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配料工序是飼料生產(chǎn)過程中非常重要的環(huán)節(jié)，其配料精度直接影響著飼料產(chǎn)品的質(zhì)量。國內(nèi)飼料廠前期投入使用的微機配料系統(tǒng)大部分是國外引進的。隨著我國電腦工業(yè)的發(fā)展，微機配料系統(tǒng)已逐步國產(chǎn)化，我國許多科研、生產(chǎn)單位都投入到開發(fā)生產(chǎn)的行列。配料系統(tǒng)普遍存在的問題是：配料精度低，機電控制部分的可靠性差，缺少數(shù)據(jù)庫管理生產(chǎn)以及對生產(chǎn)過程的實時動態(tài)監(jiān)視。配料精度低的主要原因是電子秤系統(tǒng)的動態(tài)性范圍小，而可靠性差主要是中間繼電器和微機控制系統(tǒng)的可靠性低所致。
PLC是微型計算機技術(shù)與繼電器常規(guī)控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是一種以微處理器為核心作為數(shù)字控制的專用工業(yè)控制機。PLC在現(xiàn)代工業(yè)自動化控制中是最值得重視的先進控制技術(shù),是改造傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備最理想的優(yōu)選智能化控制器,現(xiàn)已成為現(xiàn)代工業(yè)控制的三大技術(shù)支柱。
針對實際問題，我們采用FX2N型可編程程序控制器來代替中間繼電器和過程控制的微型機，設(shè)計開發(fā)了配料控制系統(tǒng)，并已成功地應(yīng)用于實踐。為了實現(xiàn)生產(chǎn)過程的動態(tài)監(jiān)視，使用微機系統(tǒng)機與FX2N通令，在彩色屏幕上顯示出動態(tài)生產(chǎn)和數(shù)據(jù)。經(jīng)實際運行，該系統(tǒng)技術(shù)性能優(yōu)良，運行穩(wěn)定可靠，操作直觀方便，對配料控制取得成功。
1 配料控制系統(tǒng)的組成與功能
1.1配料控制系統(tǒng)組成
根據(jù)配料工藝控制要求與特點，我們采用了日本某公司FX2N-64MR型PLC。FX2N PLC有小型化、高速度、高性能等特點，是FX系列中最高檔次的超小型程序裝置。FX2N可編程控制器指令豐富，可以接各種輸出、輸入擴充設(shè)備，有豐富的特殊擴展設(shè)備，其中的模擬輸入設(shè)備和通信設(shè)備是系統(tǒng)所必需的，能夠方便地聯(lián)網(wǎng)通信。
1.2 控制系統(tǒng)的功能
1.2.1 對每臺配料秤的原料重量進行檢測，喂料器采用螺旋式，PLC通過相應(yīng)的控制軟件，根據(jù)所編排的進料次序控制各物料所對應(yīng)喂料器電機的啟停。配料量的大小由配方計算決定。
1.2.2 上位計算機可以動態(tài)顯示每臺配料秤的重量信號，并具有各喂料器所對應(yīng)電機開關(guān)狀態(tài)顯示。同時上位機完成配方管理、報表顯示、查詢、打印等功能。
1.2.3 根據(jù)工藝要求設(shè)有操作員、工藝操作員及總工程師三級密碼，并對各工藝參數(shù)進行保存及報表處理。保證了系統(tǒng)安全，強化了生產(chǎn)管理，為經(jīng)濟責(zé)任制的考核提供了依據(jù)。
2 硬件設(shè)置
選用重量傳感器分別檢測兩臺配料秤的重量信號，并將該模擬信號傳給稱重顯示控制儀以顯示出來。PLC通過接收稱重顯示控制儀輸出的BCD碼，從而得到原料的重量信號。開關(guān)量輸入信號時，為防止進入PLC的數(shù)字量信號由于干擾而使控制系統(tǒng)誤操作，在軟件制作中加入了抗干擾措施，以增加系統(tǒng)可靠性。選用繼電器輸出模塊，對電流較大的負(fù)載，外加繼電器進行放大、隔離，保證主機PLC安全工作，使用PLC中CPU上的RS-232口與上位機進行通訊。
3 系統(tǒng)的軟件實施
配料是飼料生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，其配料精度直接影響著飼料產(chǎn)品的質(zhì)量，由于落差、進料沖擊、工藝參數(shù)、物料性質(zhì)等因素的變化，使配料系統(tǒng)的模型具有非線性和時變性。我們從整體考慮，采用模糊預(yù)測PID控制方式，按照設(shè)定的工藝配方進行監(jiān)測控制。
為了使 PLC完成配料控制的功能，PLC需要具有重量信號輸入、重量信號處理、處理結(jié)果輸出等功能。下面就介紹一下PLC程序是如何完成這些功能的。
3.1 兩臺配料秤的重量信號分別經(jīng)稱重顯示控制儀和A/D轉(zhuǎn)換后進入PLC。稱重顯示儀輸出的是并行BCD碼，經(jīng)過程序轉(zhuǎn)換成二進制碼，存儲在PLC的數(shù)據(jù)寄存器中。
3.2 根據(jù)配料工藝的要求，所有原料的加料過程都包含點動過程，以保證配料的精度。配料系統(tǒng)的操作人員輸入原料配方，配方包括了各種原料的給料量、提前量和精度，它們與配料過程的關(guān)系是：當(dāng)原料重量<（給料量-提前量）時，加料。加料停止后，PLC將原料重量與給料量比較，在允差范圍內(nèi)為合格。于允差下限，應(yīng)進行點動加料，大于允差上限為超差。
3.3 由于配料系統(tǒng)采用的是累加秤，即由一臺秤按先后順序加入幾種原料，這樣除第一種原料外，得到的重量都是幾種原料的總和。在PLC程序中需將幾種原料的重量分開，得到每一種原料的重量，程序是這樣處理的：在每種原料稱量時，記下此時的重量，稱量時用總重量減去先前記下的重量，得到的就是此種原料的實際重量。
3.4 秤體上粘附的原料使配料產(chǎn)生偏差，需要進行去皮處理。去皮的方法與上述方法相似，即按下“去皮”鍵時，PLC記下此時的重量，此重量即為基準(zhǔn)零點。在稱量時用總重量減去基準(zhǔn)零點值，得到的就是原料的準(zhǔn)確重量。
3.5 加料停止后，螺旋喂料器到秤斗之間還滯留一部分原料要落入秤斗中，為了使配料精度達到要求，在程序中需考慮這一重量，程序中用“提前量”代表這個值，當(dāng)原料重量達到(給料量-提前量)時停止加料，由滯留在空中的原料補充提前量差值，從而達到精度要求。
3.6 考慮到有可能因突然停電造成配料停止，為了不使已配好的原料浪費，已配好的原料的重量需要具有停電保護功能。在程序中，我們把這些重量信號存在可斷電保持的數(shù)據(jù)寄存器中。
4 結(jié)束語
本系統(tǒng)是為某飼料廠設(shè)計的項目，完全符合生產(chǎn)控制求。實踐證明利用PLC進行配料，既保證了設(shè)備的安全運行，也為企業(yè)節(jié)省了投資，系統(tǒng)投運一年多來，運行平穩(wěn)安全可靠，取得了良好的經(jīng)濟效益。

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