扬州牧羊唯美自动化控制有限公司 江苏扬州 225119
摘要：介绍了将配合饲料生产线的有触点控制改造成PLC可编程逻辑控制系统的原理和工艺流程；阐述了PLC可编程逻辑控制系统在饲料生产中的作用与优势；指出了在实际应用中需要注意的问题；分析了影响产品质量的因素；确定了程序初始化参数。
关键词：畜牧学；饲料生产；软件设计；工艺流程
1 前言
为满足市场、科研和教学活动的要求，湖北农学院从江苏牧羊集团购进了一套价值８０万元、班产２０００ｔ的配合饲料生产线。该生产线根据不同生产工艺过程需求和不同的饲料配方，可以生产出许多不同种类的配合饲料。同时配合饲料既可加工成颗粒状，也可加工成粉状，因而该生产线具有较强的柔性。但是由于生产线采用了有触点控制，使其受到了一定的制约和限制，既影响了产品的生产质量，又影响了产品的加工量，同时也增加了生产劳动者的强度。如饲料需要添加剂时，需要满足湿度、压力、混合配比等方面的技术指标，由于生产线采用有触点的分散控制，致使操作工在整个生产线上来回忙于监视各种仪表。
2 工艺介绍
从生产工艺流程来看，该生产线具有程序逻辑控制的特点，柔性较强，能适应足各种参数的变化，从而生产出各种类型的混合饲料，大大减少因配方、生产工艺、饲料种类等的变化所需的投资。PLC程序逻辑控制器具有可编程、可靠性高、柔性强、投资成本低、体积小等优点，是目前工业上应用比较广泛的一种程序逻辑控制系统。如果用PLC控制系统来代替其原有的有触点控制系统，将会使该配合饲料生产线自动化程度更高，产品质量更好，生产效率更高，劳动强度降低。
3 PLC控制系统的硬件部分
PLC控制系统主要由生产过程的各个环节的PLC控制部分组成，如计量配料控制系统、原颗粒料提升、粉碎、分级储料、加添加液、混合、制粒、冷却、分级筛选、包装以及压力和温度控制系统。其输入信号采用屏蔽电缆线连接，用适合于微小电流的小型开关；提供一个开关输入信号量；执行元件为电磁阀和有触点开关量；控制元件为电动机、加热元件、信号灯和电磁阀等。如以三菱公司生产的微型可编程控制器为例，可选择其基本单元ＦＸＩＮ—６４ＭＲ、扩展单元ＦＸＩＮ—４８ＥＲ的两部分组成PLC控制系统。
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4 PLC控制系统的软件部分
计量配料系统的硬件系统既有模拟量控制又有开关量控制；模拟量控制即自动称量控制，开关量控制是将储料仓料位计的信号和检测球磨机位置的行程开关信号、启动停止信号送入开关量输入模块ＩＤ２１１中去，经过Ｃ２００ＨＣＰＵ的判断去控制输出模块ＯＣ２２５，从而实现对储料仓电磁阀以及各种状态指示的控制。其它工序流程主要有混合饲料加添加液程序流程和制粒程序流程。在混合饲料加添加液程序流程中，重点控制液面高度和添加液温度；在制粒程序流程中，重点控制制粒过程中压力参数的大小。在数控机床中，外围电路主要包括主轴旋转电路、坐标轴进给电路、换刀装置电路、润滑系统电路、冷却系统电路等。设计中主要对变频器控制电路和启动回路进行设计。变频器控制需要安装电抗器，以防止变频器出现高次谐波，从而导致电气控制系统设备的损坏；同时还需要安装滤波器，以降低输出的高次谐波。能够进行自动控制和手动控制之间的自由切换，在控制回路中，输出端的电压为0，并对工频和变频之间相互锁定，以确保回路正常控制。启动回路的设计闭合空气开关，按下按钮，继电器得电，常开触电闭合，交流接触器得电，常开触电闭合，变频器得电，即可控制主轴转动。PMC控制功能的设计是通过系统程序控制机床电气设备，简单的数控机床电气控制系统程序设计采用逐步完成的方法，通过程序完成的过程按照流程一步步进行程序的编制与调试。在M控制功能设计过程中，M内部各个继电器的接点能够相互调用，有效缩短了设计周期。具体设计过程如下。建立M控制系统时，首先要确定数控机床电气控制系统的输入和输出数量，其次要根据电气设备的各种控制需要进行规范排序，建立各个控制动作的操控顺序和各个设备之间的控制关系。接下来进行程序编制，分配PMC的输入和输出设备的接点，并设计制作出系统功能的梯形图。根据梯形图确定数控机床电气控制系统的各项功能与各个部件相互之间的控制关系，并通过计算机编程完成数控机床电气控制系统的各项功能，完成设计后需进行模拟调试，系统正常运行后保存设计程序即可。
5 电气控制
电气控制系统的设计是在传动形式及控制方案选择的基础上进行的，是传动形式与控制方案的具体化。其设计灵活多变，没有固定的方法和模式，即使是同一个电路的功能结构，不同人员设计出来的线路可能完全不同。因此作为设计人员，应该随时发现和总结经验，不断丰富和拓宽思路，才能做出最为合理的设计。一般情况下，电气控制系统的设计应满足生产机械加工工艺的要求，线路要安全可靠，操作和维护方便，设备投资少等。因此，要求控制电路的设计必须正确，并能合理地选择电器元件。一般在设计时应该满足以下要求。首先要对生产要求、机械设备的工作性能、结构特点和实际加工情况有充分了解。生产工艺要求一般是由机械设计人员提供的，实际执行时有些地方可能会有些差异，这就需要电气设计人员深入现场对同类或接近的产品进行调查、分析和综合，从而作为设计电气控制线路的依据。并在此基础上考虑控制方式，启动、反向、制动及调速的要求，设置各种联锁及保护装置。设计控制线路时，应合理安排各电器的位置、考虑各个元件之间的实际接线。要注意电气柜、操作台和限位开关之间的连接线，仅从控制线路上分析，没有什么不同，但若考虑实际接线，因为按钮在操作台上，而接触器在电气柜内，这样就需要由电气柜二次引出较长的连接线到操作台的按钮上。连接是将启动按钮和停止按钮直接连接，这样就可以减少一次引出线，减少布线的麻烦和导线的使用数量。特别要注意，同一电器的不同触头在线路中应尽可能具有更多的公共接线，这样可以减少导线数和缩短导线的长度。在交流控制电路中不能串联接入两个电器的线圈，即使外加电压是两个线圈额定电压之和，也是不允许的。因为每个线圈上所分配到的电压与线圈阻抗成正比，两个电器动作总是有先有后，不能同时吸合。若接触器KM1先吸合，线圈电感显著增加，其阻抗比未吸合的接触器KM2的阻抗大，因而在该线圈上的电压降增大，使KM2的电压达不到动作电压。因此若需两个电器同时动作时，其线圈应该并联连接。在直流控制电路中，对于电感较大的电磁线圈，如电磁阀、电磁铁或直流电动机励磁线圈等，不宜与相同电压等级的继电器直接并联工作。当触头KM断开时，电磁铁YA线圈两端产生大的感应电动势，加在中间继电器KA的线圈上，造成KA的误动作。为此在YA线圈两端并联放电电阻R，并在KA支路中串入KM常开触头，这样就能获得可靠工作。
6 结束语
采用PLC可编程控制器对2000t配合饲料生产 线电气控制系统进行改造，将原有配合饲料生产线有触点控制系统改造成为无触点控制系统，从而提高了生产系统的自动化程度，同时对产品的质量和生产效益都有较大的提高。更重要的是，电气控制系统经过改造以后，不仅其稳定性和可靠性得到了提高，而且其整个配合饲料生产线柔性大为增强，能够满足配合饲料生产线中各种参数的变化，生产出各种类型的配合饲料。
参考文献：
[1]丁烨，车红军，郭伟斌，等.DC/DC变换器预测函数PID控制算法研究[J].荆楚理工学院学报，2018
[2]动态系统故障估计观测器设计与容错控制[D].哈尔滨工业大学，2018
论文作者:朱界军
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第26期
论文发表时间:2019/7/22
标签：控制系统论文; 线圈论文; 电气论文; 生产线论文; 程序论文; 配合饲料论文; 接触器论文; 《建筑细部》2018年第26期论文;