論生產(chǎn)線上可編程控制器的應用

基于監(jiān)控計算機(PC)，可編程控制器(PLC)，人機界面(HMI)，智能儀表，工控通信網(wǎng)絡DCS(分布式控制系統(tǒng))

和FCS(現(xiàn)場總線控制系統(tǒng))的自動化已成為現(xiàn)代工廠的技術支柱，并在國內(nèi)外的現(xiàn)代化生產(chǎn)線廣泛應用。據(jù)有關部門統(tǒng)計：全球近年發(fā)運的PLC中按最終用戶分：汽車占23%;食品加工占16.4%;化工占14.6%;金屬礦山占11.5%;造紙占23.1%，可見，食品加工業(yè)PLC系統(tǒng)的應用僅次于汽車行業(yè)居第二領域。

在我國石化，冶金，電氣，化肥等行業(yè)已完成了原有繼電器控制系統(tǒng)的自動化升級，相比之下相對落后的食品工業(yè)是在90年代初從國外成套引進面粉加工生產(chǎn)線后，以PLC，PC機為核心的自動控制和管理系統(tǒng)才逐步為業(yè)界所了解和推崇?？萍嫉难该桶l(fā)展有力的促進食品工業(yè)的技術改造，食品加工企業(yè)在重組改制中逐步向規(guī)?；?，現(xiàn)代化發(fā)展，食品加工向精加工，深加工發(fā)展。尤為引人注意的是PLC可編程控制技術在食品工業(yè)的技改和新建項目中的廣泛應用。PLC控制取代了繼電器控制;工藝流程的計數(shù)機終端動態(tài)顯示取代了模擬屏顯示;PC機與集散控制網(wǎng)絡使整個生產(chǎn)線處于計數(shù)機控制和管理下，徹底改變了傳統(tǒng)食品加工的落后面貌，成為行業(yè)發(fā)展趨勢和方向。

本課題主要研究由PLC，人機界面組成的自動控制系統(tǒng)在一個蛋黃派自動生產(chǎn)線的應用：從用戶提出的控制要求入手，對蛋黃派生產(chǎn)線的整理部分的綜合分析，通過PLC編程實現(xiàn)基本控制要求，再通過現(xiàn)場調(diào)試對各部件進行精確定時和精確定位，并對工藝參數(shù)進行調(diào)整，通過觸摸屏設計一套人性化，簡單化的人機界面，最終滿足控制要求和工藝要求。本課題內(nèi)容主要為PLC在該生產(chǎn)線上的應用。

1生產(chǎn)線控制要求

(1)設備工藝流程攪拌-成形-烘烤-冷卻-殺菌-包裝(2)整理部分的控制要求如下：

①在蛋黃派經(jīng)過烘烤，甩油，冷卻后進入整理部分。

其整理部分包括灌奶和刮料。蛋黃派經(jīng)過吸盤裝置從吸盤部分轉(zhuǎn)移到了整理部分。也就是蛋黃派被吸盤帶到了灌奶輸送傳送帶上，在傳送帶前端有一個物料檢測輸送信號X0，當X0檢測到有信號后，經(jīng)過灌奶輸送延時，延時時間到后灌奶輸送伺服Y0運行，啟動傳送帶。

②灌奶裝置能分別為左右兩邊的蛋黃派灌奶，當左邊檢測灌奶信號X1檢測到信號后，灌奶輸送停止，同時左邊灌奶運行電磁閥運行，經(jīng)過灌奶運行電磁閥運行延時，延時時間到后，左邊灌奶開關口電磁閥打開，同時開始抽料，經(jīng)過左邊灌奶開關口電磁閥開延時，時間到后，關上左邊灌奶開關口，同時左邊灌奶擠料電磁閥運行，開始擠料，經(jīng)過左邊灌奶擠料延時，時間到后擠料結(jié)束，灌奶輸送運行，經(jīng)過以后物料延時，延時時間到灌奶輸送停止，重復第2步動作，直到完成預定的排數(shù)。(灌奶運行電磁閥，開關口電磁閥，擠料電磁閥都要有運行延時和關斷延時)。

③當右邊檢測灌奶信號X2檢測到信號后，灌奶輸送停止，同時右邊灌奶運行電磁閥運行，經(jīng)過灌奶運行電磁閥運行延時，延時時間到后，右邊灌奶開關口電磁閥打開，同時開始抽料，經(jīng)過右邊灌奶開關口，電磁閥開延時，時間到后，關上右邊灌奶開關口，同時右邊灌奶擠料電磁閥運行，開始擠料，經(jīng)過右邊灌奶擠料延時，時間到后擠料結(jié)束，灌奶輸送運行，經(jīng)過以后物料延時，延時時間到灌奶輸送停止，重復第3步動作，直到完成預定的排數(shù)。

(灌奶運行電磁閥，開關口電磁閥，擠料電磁閥都要有運行延時和關斷延時)。

④刮料伺服在灌奶輸送停止時(一輪循環(huán)結(jié)束時的停止)進行刮料。

⑤整理有3組，整理信號一，整理信號二，整理信號三分別對應X3，X4，X5，檢測到信號后對應的整理電磁閥動作，經(jīng)過一定延時后復位。兩個下料信號和檢測下料信號對應兩個下料伺服。

⑥設有整理下料一伺服急停復位，整理下料二伺服急停復位，蛋糕輸送急停復位，刮料急停復位，灌奶急停復位。同時要有信號報警系統(tǒng)。

⑦要有手/動切換，按下啟動按鈕后知道執(zhí)行自動控制。

⑧各總參數(shù)要求能在觸摸屏上能顯示并設置。并設有出廠值設定和恢復出廠值，要有參數(shù)記錄和恢復上次記錄。

⑨要有一個整套流水線的監(jiān)控畫面，反應各個控制狀態(tài)。

⑩設一個服務時間。能更改服務時間控制機器的有效運行時間，時間到后禁止所有輸出。

2控制系統(tǒng)分析控制系統(tǒng)分析先要根據(jù)控制要求分配I/O點數(shù)，根據(jù)I/O點數(shù)和控制要求選擇PLC型號，再選擇變頻器，觸摸屏，伺服型號，然后根據(jù)控制要求畫出程序流程功能框圖。

3型號選擇

PLC型號選擇：根據(jù)輸入輸出點分配情況選擇60點的PLC，再加1個擴展模塊，因為需要脈沖輸出選擇晶體管型的，所以選擇PLC型號為 XC3-60T-E，外加1個擴展模塊XC- E8X8YR. TP型號選擇：10.4寸大屏幕的256色的TFT真彩，應支持RS-232/RS485/RS422通訊，所以選擇TPA61-T變頻器選擇：EDS1000-4T0022G/B.伺服選擇：VEC-VB-R40H21B-M-B. 4控制系統(tǒng)設計

(1)PLC與變頻器的通訊

本系統(tǒng)用到了4臺變頻器，即四臺變頻器與一個PLC的通訊。由于其PLC為信捷的XC系列而變頻器用的是易能的EDS1000系列的，它們之間不能通過MODBUS通訊進行，而要求用自由格式通訊。

自由格式通訊是指其通訊格式可根據(jù)用戶需求自行定義。

起始符(1字節(jié))數(shù)據(jù)塊(最大128字節(jié))終止符(1字節(jié))

通訊以數(shù)據(jù)塊形式傳送，每塊最大可傳送128字節(jié)，同時也可根據(jù)實際運用情況給每塊設置一個起始/終止符，也可不設。設置后，PLC在發(fā)送數(shù)據(jù)時，自動加上起始/終止符，而當在接收數(shù)據(jù)時，則會去掉起始/終止符。

因此，當PLC采用自由格式通訊協(xié)議，實現(xiàn)PLC與智能儀器儀表的數(shù)據(jù)交換，具有很大的靈活性，避免了PLC內(nèi)部專用協(xié)議的限制。

PLC與3臺變頻器通訊，要把3臺變頻器的地址分別設為01，02，03，對應的ASCII為31，32，33，要求對變頻器進行頻率給定，則可以從變頻器手冊中查到其主機命令，輔助索引，命令索引分別為12，00，01，然后再轉(zhuǎn)化成ASCII格式。主要的工作就是把輸入的十進制頻率轉(zhuǎn)化成 ASCII碼值，分別寫入4個寄存器中，然后對前面的數(shù)進行累加計算，即把從機地址到運行數(shù)據(jù)全部字節(jié)的ASCII碼值進行累加后放入4個寄存器中，幀尾為0D.通過把不變的數(shù)的ASCII碼值相加，然后對頻率進行ASCII換算，通過的00FFH，F(xiàn)F00H進行與運算再通過邏輯位移，然后把各個數(shù)放入寄存器中。在寫變頻器站號的時候，通過一個定時器對D400進行累加，再對D400的數(shù)進行譯碼送入M50，通過M50對3個變頻器的站號和頻率給定。