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可編程序控制器（PLC）是近年來發(fā)展極快并廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)的一種工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，是微機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)繼電器接觸控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物 ,克服了繼電器接觸控制系統(tǒng)中的機(jī)械觸點(diǎn)的接線復(fù)雜、可靠性低、功耗高、通用性和靈活性差的缺點(diǎn)，充分利用了微機(jī)處理器的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)又兼顧現(xiàn)場(chǎng)電氣操作維修人員的技能與習(xí)慣，特別是程序的編制不需要專門的計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言知識(shí)，而是采用了一套以繼電器梯形圖為基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單指令形式，使程序編制形象直觀、方便易學(xué)、調(diào)試和查錯(cuò)也很方便、價(jià)格適中、被譽(yù)為“面向現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)人員” 的工業(yè)控制機(jī)。

１ PLC 為中心的飼料生產(chǎn)自動(dòng)化過程控制原理

飼料生產(chǎn)過程一般包括原料的接收與清理、粉碎、配料、混合、制粒、成品打包入庫(kù)及除塵與消防等系統(tǒng)。每一個(gè)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，飼料生產(chǎn)的自動(dòng)化包括整個(gè)工廠的自動(dòng)控制與各工段的自動(dòng)控制以及單機(jī)設(shè)備的自動(dòng)控制。一般采用集散控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)及智能儀表、 強(qiáng)電控制柜構(gòu)成。其中 PLC 負(fù)責(zé)控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行并獲取其運(yùn)行狀態(tài)及故障信息，傳感系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)信息數(shù)據(jù)，計(jì)算機(jī)利用網(wǎng)絡(luò)通訊獲取數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存管理，動(dòng)態(tài)顯示工藝流程、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、報(bào)警信息，并生成各類生產(chǎn)報(bào)表。其核心控制部件 PLC，采用模塊化的編程思想，分離各子系統(tǒng)與相對(duì)獨(dú)立的內(nèi)部功能，并結(jié)合系統(tǒng)與設(shè)備間相互的制約條件，將各功能塊按照飼料生產(chǎn)系統(tǒng)的工藝流程貫穿在一起，形成整個(gè)系統(tǒng)的集散控制，并通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)行與生產(chǎn)主管間的遠(yuǎn)程監(jiān)控指揮系統(tǒng)。 
 

２ 各子系統(tǒng)的PLC自動(dòng)控制

2.1 輸送與作業(yè)設(shè)備間相互聯(lián)鎖關(guān)系的自動(dòng)控制

為了防止進(jìn)料及系統(tǒng)故障過程中流程堵塞 , 消除加工流程中的余料，保障整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作，需要制定設(shè)備間的啟動(dòng)、關(guān)閉及故障時(shí)的制約關(guān)系，并編程輸入到 PLC 中。也就是逐一按間隔順延啟動(dòng)各設(shè)備，通常是按物料逆流方向，最后出料的設(shè)備最先啟動(dòng)，而最先進(jìn)料的設(shè)備最后啟動(dòng)。停機(jī)則剛好相反。

全系統(tǒng)及七個(gè)子系統(tǒng)均具有順延啟動(dòng)、順延停止、急停、啟動(dòng)失敗檢測(cè)、運(yùn)行故障檢測(cè)、報(bào)警、故障重啟動(dòng)和急停重啟動(dòng)加長(zhǎng)順延時(shí)間等功能。另外，飼料生產(chǎn)是一個(gè)多品種原料的處理過程，加工流程各種用途的倉(cāng)體很多，料位器提供料倉(cāng)上下料位信號(hào)，由 PLC 控制有關(guān)的輸料設(shè)備并發(fā)出相關(guān)指令信號(hào)。在生產(chǎn)過程中能及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障，采取相應(yīng)處理措施也是生產(chǎn)管理重要的一環(huán)，實(shí)時(shí)采集提升機(jī)失速信號(hào)，輸送絞龍等的憋堵信號(hào)、閘門的開關(guān)到位信號(hào)、大型電機(jī)的電流信號(hào)、重要軸承的溫度信號(hào)等，由 PLC 收集比較和處理，控制源頭作業(yè)機(jī)并發(fā)出聲光報(bào)警。

2.2 原料的接收與清理系統(tǒng)

飼料廠大宗原料輸入口及添加劑的投料口，一般距控制中心遠(yuǎn)。投什么料？何時(shí)投？投到哪個(gè)機(jī)位及與投料工的確認(rèn)， 是飼料生產(chǎn)出錯(cuò)最多的環(huán)節(jié)。以前一般采用對(duì)講機(jī)或人工口頭信息傳遞。通過 PLC，總控工在選定了原料的進(jìn)出料倉(cāng)之后，PLC 即時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)該生產(chǎn)線上的電機(jī)，計(jì)算機(jī)從配料倉(cāng)名表中讀出該入倉(cāng)料名，PLC 點(diǎn)亮放在投料口的料名牌，同時(shí)打鈴提醒工人投料，工人投料后按下回答鈕，計(jì)算機(jī)上即顯示“已投料” 。如果該進(jìn)料倉(cāng)高料位或其它設(shè)備報(bào)警，PLC 點(diǎn)亮放在投料口的停止投料燈，指示工人停止投料。當(dāng)控制室轉(zhuǎn)動(dòng)分配盤時(shí)，投料工人立即知道應(yīng)該如何配合，這樣就能有效地防止了錯(cuò)投、誤投。

飼料連續(xù)動(dòng)態(tài)稱重計(jì)量與在線流程中原料品種可識(shí)別性，實(shí)現(xiàn)在線原料數(shù)據(jù)的采集，能夠?qū)崿F(xiàn)各品種原料有效計(jì)量，使生產(chǎn)過程原料消耗考核細(xì)化成為可能。

2.3 粉碎系統(tǒng)的自動(dòng)化控制

粉碎機(jī)運(yùn)行狀況直接影響到整個(gè)飼料廠的生產(chǎn)能力及能源消耗。受物料濕度、特性、電壓等因素的影響，導(dǎo)致負(fù)荷不穩(wěn)定。要保持負(fù)荷在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定環(huán)境，需要對(duì)負(fù)荷進(jìn)行采樣、比較、控制。通過對(duì)進(jìn)料控制器調(diào)節(jié)粉碎機(jī)的進(jìn)料流量來修正偏離了設(shè)定值的值，保證粉碎過程基本質(zhì)量指標(biāo)的前提下，使粉碎機(jī)在滿負(fù)荷下運(yùn)行，達(dá)到節(jié)能高效的目的。另外，PLC 還要實(shí)時(shí)監(jiān)控粉碎機(jī)篩網(wǎng)漏料情況、吸風(fēng)機(jī)的負(fù)壓值、粉碎機(jī)的正反轉(zhuǎn)、降壓?jiǎn)?dòng)及行程開關(guān)值。

2.4 配料與混合系統(tǒng)的自動(dòng)化控制

配料是飼料生產(chǎn)的關(guān)鍵工序，其配料精度直接影響飼料產(chǎn)品的質(zhì)量。飼料自動(dòng)配料控制系統(tǒng)采用自動(dòng)控制和手動(dòng)輔助控制相結(jié)合的方式。先由上位計(jì)算機(jī)將原料配方數(shù)據(jù)傳到下位機(jī) PLC，配料秤的重量信號(hào)分別經(jīng)稱重顯示控制儀和 A/D 轉(zhuǎn)換后進(jìn)入PLC，由 PLC 控制各配料輸送絞龍快速、慢速與點(diǎn)動(dòng)工作，并對(duì)秤斗和混合機(jī)卸料門開關(guān)的進(jìn)行聯(lián)鎖控制，PLC 依照程序打開料門，原料進(jìn)入混合機(jī)進(jìn)行攪拌，達(dá)到預(yù)設(shè)參數(shù)后，在 PLC 的控制下，混合好的物料進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。

落差、進(jìn)料沖擊、工藝參數(shù)、物料特性、系統(tǒng)負(fù)壓等的變化對(duì)配料精度有很大的影響。PLC 通過采用了對(duì)落差進(jìn)行預(yù)測(cè)和配料量的逼近控制，快速加料與趨于完成預(yù)定數(shù)值前的點(diǎn)動(dòng)加料、允差控制。根據(jù)各種原料在配方上的使用比例不同，用量多的走大秤、用量小的走小秤、并通過系統(tǒng)的比較功能，保證首先配料的是用量最多的原料，每批次完成后的系統(tǒng)快速自動(dòng)去皮及秤體零點(diǎn)跟蹤等技術(shù)是配料秤動(dòng)態(tài)精度達(dá)到 2‰的保障。在聯(lián)鎖方面，配料倉(cāng)料位信號(hào)、混合機(jī)下面的集料倉(cāng)料位信號(hào)、混合機(jī)的料門信號(hào)與后續(xù)輸送機(jī)運(yùn)行、配料秤的秤門信號(hào)間的邏輯關(guān)系是保障配料系統(tǒng)有條不紊工作的保證。

2.5 制粒系統(tǒng)的自動(dòng)化控制

制粒系統(tǒng)的自動(dòng)控制主要是實(shí)現(xiàn)蒸汽添加量和主物料流量的最佳配合，保證制粒機(jī)工作電流穩(wěn)定，充分發(fā)揮制粒機(jī)的生產(chǎn)性能和防止堵機(jī)，有效地克服手動(dòng)控制所存在的質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)量低，耗能大等缺點(diǎn)。

主電機(jī)的控制 ： 在 PLC 中將主電機(jī)額定電流的 80 ～ 95% 與采樣電流比較，小于設(shè)定值，PLC 會(huì)自動(dòng)給變頻調(diào)速喂料機(jī)增加一個(gè)喂料頻率信號(hào)，反之亦然。

調(diào)質(zhì)溫度控制 ：調(diào)質(zhì)器出口的溫度傳感器輸入到 PLC，由 PLC 進(jìn)行比較運(yùn)算，然后對(duì)蒸汽管道上的等比例控制閥調(diào)整，使調(diào)質(zhì)溫度能控制在 ±2℃。

環(huán)模間距控制： PLC將角度傳感器輸入的壓輥角度變化轉(zhuǎn)化為輥與環(huán)模間間隙大小的變化并與設(shè)定的間隙值進(jìn)行比較，由此確定油缸執(zhí)行系統(tǒng)動(dòng)作方向和大小，直到實(shí)際間隙與設(shè)定間隙在允許范圍之內(nèi)，通過這種方式可使壓輥與環(huán)模間的間隙控制在±1mm。

2.6 稱量包裝的自動(dòng)控制

成品打包秤是成品倉(cāng)中的飼料隨著輸送絞龍的旋轉(zhuǎn)而進(jìn)入稱斗中。稱斗的重量信號(hào)直接由傳感器組轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，經(jīng)放大器把該電壓信號(hào)放大后送入 PLC 中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，當(dāng)達(dá)到預(yù)定值時(shí)，PLC控制停止下料，然后 PLC 控制開稱斗門，并控制打包機(jī)自動(dòng)裝袋后由傳送帶送出，完成了飼料稱量打包的自動(dòng)化過程。在飼料產(chǎn)品生產(chǎn)入庫(kù)時(shí)可采用光電與 PLC 結(jié)合實(shí)現(xiàn)自動(dòng)數(shù)包計(jì)量入庫(kù)。

2.7 除塵與消防系統(tǒng)自動(dòng)監(jiān)控

采集除塵風(fēng)網(wǎng)及除塵器阻力與風(fēng)壓信號(hào)、火警與粉塵濃度信號(hào)控制除塵器的實(shí)時(shí)清理及消防系統(tǒng)的自動(dòng)啟動(dòng)。

2.8 實(shí)時(shí)配方系統(tǒng)與遠(yuǎn)程監(jiān)控

近紅外在飼料分析上能夠在無需化學(xué)試劑的條件下一次快速測(cè)量多個(gè)指標(biāo)， 這就為實(shí)時(shí)配方提供了可能。近紅外光譜儀的采用光纖或者狹縫輸入采樣端口，輸入光信號(hào)經(jīng)體相位光柵色散，然后聚焦到陣列探測(cè)器?？刂齐娐穼⑻幚砗蟮臄?shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化飼料組分的原始數(shù)據(jù)，將這些數(shù)據(jù)通過與之對(duì)應(yīng)的配方優(yōu)化軟件的接口輸入管理機(jī)中，實(shí)時(shí)對(duì)所要生產(chǎn)的配方進(jìn)行優(yōu)化，并導(dǎo)入 PLC 配料控制單元控制實(shí)施的工廠配方。通過這種方式能夠減少因原料實(shí)施組分不確定性造成成品飼料的養(yǎng)分過剩或不足，精確地保證配方的設(shè)計(jì)水平，達(dá)到節(jié)約飼料資源，降低成本的要求。

３ 結(jié)語(yǔ)

PLC 綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)的專用工業(yè)控制計(jì)算機(jī) , 它用編程軟件代替舊式繼電器系統(tǒng)的布線和機(jī)械觸點(diǎn) , 實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制 , 能夠很好的滿足飼料生產(chǎn)自動(dòng)化的控制。未來我們需要研究將對(duì)大量存在于生產(chǎn)過程中的與質(zhì)量有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的采集、存儲(chǔ)、評(píng)估，形成一個(gè)實(shí)時(shí)在線的質(zhì)量自動(dòng)化控制體系。

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