產(chǎn)大國的飛躍，已經(jīng)發(fā)展成為我國國民經(jīng)濟的當(dāng)中的支柱產(chǎn)業(yè)之一。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的需求。生產(chǎn)，保證質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本的同時提高管理水平，使生產(chǎn)長期穩(wěn)定的運行，PLC是一種新型的具有極高可能性的通用工業(yè)自動化控制裝置。通過論述飼料生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)相關(guān)概念及PLC在國。給出了主要研究內(nèi)容和章節(jié)安排。

　　

【正文】 備輸入狀態(tài)檢測程序塊 中間繼電器 MOM4 構(gòu)成一個故障檢 測 記憶回路，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān) SB 置于手動位置， ,輸入信號“ 1”或 自動空氣開關(guān)斷開，輸入信號為 “ 0”， 其對應(yīng)的常閉接點狀態(tài)不變。電流通過常閉接點 M502 或 M502，使 M10 線圈得電并自保。其梯形程序控制圖 ， 如圖 43所示。 圖 43 設(shè)備輸入狀態(tài)檢測程序塊 設(shè)備啟動后，交流接觸器 KM輸入信號為“ 1，其對應(yīng)接點 M500 由常閉變?yōu)槌ｉ_，即使在 TO 接點閉合的情況下，電流也不會超過 M500 和 TO，使 MO得電，表示設(shè)備運行正常。一旦由于某種原因是 KM 輸入信號為“ 0，其對應(yīng)的接點 M500 恢復(fù)為常閉狀態(tài)，在 TO接點仍閉合的情況下，電流便會從 M500 和 TO使 MO 線圈得電并自保。 MO得電，即有故障發(fā)生，用其接點狀態(tài)去聯(lián)鎖有關(guān)的控制及報警回路。其余回路依次類推，當(dāng)故障復(fù)位信號 M4 由常閉變?yōu)閿嚅_時MOM4 全部復(fù)位。 主流程設(shè)備控制程序塊 M13 為流程啟動信號， T10 為風(fēng)網(wǎng)全部啟動完畢信號， Y1~Y4 為輸出信號，700~M704 為設(shè)備非聯(lián)鎖單機控制信號， T0~T4 為啟動及檢測延時信號，T11~T14 為停車延時信號， M10 為流程停車信號。其梯形程序控制圖如圖 44所示。 當(dāng)流程啟動時，風(fēng)網(wǎng)設(shè)備啟動完畢后， M T10 節(jié)點閉合，電流通過 M1 TM0、 T11 使 Y0 得電并自保，發(fā)出輸出信號，啟動電機 1。同時 T0 常開節(jié)點閉合，檢測輸入回路。若有故障 M0 常閉接點斷開， M0 失電，切斷輸出信號； 如無故障，則通過 M1 T0、 M T12 回路使 Y1 得電并自保，發(fā)出輸出信號啟動電機 2，同時 T1 計時，經(jīng)過延時 T1 常開節(jié)點閉合檢測輸入回路，若有故障 M1 常閉接點斷開， Y1 失電切斷輸出信號；若無故障，則啟動 M3，依此類推知道 5啟動完畢。 圖 44 流程設(shè)備控制程序塊 停車時， M10 常閉接點斷開，首先切斷 Y4 停 M5，并通過 Y Y M10 回路使 T14 得電，記過延時其常閉接點斷開，切斷 Y停 M4。依此類推直到 1 逐臺全部停車。 在運行過程中，若 M3發(fā)生故障， M2常閉觸點斷開，Y T2 失電，由于 T2常開接點斷開，使得 Y T3 失電， T3常開接點斷開，又使得 Y T4 失電， 5同時停車。故障發(fā)生， M10 常開接點閉合，通過Y Y M10 使 T12 得電，經(jīng)過延 時 T12 常閉接點斷開使 Y1 失電，停 M2， 經(jīng)過 Y0、 Y M0 又使 T11 得電，經(jīng)過延時 T11 常閉接點斷開使 Y0 失電，停1。 數(shù)字濾波與 PID 控制設(shè)計 數(shù)字濾波器 數(shù)字濾波器是一個離散時間系統(tǒng)，主要由數(shù)字乘法器、加法器和延時單元組成的一種算法或裝置，能夠按預(yù)定的 算法，將輸入離散時間信號轉(zhuǎn)換為所要求的輸出離散時間信號，其核心是數(shù)字信號處理技術(shù)。數(shù)字濾波有低通、高通、帶通、帶阻以及全通等類型。目前應(yīng)用最廣的是線性、時不變數(shù)字濾波器、以及FIR 濾波器。 數(shù)字濾波器最通用的設(shè)計方法則是借助模擬濾波器，而關(guān)于模擬濾波器的相關(guān)設(shè)計理論較多，有完整的設(shè)計公式和圖表可查詢，例如巴特沃思、契比雪夫等，而且有多種具有性能優(yōu)良的典型模擬濾波器可供選用，設(shè)計工作量較小。首先按照一定的規(guī)則將數(shù)字濾波器指令轉(zhuǎn)換為模擬低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)，然后通過濾波器變換而得到數(shù)字域的低通濾波器，最后通過頻 帶變換而成為其他選頻濾波器。按照這種思路進(jìn)行設(shè)計，具體步驟如下：首先按規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計出模擬濾波器的傳輸函數(shù) Ha(S)，再按一定的轉(zhuǎn)換關(guān)系將 Ha(S)轉(zhuǎn)換為數(shù)字濾波器 H(z)。其設(shè)計流程圖見圖 45所示： 圖 45 數(shù)字濾波器設(shè)計流程圖 根據(jù)圖 45中的設(shè)計過程及思路，數(shù)字高通、帶通等濾波器的設(shè)計可以根據(jù)圖45流程圖中的設(shè)計思路進(jìn)行。本文以設(shè)計高通濾波器為例，在本設(shè)計中，用沖擊函數(shù)作為系統(tǒng)激勵信號，首先根據(jù)技術(shù)指標(biāo)設(shè)計歸一化低通 G(p)，采用Butterworth 濾波器。巴特沃思濾波器的特點是同頻帶內(nèi)的頻率響應(yīng)曲線最為平坦。假設(shè)濾波器的階數(shù) N=3 得到 ： 低通到高通 進(jìn)行頻率變換求出模擬高通 H（ s）： 公式 (42)Ω π (fp 為截止頻率 )。 用雙線性變換法將高通模擬濾波器 H(s)轉(zhuǎn)換成高通數(shù)字濾波器 H(z): 公式 (43)中 c=2/T. 在巴特沃斯低通濾波器的設(shè)計過程中，隨著數(shù)字頻率逐步增大，系統(tǒng)幅度將快速下降。在濾波器設(shè)計階數(shù)較大的情況下，系統(tǒng)幅值衰減也更厲害。但由于雙線性變換法具有頻率壓縮作用，數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)限制在 0到 л 之間，不存在混疊作用。 本程序中使用到了定時器 Timer 完成原始輸入信號（疊加信號）的產(chǎn)生以及濾波器的實時濾波功能。信號的顯示則通過 Chart1 的 函數(shù)來實現(xiàn)，并且通過坐標(biāo)平移使原始輸入信號與濾波后信號錯開形成對比。 系統(tǒng)對輸入信號進(jìn)行處理時需要若干參數(shù)，這些參數(shù)在進(jìn)行量化時，其量化誤差必然影響到數(shù)字濾波器的頻率設(shè)計。在實際的數(shù)字濾波器設(shè)計中，數(shù)字頻率采用標(biāo)準(zhǔn)化頻率，標(biāo)準(zhǔn)化頻率 1對應(yīng)的數(shù)字頻率為 л 。至于低通、帶通等其它類型的數(shù)字濾波器設(shè)計過程和方法與上述類似，本文不再贅述 。 PID 控制設(shè)計 在計算機控制系統(tǒng)中，使用比較普遍的也是 PID 控制規(guī)律，此時，數(shù)字調(diào)節(jié)器的輸出與輸入之間的關(guān)系是 : 下面以 PID 控制為例，討論控制參數(shù)，即比例系數(shù) Kp，積分時間常數(shù) T和微分 時間常數(shù) 對系統(tǒng)性能的影響，設(shè)反饋控制系統(tǒng)如圖 46 所示。 圖 46 負(fù)反饋控制系統(tǒng)方框圖 在本次系統(tǒng)設(shè)計中，當(dāng)原料從原料倉往配料倉注入時，怎么才能夠使下料重量按照系統(tǒng)設(shè)計的重量完成，直接關(guān)系到本次飼料生產(chǎn)過程的成敗。影響動態(tài)稱重精度的主要因素較多，除了電子皮帶秤自身質(zhì)量及安裝位置外，也取決于飼料生產(chǎn)的內(nèi)外環(huán)境，如不同飼料配料成份比重、電機開倉位置導(dǎo)致的落差以及流量速度。為了改進(jìn)飼料稱重精度，本文選用雙速變徑變距螺旋加料機，采用“先快后慢，微調(diào)點動“的控制模式進(jìn)行飼料進(jìn)給，采 用 PID控制策略，通過編寫全動態(tài)控制加 料的快慢、速加料和點動下料的軟件模塊 。以及為消除空中落料對稱量精度的影響，圖 47是系統(tǒng)下料過程中的 PID控制圖。 圖 47下料 PID控制方框圖 其中，被控量下料值的處理過程如圖 48所示。當(dāng) PVPH(上限值 )時，則上限報警狀態(tài) (PHA)為“ 1” 。當(dāng) PVPL(下限值 )時，則下限報警狀態(tài) ((PLA)為“ 0” 當(dāng)達(dá)到 報警時 ,PLC 同時會打開報警開關(guān)。 圖 48 下料值處理 偏差處理過程如圖 49所示，其中，計算偏差一一根據(jù)正 /反作用方式 ((D/R)計算偏差 DV。偏差報警一一偏差過大時報警 DLA 為“ 1。輸入補償一一根據(jù)輸入補償方式 ICM 的四種狀態(tài)，決定偏差輸出 CDV。非線性特性一一采用非線性控制方式進(jìn)行參數(shù)調(diào)節(jié)。 圖 49 偏差處理過程 PLC 數(shù)據(jù)采集 本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集主要有：配料倉電子稱的數(shù)字信號采集以及 PLC 數(shù)據(jù)采集。生產(chǎn)現(xiàn)場控制計算機將數(shù)據(jù)流合并后存儲、拆包顯示，并通過網(wǎng)絡(luò)將合并后的數(shù)據(jù)幀傳輸給遠(yuǎn)程控制計算機。數(shù)據(jù)采集模塊示意圖如圖 410 所示。 圖 410 數(shù)據(jù)采集模塊示意圖 生產(chǎn)現(xiàn)場控制計算機經(jīng) RS485 通訊標(biāo)準(zhǔn)與 PLC 通訊，實現(xiàn)各個艙門的開關(guān)控制。在本系統(tǒng)中，現(xiàn)場計算機通過 RS485 協(xié)議與 PLC 控制器連接進(jìn)行串口通信，波特率為 9600 bit/s，數(shù)據(jù)位為 7位，起始位為 1 位，停止位為 2位，校驗方式為偶校驗。現(xiàn)場計算機通過寫命令形式，通過串口發(fā)送指令給 PLC，通過讀串口獲取返回信息。傳送命令為： （ 1）讀內(nèi)存字： @00RD+內(nèi)存地址（如 0800） +需要讀取的字?jǐn)?shù)+?+FCS+’*’+ 回車（ 13H）。正確返回為 @00RD00+字節(jié)內(nèi) 容，命令中的 FCS 是PLC的幀校驗序列。 （ 2）寫內(nèi)存字： @00WD+內(nèi)存地址（如 0700） +寫入字的內(nèi)容 +FCS+’*’+回車（ 13H），正確返回為 @00RD00+... 命令中的 FCS 是三菱 PLC 的幀校驗序列。 （ 3） PLC 自測試： @00TS+寫入字的內(nèi)容；正確返回為 @00TS+寫入字的內(nèi)容。PLC工作狀態(tài)有以下幾種， PLC 數(shù)據(jù)采集定時器流程圖如圖 411 所示。 圖 411 PLC數(shù)據(jù)采集定時器流程圖 在飼料生產(chǎn)遠(yuǎn)程控制過程中，為了達(dá)到同步控制的目的，在原料倉下料的過程中，生產(chǎn)現(xiàn)場控制計算機需 要不停地與 PLC 交換數(shù)據(jù)。生產(chǎn)現(xiàn)場控制計算機一方面要實時采集 PLC 內(nèi)存數(shù)據(jù)，另一方面要發(fā)送控制指令給 PLC。下面的函數(shù)是將字符串轉(zhuǎn)變成為 PLC 通信格式的字符串的函數(shù) . 第 5 章 全文總結(jié) 飼料加工廠自控系統(tǒng)的實現(xiàn)涉及現(xiàn)場總線技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等。 本文 就實現(xiàn)飼料加工自控系統(tǒng)的自動化關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的分析研究。 本文通過對國內(nèi)某飼料企業(yè)的現(xiàn)狀分析，對目前存在的主要問題提出了建設(shè)性的意見，在原有飼料生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)與完善，以 PLC 為核心，利用 PLC 的強大的控制功能，實現(xiàn)了對飼料生產(chǎn)全部過程的控制。并對飼料生產(chǎn)監(jiān)控與管理系統(tǒng)進(jìn)行了研究，根據(jù)我國現(xiàn)有飼料企業(yè)的實際情況提出了監(jiān)控管理系統(tǒng)應(yīng)該達(dá)到的要求和應(yīng)具有的特征，設(shè)計了一套基于 PLC的飼料生產(chǎn)線局域網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)控制穩(wěn)定可靠，具有功能齊全、成本低廉、效率較高、可擴展性和開發(fā)性強、工程實用等優(yōu)點。本系統(tǒng)不僅可用于飼料廠的技術(shù)改造，而且可推廣到食 品加工、醫(yī)藥、建筑材料等行業(yè)，均可以達(dá)到較好的控制效果。 因為時間、精力和筆者知識所限，本文的研究成果不免存在一定的缺陷和不足，如對許多比較專業(yè)的問題還研究得不夠深入，主要停留在對系統(tǒng)的集成和一些主要問題的研究上，還有很多方面不夠完善，需要不斷予以探討。筆者在系統(tǒng)設(shè)計和實現(xiàn)的一系列過程中獲得了一些啟發(fā)和感悟，本文研究開發(fā)的飼料生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)還可以從以下幾方面進(jìn)行深入研究 : (1)對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使其可以與多種工業(yè)總線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)兼容?？梢詷?gòu)建 Web 服務(wù)器，將結(jié)構(gòu)提升為 C/S 和 B/S 的混合結(jié)構(gòu)，提供用戶的網(wǎng) 上瀏覽和網(wǎng)上操作功能，擴展系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。 (2)在傳統(tǒng)飼料生產(chǎn)中，生產(chǎn)員工憑著歷史經(jīng)驗和個人主觀認(rèn)識，來進(jìn)行粉碎、制粒的調(diào)速和調(diào)質(zhì)，深知這種調(diào)速和調(diào)質(zhì)精度不穩(wěn)定，所受限制因素很多。比如，供電、供氣、物況、環(huán)境及操作者狀態(tài)等。如果將這種涉及到大量模糊信息和模糊因素的處理問題應(yīng)用模糊控制技術(shù)來控制的話，這種調(diào)速和調(diào)質(zhì)精度不穩(wěn)定的問題將會得到有效的解決。 致謝 通過這一段時間的努力，我的畢業(yè)論文《雞飼料的生產(chǎn)工藝流程》 終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。在大學(xué)階段，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，這除了自身的努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的 。 這在這次的畢業(yè)論文設(shè)計中，我充分運用了在學(xué)校學(xué)到的知識和技能，也算是我最后一次做學(xué)校的作業(yè)了。在此，我特別要感謝我的導(dǎo)師 宋守云 老師，從論文的選題、文獻(xiàn)的采集、框架的設(shè)計、結(jié)構(gòu)的布局到最終的論文定稿，從內(nèi)容到格式，從標(biāo)題到標(biāo)點，她都費盡心血，沒有 宋 老師的辛勤栽培、孜孜教誨，就沒有我論文的順利完成 。 同時還要感謝自動化 123 班的每位同學(xué)，與他們的交流使我受益頗多。 特別要感謝李帥、華帥、韓中華等同學(xué)， 因為 你們的支持使我在最短的時間完成這篇論文。 最后要感謝我的家人以及我的朋友們對我的理解、支持、鼓勵和幫助，正是因為有了他們，我所做的一切才更有意義 。也正是因為有了他們，我才有了追求進(jìn)步的勇氣和信心。 三年的大學(xué)生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號，而于我的人生卻只是一個逗號，我將面對又一次征程的開始。時間的倉促及自身專業(yè)水平的不足，整篇論文肯定存在尚未發(fā)現(xiàn)的缺點和錯誤。懇請閱讀此篇論文的老師、同學(xué)，多予指正，不勝感 激 !