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    熊偉（1965－）
男，云南文山人，自動化儀表高級工程師，工學學士，（紅河學院信息科學與電子工程學院，云南 蒙自 661100），現(xiàn)就職于紅河學院信息科學與電子工程學院從事自動化專業(yè)教學工作，研究方向為生產(chǎn)過程自動化及計算機控制系統(tǒng)。

摘要：本文介紹了基于PLC與組態(tài)軟件的自動配料系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，并舉例說明。

關鍵詞：PLC；組態(tài)軟件；配料系統(tǒng)；設計

Abstract: This paper introduces the design and implementation of automatic ingredient system based on PLC and configuration software by an application example.

Key words:  PLC; Configuration software; Ingredient system; Design
 

1  概述

    自動配料系統(tǒng)在冶金、建材、化工及食品等行業(yè)應用非常廣泛，近幾年來隨著計算機技術和PLC技術的飛速發(fā)展，國內(nèi)外的組態(tài)軟件不斷完善，自動配料系統(tǒng)控制方案也在不斷改進，本文著重介紹利用PLC及監(jiān)控組態(tài)軟件來實現(xiàn)自動配料系統(tǒng)設計與實現(xiàn)的方法。

    由于PLC的迅猛發(fā)展，實現(xiàn)了工業(yè)控制領域的飛躍，其功能從弱到強，實現(xiàn)了邏輯控制到數(shù)字控制的進步；其應用領域從小到大，實現(xiàn)了單體設備簡單控制到勝任運動控制、過程控制及集散控制等各種任務的跨越。今天的PLC正在成為工業(yè)控制領域的主流控制設備，可以用于各種規(guī)模的工業(yè)控制場合，在各個領域發(fā)揮著越來越大的作用。除了邏輯處理功能以外，近年來PLC的功能單元大量涌現(xiàn)，使PLC從邏輯控制滲透到了生產(chǎn)過程控制、運動控制等各種工業(yè)控制中。加上PLC通信能力的增強，使用PLC組成各種控制系統(tǒng)變得非常容易。

    監(jiān)控組態(tài)軟件是伴隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術的突飛猛進發(fā)展起來的，監(jiān)控組態(tài)軟件是面向生產(chǎn)過程的監(jiān)視、控制與數(shù)據(jù)采集的軟件平臺工具，具有實時多任務操作，設置項目豐富，使用方便、靈活，功能強大，監(jiān)控組態(tài)軟件通用性強，解決了人機圖形界面的問題，通過監(jiān)控組態(tài)軟件對控制系統(tǒng)進行組態(tài)，可以把生產(chǎn)工藝上的參數(shù)在流程圖上顯示出來，處理數(shù)據(jù)報警和系統(tǒng)報警，存儲歷史趨勢，各類報表的生成和打印輸出，在PC機的屏幕上進行整個生產(chǎn)過程的操作，接口開放，方便數(shù)據(jù)共享，支持多種硬件設備。因此監(jiān)控組態(tài)軟件得到了廣泛的應用。PLC與監(jiān)控組態(tài)軟件的完美組合，通過監(jiān)控組態(tài)軟件對PLC及其它智能設備的I/O數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，應用越來越廣泛。

2  設計實例

    2.1  工藝介紹

    整個配料系統(tǒng)的工藝流程如圖1所示。有5種物料分別裝在1#～5#料斗中，要求按一定的比例進行自動配料，經(jīng)過配料后的物料由1#～5#料斗通過1#～5#皮帶下到6#皮帶上，兩臺混料機A、B互為備用，只能運行一臺。當開動混料機A時混料機B禁止運行，由6#皮帶（正向運行）將物料運到6#料斗進入混料機A混合后的物料通過8#料斗進入7#皮帶送出；當開動混料機B時混料機A禁止運行，由6#皮帶（反向運行）將物料運到7#料斗進入混料機B混合后的物料通過8#料斗進入7#皮帶送出。  

    2.2  控制要求

    (1)  邏輯順序控制部分

    整個配料系統(tǒng)的電氣設備啟動停止順序為逆序啟動，順序停車。從流程的最后開始啟動運輸設備，停車時從開始進料的設備依此順序停車，具體停車、啟動時各臺運輸設備中間的間隔時間可以在調(diào)試時進行確定。

    (2)  配料比的控制

    在監(jiān)控畫面上，可顯示每一種物料的瞬時流量、累積值和給定值，配料比的控制，是配料系統(tǒng)的關鍵所在，在組態(tài)軟件上有二種方法來實現(xiàn)。

    方法一：用組態(tài)王中的“配方”功能來完成，在組態(tài)時先定義好變量、配方種類，使用起來相當方便，在投產(chǎn)之前，技術人員通過化驗，檢測物料成分，確定幾種物料之間的配比關系及每種物料所含水分的多少，再通過管理人員向配方庫中輸入各種配方。系統(tǒng)運行時，監(jiān)控系統(tǒng)自動計算和稱量各種配料，保持配比的準確，操作人員根據(jù)不同的物料選擇不同的配方，操作人員只需從配方庫中調(diào)用需要的配方，這樣監(jiān)控軟件就可根據(jù)配方情況進行協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)各種物料按預定的配方進行配比。

    方法二：用組態(tài)王中的KingACT軟件來完成，KingACT基于PC機上建立的實時控制軟件，提供符合IEC1131-3標準的2種PLC編程語言，包括梯形圖（LD）、功能塊（FBD）。可方便地實現(xiàn)簡單和復雜的控制系統(tǒng)，利用組態(tài)王的功能塊（FBD）很容易的就可以實現(xiàn)一個比值控制系統(tǒng)來滿足配料系統(tǒng)的要求。

    3.3  其它功能

    (1)  控制分組、趨勢圖及報表

    在上位機的監(jiān)控組態(tài)軟件上實現(xiàn)控制分組，主要完成許多實時性的操作，如控制系統(tǒng)的手/自動切換，PID參數(shù)的調(diào)整等；趨勢圖分為實時趨勢和歷史趨勢，是將一些重要的工藝參數(shù)作詳細的記錄，通過查看趨勢圖，可幫助操作人員調(diào)整工藝參數(shù)，為操作控制和事故分析提供重要的依據(jù)。報表制作可根據(jù)用戶的需要把一些重要的參數(shù)分類統(tǒng)計制作成班報表、日報表、月報表、季報表和年報表等，定時輸出到打印機，方便記錄和查詢。

    (2)  系統(tǒng)安全管理

    安全保護是應用系統(tǒng)不可忽視的問題，必須解決好授權與安全性的問題，系統(tǒng)必須能夠依據(jù)用戶的使用權限允許或禁止其對系統(tǒng)進行操作。組態(tài)王提供一個強有力的先進的基于用戶的安全管理系統(tǒng)。在“組態(tài)王”系統(tǒng)中，在開發(fā)系統(tǒng)里可以對工程進行加密。打開工程時只有輸入密碼正確時才能進入該工程的開發(fā)系統(tǒng)。對畫面上的圖形對象設置訪問權限，同時給操作者分配訪問優(yōu)先級和安全區(qū)，運行時當操作者的優(yōu)先級小于對象的訪問優(yōu)先級或不在對象的訪問安全區(qū)內(nèi)時，該對象為不可訪問，即要訪問一個有權限設置的對象，要求先具有訪問優(yōu)先級，而且操作者的操作安全區(qū)須在對象的安全區(qū)內(nèi)時，方能訪問。以此來保障系統(tǒng)的安全運行。

4  結(jié)語

    利用組態(tài)王軟件與PLC相結(jié)合可以方便的實現(xiàn)配料系統(tǒng)的控制，軟件上組態(tài)靈活，控制方案也可適應不同層次用戶的需要，修改方便，硬件上支持與多種設備相連接，可以組成不同的控制系統(tǒng)，利用通信網(wǎng)絡可將生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)送到管理層，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。與傳統(tǒng)的控制方案相比，操作簡單，維護方便，控制精度高。整個配料系統(tǒng)經(jīng)過一年多的運行，設備故障率低，實現(xiàn)了生產(chǎn)、操作全過程的自動控制，大大減少了人為的誤操作，完全滿足生產(chǎn)工藝的要求。